JP6311633B2 - Stainless steel and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、プレス成形される構造体の素材であって、特に、寒冷地においても適度な靭性が必要とされる構造体の素材として好適な、低温靭性とプレス成形性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a ferrite-marten excellent in low-temperature toughness and press formability, which is a material for a structure to be press-molded, and is particularly suitable as a material for a structure that requires moderate toughness even in cold regions. The present invention relates to a site duplex stainless steel and a manufacturing method thereof.

フェライト系ステンレス鋼は、耐食性に優れること、安価であることから、耐食性が必要とされるさまざまな用途に適用されている。近年では、製造技術の進歩により板厚が5mmを超えるようなフェライト系ステンレス鋼も商業ベースで製造されるようになり、一層、フェライト系ステンレス鋼の適用範囲が広がっている。その中には、フェライト系ステンレス鋼を採用することで、塗装の塗り替えなどのメンテナンスを不要として、ライフサイクルコストを抑制するという動きがある。   Ferritic stainless steel is excellent in corrosion resistance and inexpensive, and is therefore applied to various applications that require corrosion resistance. In recent years, ferritic stainless steel having a plate thickness exceeding 5 mm has been manufactured on a commercial basis due to progress in manufacturing technology, and the application range of ferritic stainless steel has further expanded. Among them, by adopting ferritic stainless steel, there is a movement to make maintenance such as repainting unnecessary and to suppress life cycle cost.

フェライト系ステンレス鋼を構造体の素材として用いる場合、寒冷地での使用を考慮して、フェライト系ステンレス鋼は優れた低温靭性を有することが求められる。低温靭性の向上には、結晶粒の微細化が有効であり、その手法として、マルテンサイト相の活用がなされている。製造条件の制御によって、適度なマルテンサイト相を生成させることで、結晶粒を微細化し、靭性を向上させることができる。しかしながら、マルテンサイト相は非常に強度の高い組織であるため、単純にマルテンサイト相を生成してしまうと、強度が高くなりすぎて、プレス成形後のスプリングバックが顕著となったり、プレス成形そのものに過度の圧力が必要となったりして、成形加工が困難となるという問題がある。   When ferritic stainless steel is used as a structural material, it is required that the ferritic stainless steel has excellent low-temperature toughness in consideration of use in cold regions. Refinement of crystal grains is effective for improving low-temperature toughness, and a martensite phase is used as a technique for this. By controlling the manufacturing conditions to generate an appropriate martensite phase, the crystal grains can be refined and the toughness can be improved. However, since the martensite phase is a very strong structure, if the martensite phase is simply generated, the strength becomes too high and the springback after press molding becomes noticeable, or the press molding itself. In other words, excessive pressure is required, which makes molding difficult.

このように、寒冷地で使用される構造体の素材に求められる、優れた低温靭性とプレス成形性を有する、フェライト系ステンレス鋼を得るのは困難である。   Thus, it is difficult to obtain a ferritic stainless steel having excellent low temperature toughness and press formability, which is required for a structure material used in a cold region.

例えば、構造体の素材として、特許文献1にはレールワゴン用のステンレス鋼が開示されている。これは、溶接熱影響部にマルテンサイト相を形成して溶接部の耐食性を向上させ、さらに、FFV値を規定して表面欠陥の発生を抑制する。しかし、このステンレス鋼では、低温靭性が不十分である。   For example, as a structure material, Patent Document 1 discloses stainless steel for rail wagons. This forms a martensite phase in the weld heat affected zone to improve the corrosion resistance of the weld zone, and further regulates the FFV value to suppress the occurrence of surface defects. However, this stainless steel has insufficient low-temperature toughness.

また、靭性の優れたステンレス鋼板としては、特許文献2に、δフェライトの生成を抑制した靭性の優れた厚肉マルテンサイト系ステンレス鋼が開示されている。しかし、このステンレス鋼は強度が高すぎるため、プレス加工が困難である。また、このステンレス鋼では、低温靭性も不足する場合がある。   Further, as a stainless steel plate having excellent toughness, Patent Document 2 discloses a thick-walled martensitic stainless steel having excellent toughness with suppressed generation of δ ferrite. However, this stainless steel is too strong and is difficult to press. Moreover, this stainless steel may also lack low temperature toughness.

また、加工後のスプリングバックの少ないステンレス鋼として、特許文献3に、平均結晶粒径と集合組織を制御して曲げ加工時の形状凍結性を向上させたステンレス鋼が開示されている。しかし、このステンレス鋼は、低温靭性が低く、寒冷地での使用には適さない。   Further, as a stainless steel with less spring back after processing, Patent Document 3 discloses a stainless steel in which the shape crystallinity during bending is improved by controlling the average crystal grain size and texture. However, this stainless steel has low low temperature toughness and is not suitable for use in cold regions.

特開2012−12702号公報JP 2012-12702 A 特開昭61−136661号公報JP-A 61-136661 特開2001−32050号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-32050

上記のように、これら先行文献に開示された技術では、寒冷地において好ましく適用可能な、優れた低温靭性とプレス成形性を有する、ステンレス鋼を得ることが困難である。   As described above, with the techniques disclosed in these prior documents, it is difficult to obtain stainless steel having excellent low temperature toughness and press formability that can be preferably applied in cold districts.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、寒冷地で使用される構造体の素材として好適な、優れた低温靭性とプレス成形性を有するフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is suitable as a material for a structure used in a cold region, and has excellent low temperature toughness and press formability, and a ferrite-martensite duplex stainless steel and its production It aims to provide a method.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋼組織や成分組成などが、低温靭性およびプレス成形性におよぼす影響について鋭意研究を行った。その結果として得られた知見は以下の通りである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research on the influence of the steel structure, the component composition, etc. on the low temperature toughness and press formability. The findings obtained as a result are as follows.

低温靭性の向上には、結晶粒の微細化が有効であることは知られている。成分組成および製造条件の調整により、フェライト−マルテンサイトの2相組織とすることで、結晶粒を微細化し、低温靭性を向上させることができる。しかし、マルテンサイト相分率の増加は、降伏応力を上昇させ、プレス成形を行った際のスプリングバックを増加させるため、プレス成形性を低下させる。また、結晶粒の微細化も同様に降伏応力を上昇させるため、プレス成形性を低下させる。上記のことから、フェライト−マルテンサイトの2相組織としても、従来同様、低温靭性とプレス成形性を高いレベルで両立させることは困難である。   It is known that refinement of crystal grains is effective for improving low temperature toughness. By adjusting the component composition and manufacturing conditions, a ferrite-martensite two-phase structure can be obtained, whereby crystal grains can be refined and low-temperature toughness can be improved. However, an increase in the martensite phase fraction increases the yield stress and increases the springback when the press molding is performed, and thus reduces the press formability. In addition, the refinement of crystal grains similarly increases the yield stress, thus reducing the press formability. From the above, it is difficult to achieve both low temperature toughness and press formability at a high level as in the conventional case even in a ferrite-martensite two-phase structure.

そこで、本発明では、熱間圧延中の組織制御に着目し、熱間圧延の加熱温度および巻取り温度を成分に応じて適切な範囲とすることで、マルテンサイト相とフェライト相が混在する金属組織を形成し、適度な低温靭性とプレス成形性の両立を達成した。   Therefore, in the present invention, by focusing on the structure control during hot rolling, by setting the heating temperature and winding temperature of hot rolling to an appropriate range according to the component, a metal in which martensite phase and ferrite phase are mixed A microstructure was formed and both moderate low temperature toughness and press formability were achieved.

加えて、破壊起点となる粗大なTiNなどの析出物の生成を、成分を適正な範囲に調整することで抑制し、低温靭性の向上を図れることが見出された。   In addition, it has been found that the formation of coarse precipitates such as TiN, which becomes the starting point of fracture, can be suppressed by adjusting the components to an appropriate range, and the low temperature toughness can be improved.

以上の知見により本発明は構成される。具体的には、本発明は以下の通りである。   The present invention is constituted by the above findings. Specifically, the present invention is as follows.

[1]質量%で、C:0.005〜0.030%、N:0.005〜0.020%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.05〜3.0%、P:0.040%以下、S:0.02%以下、Cr:9.0〜16.0%、Ni:0.1〜5.0%、Nb:0.05〜0.5%、Ti:0.10%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、フェライト相とマルテンサイト相の2相からなり、前記マルテンサイト相の体積率が5〜60%である鋼組織と、を有し、降伏応力が420MPa以下であることを特徴とするフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼。   [1] By mass%, C: 0.005 to 0.030%, N: 0.005 to 0.020%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.05 to 3.0% , P: 0.040% or less, S: 0.02% or less, Cr: 9.0 to 16.0%, Ni: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.05 to 0.5%, Ti: Contains 0.10% or less, the balance is composed of two components of Fe and inevitable impurities, and a ferrite phase and a martensite phase, and the volume ratio of the martensite phase is 5 to 60%. A ferritic-martensitic duplex stainless steel having a steel structure and a yield stress of 420 MPa or less.

[2]前記成分組成は、さらに、質量%で、Al:0.20%以下、V:0.20%以下、Cu:1.0%以下、Mo:2.0%以下、W:1.0%以下およびCo:0.5%以下のうち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−マルテンサイト2相ステンレス鋼。   [2] The component composition further includes, by mass%, Al: 0.20% or less, V: 0.20% or less, Cu: 1.0% or less, Mo: 2.0% or less, W: 1. The ferrite-martensite duplex stainless steel according to [1], containing one or more of 0% or less and Co: 0.5% or less.

[3]前記成分組成は、さらに、質量%で、Ca:0.01%以下、B:0.01%以下、Mg:0.01%以下およびREM:0.05%以下のうち1種または2種以上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−マルテンサイト2相ステンレス鋼。   [3] The component composition further includes, in mass%, one of Ca: 0.01% or less, B: 0.01% or less, Mg: 0.01% or less, and REM: 0.05% or less. The ferrite-martensite duplex stainless steel according to [1] or [2], comprising two or more kinds.

[4][1]〜[3]のいずれかに記載の低温靭性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼の製造方法であって、加熱温度T(℃)が下記(1)式、巻取り温度T(℃)が下記(2)式を満たす条件で熱間圧延を行い、前記熱間圧延後、焼鈍温度が680〜780℃、焼鈍時間が1時間以上の条件で焼鈍を行うことを特徴とするフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼の製造方法。
2600C+1700N−20Si+20Mn−40Cr+50Ni+1460≦T≦2600C+1700N−20Si+20Mn−40Cr+50Ni+1660 ・・・(1)式
≦875−400C−500N−110Mn+10Cr−125Ni ・・・(2)式
上記(1)式、(2)式において、元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。
[4] A method for producing a ferrite-martensite duplex stainless steel excellent in low temperature toughness according to any one of [1] to [3], wherein the heating temperature T H (° C.) is the following formula (1): Hot rolling is performed under conditions where the coiling temperature T C (° C.) satisfies the following formula (2), and after the hot rolling, annealing is performed under conditions where the annealing temperature is 680 to 780 ° C. and the annealing time is 1 hour or more. A method for producing a ferrite-martensite duplex stainless steel characterized by the above.
2600C + 1700N-20Si + 20Mn-40Cr + 50Ni + 1460 ≦ T H ≦ 2600C + 1700N-20Si + 20Mn-40Cr + 50Ni + 1660 (1) Formula T C ≦ 875-400C-500N-110Mn + 10Cr-125Ni (2) Formulas (1) and (2) The element symbol means the content (% by mass) of each element.

本発明によれば、寒冷地において使用され、プレス成形されてなる構造体の素材として好適な、優れた低温靭性およびプレス成形性を有するフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼が得られる。   According to the present invention, a ferrite-martensite duplex stainless steel having excellent low temperature toughness and press formability, which is suitable as a material for a structure used in a cold region and press formed, can be obtained.

スプリングバック量におよぼす降伏応力の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the yield stress which acts on the amount of springback.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

先ず、本発明のフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼(以下「本発明のステンレス鋼」という場合がある)について、成分組成、鋼組織、特性の順で説明する。   First, the ferrite-martensite duplex stainless steel of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “stainless steel of the present invention”) will be described in the order of component composition, steel structure, and characteristics.

<成分組成>
本発明のステンレス鋼は、必須成分として、質量%で、C:0.005〜0.030%、N:0.005〜0.020%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.05〜3.0%、P:0.040%以下、S:0.02%以下、Cr:9.0〜16.0%、Ni:0.1〜5.0%、Nb:0.05〜0.5%、Ti:0.10%以下を含有し、任意成分として、質量%で、Al:0.20%以下、V:0.20%以下、Cu:1.0%以下、Mo:2.0%以下、W:1.0%以下およびCo:0.5%以下のうち1種または2種以上、質量%で、Ca:0.01%以下、B:0.01%以下、Mg:0.01%以下およびREM:0.05%以下のうち1種または2種以上を含有する。これらの必須成分、任意成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。以下、各成分について説明する。以下の説明において、成分の含有量を表す「%」は「質量%」を意味する。
<Ingredient composition>
The stainless steel of the present invention is, as an essential component, in mass%, C: 0.005 to 0.030%, N: 0.005 to 0.020%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.05 to 3.0%, P: 0.040% or less, S: 0.02% or less, Cr: 9.0 to 16.0%, Ni: 0.1 to 5.0%, Nb: 0 0.05% to 0.5%, Ti: 0.10% or less, and as optional components, by mass, Al: 0.20% or less, V: 0.20% or less, Cu: 1.0% or less , Mo: 2.0% or less, W: 1.0% or less, and Co: 0.5% or less, one or two or more by mass%, Ca: 0.01% or less, B: 0.01 % Or less, Mg: 0.01% or less, and REM: 0.05% or less. The balance other than these essential components and optional components is Fe and inevitable impurities. Hereinafter, each component will be described. In the following description, “%” representing the content of a component means “mass%”.

C:0.005〜0.030%
Cは、オーステナイト安定化元素であり、C含有量の増加によってマルテンサイト相分率が増加するため、Cはマルテンサイト相分率の調整に有用な元素である。これらの効果は、C含有量を0.005%以上にすることで得られる。しかし、Cは降伏応力を上昇させる元素であるため、プレス成形性の観点から、Cの過剰な含有は好ましくない。本発明では、C含有量は0.030%以下が適切である。よって、C含有量は、0.005〜0.030%の範囲とする。好ましくは、0.008〜0.020%の範囲である。
C: 0.005-0.030%
C is an austenite stabilizing element. Since the martensite phase fraction increases as the C content increases, C is an element useful for adjusting the martensite phase fraction. These effects can be obtained by setting the C content to 0.005% or more. However, since C is an element that increases the yield stress, an excessive content of C is not preferable from the viewpoint of press formability. In the present invention, the C content is suitably 0.030% or less. Therefore, the C content is in the range of 0.005 to 0.030%. Preferably, it is 0.008 to 0.020% of range.

N:0.005〜0.020%
Nは、オーステナイト安定化元素であり、N含有量の増加によってマルテンサイト相分率が増加するため、Nはマルテンサイト相分率の調整に有用な元素である。これらの効果はN含有量を0.005%以上にすることで得られる。しかし、Nを過剰に含有すると、粗大なTiNの生成が促進され、このTiNは低温靭性を低下させる。そこで、N含有量は0.020%以下が適切である。よって、N含有量は、0.005〜0.020%の範囲とする。好ましくは、0.008〜0.015%の範囲である。
N: 0.005-0.020%
N is an austenite stabilizing element. Since the martensite phase fraction increases as the N content increases, N is an element useful for adjusting the martensite phase fraction. These effects can be obtained by making the N content 0.005% or more. However, when N is contained excessively, the production of coarse TiN is promoted, and this TiN lowers the low temperature toughness. Therefore, the N content is suitably 0.020% or less. Therefore, the N content is in the range of 0.005 to 0.020%. Preferably, it is 0.008 to 0.015% of range.

Si:0.05〜0.50%
Siは、脱酸剤として用いられる元素である。その効果を得るには、Si含有量を0.05%以上にすることが必要である。また、Siはフェライト相安定化元素であり、Si含有量の増加によってマルテンサイト相分率が減少するため、Siはマルテンサイト相分率の調整に有用な元素である。一方で、Si含有量が0.50%を超えるとフェライト相が脆くなり靭性が低下する。そこで、Siの含有量は0.05〜0.50%の範囲とする。好ましくは、0.11〜0.40%である。
Si: 0.05 to 0.50%
Si is an element used as a deoxidizer. In order to acquire the effect, it is necessary to make Si content 0.05% or more. Si is a ferrite phase stabilizing element, and the martensite phase fraction decreases as the Si content increases, so Si is a useful element for adjusting the martensite phase fraction. On the other hand, if the Si content exceeds 0.50%, the ferrite phase becomes brittle and the toughness decreases. Therefore, the Si content is in the range of 0.05 to 0.50%. Preferably, it is 0.11 to 0.40%.

Mn:0.05〜3.0%
Mnは、オーステナイト安定化元素であり、Mn含有量の増加によってマルテンサイト相分率が増加するため、Mnはマルテンサイト相分率の調整に有用な元素である。Mn含有による効果は、Mn含有量が0.05%以上で得られる。しかし、Mn含有量が3.0%を超えると、その効果が飽和するばかりか、降伏応力が上昇しプレス成形性が低下する。よって、Mnの含有量は0.05〜3.0%の範囲とする。好ましくは、0.11〜2.5%の範囲である。
Mn: 0.05 to 3.0%
Mn is an austenite stabilizing element, and since the martensite phase fraction increases as the Mn content increases, Mn is an element useful for adjusting the martensite phase fraction. The effect of containing Mn is obtained when the Mn content is 0.05% or more. However, if the Mn content exceeds 3.0%, not only the effect is saturated, but the yield stress increases and the press formability decreases. Therefore, the Mn content is in the range of 0.05 to 3.0%. Preferably, it is 0.11 to 2.5% of range.

P:0.040%以下
Pは、低温靭性の観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0.040%とする。好ましくは、P含有量が0.035%以下である。
P: 0.040% or less P is preferably smaller from the viewpoint of low temperature toughness, and the upper limit value of the content is set to 0.040%. Preferably, the P content is 0.035% or less.

S:0.02%以下
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S含有量が0.005%以下である。
S: 0.02% or less S is preferably smaller in terms of hot workability and corrosion resistance, and the allowable upper limit of the content is 0.02%. Preferably, the S content is 0.005% or less.

Cr:9.0〜16.0%
Crは、ステンレス鋼の表面に不動態皮膜を形成し、耐食性を確保するうえで必須の元素である。その効果を得るためにはCr含有量を9.0%以上にすることが適切である。また、Crはフェライト相安定化元素であり、Cr含有量の増加によりマルテンサイト相分率が減少するため、マルテンサイト相分率を調整するために有用な元素である。しかし、Cr含有量が16.0%を超えると、コストが上昇するだけでなく、十分なマルテンサイト相分率を得ることが困難となる。よって、Cr含有量は、9.0〜16.0%の範囲とする。より好ましくは、10.5〜13.5%である。
Cr: 9.0 to 16.0%
Cr is an essential element for forming a passive film on the surface of stainless steel and ensuring corrosion resistance. In order to obtain the effect, it is appropriate to set the Cr content to 9.0% or more. Further, Cr is a ferrite phase stabilizing element, and is a useful element for adjusting the martensite phase fraction because the martensite phase fraction decreases as the Cr content increases. However, when the Cr content exceeds 16.0%, not only the cost increases, but it becomes difficult to obtain a sufficient martensite phase fraction. Therefore, the Cr content is in the range of 9.0 to 16.0%. More preferably, it is 10.5 to 13.5%.

Ni:0.1〜5.0%
Niは、Mnと同様に、オーステナイト安定化元素であり、Ni含有量の増加によりマルテンサイト相分率が増加するため、マルテンサイト相分率の調整に有用な元素である。これらの効果はNi含有量が0.1%以上で得られる。しかし、Ni含有量が5.0%を超えると、マルテンサイト相分率の制御が困難となり、適度な低温靭性を得ることが難しくなる。よって、Ni含有量は0.1〜5.0%の範囲とする。好ましくは、0.4〜3.0%の範囲である。より好ましくは、0.6〜2.2%の範囲である。
Ni: 0.1 to 5.0%
Ni, like Mn, is an austenite stabilizing element and is a useful element for adjusting the martensite phase fraction because the martensite phase fraction increases as the Ni content increases. These effects are obtained when the Ni content is 0.1% or more. However, if the Ni content exceeds 5.0%, it becomes difficult to control the martensite phase fraction, and it becomes difficult to obtain an appropriate low temperature toughness. Therefore, the Ni content is in the range of 0.1 to 5.0%. Preferably, it is 0.4 to 3.0% of range. More preferably, it is 0.6 to 2.2% of range.

Nb:0.05〜0.5%
Nbは、鋼中のC、Nと炭化物、窒化物、炭窒化物を生成してCrの炭窒化物等の生成を抑制する。これによって、耐食性、特に溶接部の耐食性を向上させることができる。その効果は、Nb含有量が0.05%以上で得られる。一方で、Nb含有量が0.5%を超えると、熱間加工性が低下し、熱間圧延の負荷が増大するとともに、熱延鋼板の再結晶温度が上昇し、適切なマルテンサイト相分率となる温度での焼鈍が困難となる。よって、Nb含有量は0.05〜0.5%とする。好ましくは、0.10〜0.3%である。
Nb: 0.05 to 0.5%
Nb generates C, N, and carbides, nitrides, and carbonitrides in steel and suppresses formation of Cr carbonitrides and the like. Thereby, the corrosion resistance, particularly the corrosion resistance of the welded portion can be improved. The effect is obtained when the Nb content is 0.05% or more. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.5%, the hot workability decreases, the hot rolling load increases, the recrystallization temperature of the hot-rolled steel sheet rises, and the appropriate martensite phase fraction is increased. It becomes difficult to perform annealing at a temperature at a rate. Therefore, the Nb content is set to 0.05 to 0.5%. Preferably, it is 0.10 to 0.3%.

Ti:0.10%以下
Tiは、Nbと同様に鋼中のC、Nを、Tiの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物として析出固定し、Crの炭窒化物等の生成を抑制する効果を有する。しかし、粗大なTiNが生成すると、このTiNが破壊起点となることで低温靭性が低下する。この粗大なTiN生成を減少させ、破壊起点を少なくすることは、本発明の特徴のひとつである。Ti含有量が0.10%を超えると粗大なTiNによる靭性低下が顕著となる。よって、Ti含有量は0.10%以下とした。より好ましくは0.04%以下であり、さらに好ましくは0.02%以下である。なお、本発明において、Tiは少ないほど好ましいので下限は0%である。
Ti: 0.10% or less Ti, like Nb, precipitates and fixes C and N in steel as Ti carbide, nitride or carbonitride, and suppresses the formation of Cr carbonitride and the like. Have. However, when coarse TiN is generated, the TiN serves as a starting point for fracture, thereby lowering the low temperature toughness. It is one of the features of the present invention to reduce this coarse TiN production and to reduce the fracture starting point. When the Ti content exceeds 0.10%, the toughness drop due to coarse TiN becomes remarkable. Therefore, the Ti content is set to 0.10% or less. More preferably, it is 0.04% or less, More preferably, it is 0.02% or less. In addition, in this invention, since Ti is so preferable that there is little, a minimum is 0%.

次いで、任意成分について説明する。   Next, optional components will be described.

Al:0.20%以下
Alは、一般的には脱酸のために有用な元素である。その効果を得るためにはAl含有量を0.001%以上にすることが好ましい。一方、その含有量が0.20%を超えると、大型のAl系介在物が生成して表面欠陥の原因となる。よって、Alの含有量は0.20%以下とする。より好ましくは、0.03〜0.14%の範囲である。
Al: 0.20% or less Al is an element generally useful for deoxidation. In order to obtain the effect, the Al content is preferably 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.20%, a large Al-based inclusion is generated and causes surface defects. Therefore, the Al content is 0.20% or less. More preferably, it is 0.03 to 0.14% of range.

V:0.20%以下
Vは、TiやNbと同様に窒化物を生成し、溶接部の鋭敏化による耐食性低下を抑制する元素である。その効果を得るためにはV含有量を0.005%以上にすることが好ましい。しかし、V含有量が0.20%を超えると、テンパーカラーと呼ばれる溶接部に形成された酸化皮膜の耐食性が低下する。よって、Vの含有量は0.20%以下とする。より好ましくは、0.010〜0.10%である。
V: 0.20% or less V, like Ti and Nb, is an element that generates a nitride and suppresses a decrease in corrosion resistance due to sensitization of the weld. In order to acquire the effect, it is preferable to make V content 0.005% or more. However, if the V content exceeds 0.20%, the corrosion resistance of the oxide film formed on the weld called a temper collar decreases. Therefore, the V content is 0.20% or less. More preferably, it is 0.010 to 0.10%.

Cu:1.0%以下
Cuは、耐食性を向上させる元素であり、特に隙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Cuを含有させることが好ましい。耐食性向上効果を十分に発揮させるためにはCu含有量を0.03%以上にすることが有効である。しかし、Cu含有量が1.0%を超えると、熱間加工性が低下する。よって、Cuを含有させる場合には、その含有量の上限を1.0%とする。より好ましいCu含有量は、0.3〜0.5%である。
Cu: 1.0% or less Cu is an element that improves corrosion resistance, and is an element that particularly reduces crevice corrosion. For this reason, it is preferable to contain Cu when high corrosion resistance is required. In order to sufficiently exhibit the effect of improving the corrosion resistance, it is effective to make the Cu content 0.03% or more. However, when the Cu content exceeds 1.0%, the hot workability decreases. Therefore, when Cu is contained, the upper limit of the content is 1.0%. A more preferable Cu content is 0.3 to 0.5%.

Mo:2.0%以下
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含有させることが好ましい。耐食性を十分に発揮させるためには0.03%以上含有させることが有効である。しかし、2.0%を超えて含有させると、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を含有させる場合には、その上限を2.0%とする。より好ましい範囲は、0.1〜1.3%である。
Mo: 2.0% or less Mo is an element that improves corrosion resistance, and is particularly preferably contained when high corrosion resistance is required. In order to sufficiently exhibit corrosion resistance, it is effective to contain 0.03% or more. However, if the content exceeds 2.0%, the workability in the cold state is deteriorated, and the rough surface in the hot rolling occurs, so that the surface quality is extremely lowered. Therefore, when Mo is contained, the upper limit is made 2.0%. A more preferable range is 0.1 to 1.3%.

W:1.0%以下
W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Wを含有させることが好ましい。その効果を得るためにはW含有量を0.01%以上にすることが好ましい。しかし、過剰のW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%以下とした。
W: 1.0% or less W is an element that improves corrosion resistance, and it is preferable to contain W when particularly high corrosion resistance is required. In order to obtain the effect, the W content is preferably 0.01% or more. However, excessive W content increases strength and decreases manufacturability. Therefore, the W content is set to 1.0% or less.

Co:0.5%以下
Coは、靭性を向上させる元素であり、さらに高い靭性が要求される場合にCoを含有させることが好ましい。その効果を得るためにはCo含有量を0.01%以上にすることが好ましい。しかし、過剰のCo含有は製造性を低下させる。よって、Co含有量は0.5%以下とした。
Co: 0.5% or less Co is an element that improves toughness, and it is preferable to contain Co when higher toughness is required. In order to obtain the effect, the Co content is preferably 0.01% or more. However, excessive Co content reduces manufacturability. Therefore, the Co content is set to 0.5% or less.

Ca:0.01%以下
Caは、連続鋳造の際に発生しやすいTi系介在物析出によるノズルの閉塞を抑制する元素である。その効果を得るためには、Ca含有量を0.0001%以上にすることが好ましい。しかし、Caの過剰の含有は水溶性介在物であるCaSを生成させ、耐食性を低下させる。よって、Ca含有量は0.01%以下とした。
Ca: 0.01% or less Ca is an element that suppresses nozzle clogging due to precipitation of Ti-based inclusions that are likely to occur during continuous casting. In order to obtain the effect, the Ca content is preferably 0.0001% or more. However, excessive Ca content generates CaS, which is a water-soluble inclusion, and reduces corrosion resistance. Therefore, the Ca content is set to 0.01% or less.

B:0.01%以下
Bは二次加工脆性を改善する元素であり、その効果を得るためには、B含有量を0.0001%以上にすることが有効である。しかし、Bの過剰添加は、固溶強化による延性低下を引き起こす。よってB含有量は0.01%以下とした。
B: 0.01% or less B is an element that improves the secondary work brittleness. In order to obtain the effect, it is effective to make the B content 0.0001% or more. However, excessive addition of B causes a decrease in ductility due to solid solution strengthening. Therefore, the B content is set to 0.01% or less.

Mg:0.01%以下
Mgはスラブの等軸晶率を向上させ、加工性の向上に寄与する元素である。その効果を得るためには、Mg含有量を0.001%以上にすることが好ましい。しかし、Mgの過剰添加は鋼の表面性状を悪化させる。よって、Mg含有量は0.01%以下とした。
Mg: 0.01% or less Mg is an element that improves the equiaxed crystal ratio of the slab and contributes to the improvement of workability. In order to acquire the effect, it is preferable to make Mg content 0.001% or more. However, excessive addition of Mg deteriorates the surface properties of the steel. Therefore, the Mg content is set to 0.01% or less.

REM:0.05%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する元素である。REMの中でも、特にLa、Ceが有効である。その効果を得るためにはREM含有量を0.001%以上にすることが有効である。しかし、REMの過剰含有は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0.05%以下とした。
REM: 0.05% or less REM is an element that improves oxidation resistance and suppresses the formation of oxide scale. Among REMs, La and Ce are particularly effective. In order to obtain the effect, it is effective to make the REM content 0.001% or more. However, excessive content of REM reduces productivity such as pickling properties and increases costs. Therefore, the content of REM is set to 0.05% or less.

本発明においては、上述したような必須成分、任意成分のほか、従来の知見に基づいて他の元素を含有させてもよい。なお、以上規定した元素以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物の具体例としては、Zn:0.03%以下、Sn:0.3%以下が挙げられる。   In the present invention, in addition to the above-described essential components and optional components, other elements may be contained based on conventional knowledge. The balance other than the elements specified above is Fe and inevitable impurities. Specific examples of the inevitable impurities include Zn: 0.03% or less and Sn: 0.3% or less.

<鋼組織>
続いて、鋼組織について説明する。本発明のステンレス鋼の鋼組織は、フェライト相とマルテンサイト相の2相からなる。そして、マルテンサイト相の体積率が5〜60%である。
<Steel structure>
Next, the steel structure will be described. The steel structure of the stainless steel of the present invention consists of two phases, a ferrite phase and a martensite phase. And the volume ratio of a martensite phase is 5 to 60%.

マルテンサイト相の体積率:5〜60%
本発明のステンレス鋼の鋼組織がマルテンサイト相を含むことで、フェライト相の結晶粒が微細化し、低温靭性が向上する。マルテンサイト相の体積率が5%未満では十分な結晶粒微細化効果が得られず、低温靭性を適正な値とするのが困難である。マルテンサイト相の体積分率が60%超では、降伏応力が高くなりすぎ、プレス成形時のスプリングバックが顕著となる。よって、マルテンサイト相の体積率は5〜60%とした。より好ましくは、10〜30%である。
Volume ratio of martensite phase: 5-60%
When the steel structure of the stainless steel of the present invention includes a martensite phase, the ferrite phase crystal grains are refined, and the low temperature toughness is improved. If the volume ratio of the martensite phase is less than 5%, a sufficient crystal grain refining effect cannot be obtained, and it is difficult to set the low temperature toughness to an appropriate value. When the volume fraction of the martensite phase exceeds 60%, the yield stress becomes too high, and the spring back during press forming becomes significant. Therefore, the volume ratio of the martensite phase is set to 5 to 60%. More preferably, it is 10 to 30%.

また、本発明においてはマルテンサイト相の存在によりフェライト相が微細になる。微細とは、切断法により測定したフェライト相とマルテンサイト相を合わせた全体の金属組織としての平均結晶粒径が20μm以下であることを意味する。平均結晶粒径は以下のように測定した。王水エッチングにより結晶粒界を現出させた400μm四方のL断面組織に対して、長さ400μmの線分を板厚方向に垂直および水平にそれぞれ5本作製し、5本の線分の合計の長さをその線分と結晶粒界との交点の数で除した値を平均結晶粒径とした。   In the present invention, the ferrite phase becomes fine due to the presence of the martensite phase. The term “fine” means that the average crystal grain size as a whole metal structure including the ferrite phase and the martensite phase measured by a cutting method is 20 μm or less. The average crystal grain size was measured as follows. A 400 μm long line segment is made vertically and horizontally in the plate thickness direction for a 400 μm square L cross-sectional structure where crystal grain boundaries are exposed by aqua regia etching. A value obtained by dividing the length by the number of intersections between the line segment and the crystal grain boundary was defined as the average crystal grain size.

フェライト相の体積率:40〜95%
本発明のステンレス鋼は、適度なフェライト相の体積率を有することで、プレス加工によるスプリングバックを抑制し、良好なプレス成形性を獲得している。その効果は、フェライト相の体積率が40%以上で得られる。しかし、通常、フェライト相は本発明のような長時間の焼鈍を行った場合、結晶粒が過度に粗大となる。そのため、良好なプレス成形性を得るためにフェライト相を導入すると、通常の焼鈍では低温靭性が低下するという問題がある。本発明では、適度なフェライト相の体積率の制御と焼鈍条件の最適化により、フェライト相の粗大化を抑制し、優れたプレス成形性を維持しつつ、低温靭性を向上している。しかし、フェライト相の体積率が95%を超えると本発明の焼鈍条件によっても結晶粒の粗大化抑制が困難となる。よって、フェライト相の体積率は40〜95%とした。
Volume ratio of ferrite phase: 40 to 95%
Since the stainless steel of the present invention has an appropriate volume fraction of the ferrite phase, it suppresses springback due to press working and obtains good press formability. The effect is obtained when the volume fraction of the ferrite phase is 40% or more. However, normally, when the ferrite phase is annealed for a long time as in the present invention, the crystal grains become excessively coarse. Therefore, when a ferrite phase is introduced in order to obtain good press formability, there is a problem that the low temperature toughness is lowered by normal annealing. In the present invention, by appropriately controlling the volume fraction of the ferrite phase and optimizing the annealing conditions, the ferrite phase is prevented from becoming coarse and the excellent low-temperature toughness is maintained while maintaining excellent press formability. However, if the volume fraction of the ferrite phase exceeds 95%, it becomes difficult to suppress the coarsening of crystal grains even under the annealing conditions of the present invention. Therefore, the volume fraction of the ferrite phase is set to 40 to 95%.

その他の相の体積率:5%以下
本発明は、フェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼であり、その鋼組織はフェライト相とマルテンサイト相の2相組織である。つまり、この2相が鋼組織の主相であり、この2相以外の相を含む必要はない。しかし、鋼組織がこの2相以外の相を少量含んでも本発明の効果を害さない。具体的にはその他の相の合計が体積率で5%以下であればよい。なお、その他の相としては残留オーステナイト相や各種の炭化物、窒化物等の介在物が挙げられる。
Volume ratio of other phases: 5% or less The present invention is a ferrite-martensite duplex stainless steel, and the steel structure is a two-phase structure of a ferrite phase and a martensite phase. That is, these two phases are the main phases of the steel structure, and it is not necessary to include phases other than these two phases. However, even if the steel structure contains a small amount of phases other than these two phases, the effect of the present invention is not impaired. Specifically, the total of other phases may be 5% or less by volume ratio. Examples of other phases include residual austenite phase and various inclusions such as carbides and nitrides.

<特性>
降伏応力:420MPa以下
プレス成形によるスプリングバックは、降伏応力の影響が顕著である。降伏応力が大きいほど、プレス成形後のスプリングバックが大きくなり、形状を安定させることが困難となる。
<Characteristic>
Yield stress: 420 MPa or less The influence of the yield stress is significant in the springback by press molding. The greater the yield stress, the greater the springback after press molding, making it more difficult to stabilize the shape.

種々の降伏応力を有した板厚5mmの供試材に対して、R=5mmのポンチを用いて90°曲げを行った後の90°からの角度のずれ(スプリングバック量Δθ)と降伏応力との関係を図1に示す。   Deviation of angle from 90 ° (spring back amount Δθ) and yield stress after bending 90 ° using a punch with R = 5mm for a specimen with 5mm thickness having various yield stresses FIG. 1 shows the relationship.

なお、図1のプロットは、左から順に(降伏応力が小さい方から順に)、表2の試験番号B、E、A、N、J、S、CおよびLを供試材として用いた結果に対応する。   In addition, the plot of FIG. 1 is the result which used the test numbers B, E, A, N, J, S, C, and L of Table 2 as a test material in order from the left (in order from a small yield stress). Correspond.

図1に示す通り、降伏応力が420MPa以下でスプリングバック量Δθが5°以下となり、プレス成形性が良好となることがわかる。よって、降伏応力は420MPa以下とした。好ましくは400MPa以下である。   As shown in FIG. 1, it is understood that the yield stress is 420 MPa or less and the springback amount Δθ is 5 ° or less, so that the press formability is good. Therefore, the yield stress is set to 420 MPa or less. Preferably it is 400 MPa or less.

本発明では、本発明の成分組成のステンレス鋼に対して、熱間圧延の加熱温度をδ+γの二相域に制御することで、熱間圧延前の組織を比較的微細に、かつ、元素の濃度分配の存在する組織としている。さらに、その後の熱間圧延の巻取り温度をα単相域とすることで、フェライト相の適度な粗大化を促し、マルテンサイト相-フェライト相の体積率およびその結晶粒度を適切に制御している。これらの熱間圧延中の組織制御により、本発明では降伏応力を420MPa以下とした。   In the present invention, for the stainless steel having the component composition of the present invention, by controlling the heating temperature of the hot rolling to a two-phase region of δ + γ, the structure before hot rolling is made relatively fine and the elemental The tissue has a concentration distribution. Furthermore, by setting the coiling temperature of the subsequent hot rolling to the α single phase region, it promotes appropriate coarsening of the ferrite phase, and appropriately controls the volume ratio of the martensite phase-ferrite phase and its crystal grain size. Yes. According to the structure control during hot rolling, the yield stress is set to 420 MPa or less in the present invention.

<製造方法>
続いて、本発明のステンレス鋼の製造方法について説明する。
<Manufacturing method>
Then, the manufacturing method of the stainless steel of this invention is demonstrated.

先ず、上記成分組成に調整した溶鋼を、転炉または電気炉等の通常用いられる公知の溶製炉にて溶製した後、真空脱ガス(RH法)、VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)法、AOD(Argon Oxygen Decarburization)法等の公知の精錬方法で精錬し、次いで、連続鋳造法あるいは造塊−分塊法で鋼スラブ(鋼素材)とする。鋳造法は、生産性および品質の観点から連続鋳造が好ましい。また、スラブ厚は、200mm以上とすることが好ましい。   First, molten steel adjusted to the above component composition is melted in a commonly used melting furnace such as a converter or an electric furnace, and then vacuum degassing (RH method), VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) method, AOD (Argon Oxygen Decarburization) etc. are used for refining by a known refining method, and then a steel slab (steel material) is obtained by a continuous casting method or an ingot-bundling method. The casting method is preferably continuous casting from the viewpoint of productivity and quality. The slab thickness is preferably 200 mm or more.

ここで、低温靭性を良好とするためには、上記の通り、Tiの含有量を0.10%以下に抑制することが重要である。具体的にはスクラップを使わないか、スクラップを使う場合は、スクラップのTi含有量を分析してスクラップのTi総量を制御して使用する、また、Tiを含む鋼種を溶製した直後には本発明鋼を溶製しないなどのTiの混入を厳しく制限する溶製方法を採用する必要がある。   Here, in order to improve the low temperature toughness, it is important to suppress the Ti content to 0.10% or less as described above. Specifically, when scrap is not used or when scrap is used, the Ti content of the scrap is analyzed to control the total amount of Ti in the scrap, and this is immediately after the steel grade containing Ti is melted. It is necessary to employ a melting method that strictly restricts the mixing of Ti, such as not melting the invention steel.

次いで、鋼スラブを(1)式で規定される加熱温度まで加熱し、熱間圧延して熱延鋼板とする。本発明においては、上記加熱条件が重要な条件の一つである。(1)式は、2600C+1700N−20Si+20Mn−40Cr+50Ni+1460≦T≦2600C+1700N−20Si+20Mn−40Cr+50Ni+1660で表され、Tが加熱温度(℃)を意味し、(1)式中の元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。 Next, the steel slab is heated to a heating temperature defined by the formula (1) and hot-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet. In the present invention, the heating condition is one of important conditions. The formula (1) is represented by 2600C + 1700N-20Si + 20Mn-40Cr + 50Ni + 1460 ≦ T H ≦ 2600C + 1700N-20Si + 20Mn-40Cr + 50Ni + 1660, T H means the heating temperature (° C.), and the element symbol in the formula (1) is the content of each element (Mass%) is meant.

(1)式は、加熱温度がδ相とγ相の2相域になるための条件である。(1)式の左辺はγ/δ+γの境界温度を示しており、右辺はδ+γ/δの境界温度を示している。したがって、(1)式を満たす場合、熱間圧延の加熱温度はδ+γの領域に入ることになる。この温度域では、δ相とγ相がともに存在することで、γ単相の温度域で加熱した場合と比較して、熱間圧延前の結晶粒の粗大化が抑制される。また、δ相へのフェライト相安定化元素の濃化、γ相へのオーステナイト安定化元素の濃化がそれぞれ起こり、元素の濃度分配が進行する。このように、熱間圧延前の組織を、比較的微細に、かつ、元素の濃度分配の存在する組織とすることで、その後の熱間圧延、焼鈍により、マルテンサイト相とフェライト相の混在する組織を得ることができる。その結果、良好な低温靭性とプレス成形性を兼備したステンレス鋼が得られる。加熱温度が(1)式右辺を超えδ単相の温度域となると、加熱温度での濃度分配が起こらずほぼ単相の組織となるため、δ−γ変態およびγ−α変態という二段階の変態によって、熱延焼鈍後に広い領域で微細な結晶粒が形成され、降伏応力が上昇する。加熱温度が(1)式左辺を下回ると、熱間圧延後に濃度分配の少ない比較的粗大な組織となるが、これが焼鈍によってマルテンサイト分率の小さい、粗大な組織を形成して、低温靭性を低下させる。よって、(1)式を定めた。   Equation (1) is a condition for the heating temperature to be a two-phase region of δ phase and γ phase. The left side of equation (1) indicates the boundary temperature of γ / δ + γ, and the right side indicates the boundary temperature of δ + γ / δ. Therefore, when the formula (1) is satisfied, the heating temperature of the hot rolling is in the range of δ + γ. In this temperature range, the presence of both the δ phase and the γ phase suppresses the coarsening of the crystal grains before hot rolling as compared with the case of heating in the temperature range of the γ single phase. Further, concentration of the ferrite phase stabilizing element into the δ phase and concentration of the austenite stabilizing element into the γ phase occur, respectively, and the concentration distribution of the element proceeds. Thus, by making the structure before hot rolling relatively fine and having a concentration distribution of elements, the martensite phase and the ferrite phase are mixed by subsequent hot rolling and annealing. You can get an organization. As a result, a stainless steel having both good low temperature toughness and press formability can be obtained. When the heating temperature exceeds the right side of equation (1) and becomes a δ single-phase temperature range, concentration distribution at the heating temperature does not occur and a substantially single-phase structure is formed, so two steps of δ-γ transformation and γ-α transformation occur. Due to the transformation, fine crystal grains are formed in a wide region after hot rolling annealing, and the yield stress increases. When the heating temperature is lower than the left side of the formula (1), a relatively coarse structure with little concentration distribution after hot rolling is formed, but this forms a coarse structure with a small martensite fraction by annealing, thereby reducing low temperature toughness. Reduce. Therefore, formula (1) was determined.

上記温度に加熱された鋼スラブの熱間粗圧延においては、900℃超の温度域で、圧下率が30%以上である圧延を1パス以上行うことが好ましい。この強圧下圧延により、鋼板の結晶組織が微細化され、靭性が向上する。熱間粗圧延の後、常法に従い、仕上圧延を行う。仕上げ圧延の終了温度は750℃以上が好ましい。より好ましくは800℃以上である。これは、γ単相、または、γ分率の多いα+γの温度域以上で熱間圧延を終了することで、熱間圧延終了後の冷却過程で過度に粗大なフェライト相が形成されることを防止するためである。   In the hot rough rolling of the steel slab heated to the above temperature, it is preferable to carry out rolling with a rolling reduction of 30% or more in a temperature range exceeding 900 ° C. for one pass or more. By this strong rolling, the crystal structure of the steel sheet is refined and the toughness is improved. After hot rough rolling, finish rolling is performed according to a conventional method. The finishing temperature of finish rolling is preferably 750 ° C. or higher. More preferably, it is 800 degreeC or more. This is because hot rolling is terminated at a temperature range of α + γ with a γ single phase or a large γ fraction, and an excessively coarse ferrite phase is formed in the cooling process after the hot rolling is completed. This is to prevent it.

熱間圧延後は(2)式に規定される巻取り温度でコイルに巻き取る。巻取り温度の調整も本発明の製造方法において重要である。(2)式はT≦875−400C−500N−110Mn+10Cr−125Niで表される。(2)式においてTは巻取り温度(℃)を意味する。また、(2)式における元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。 After the hot rolling, the coil is wound around the coil at a winding temperature defined by the formula (2). Adjustment of the coiling temperature is also important in the production method of the present invention. (2) is represented by T C ≦ 875-400C-500N-110Mn + 10Cr-125Ni. (2) T C denotes a coiling temperature (℃) In the equation. Moreover, the element symbol in Formula (2) means content (mass%) of each element.

(2)式は巻取り温度がα単相の温度域となるための条件である。この温度域で巻き取ることで、熱間圧延後の組織はほとんどがフェライト相となるが、オーステナイト安定化元素の濃化した領域の一部がマルテンサイト相として残存する。このような大部分がフェライト相で一部にマルテンサイトを含む組織では、その後の焼鈍の昇温過程においてフェライト相の粗大化を抑制する要因が少なく、適度に粗大なフェライト相が形成される。その結果、プレス成形性が向上する。一方で、巻取り温度が(2)式の右辺を超えてα+γの温度域となると、熱間圧延後のマルテンサイト相が増加し、フェライト相の粗大化を抑制して、降伏応力を上昇させ、プレス成形性を低下させる。よって、(2)式を定めた。なお、巻取り温度の下限は特に限定されないが、巻取り温度が350℃を下回ると温度低下により鋼帯の強度が上昇してコイルへの巻取りが困難となる場合があるため巻取り温度は350℃以上であることが好ましい。   Equation (2) is a condition for the coiling temperature to be in the α single phase temperature range. By winding in this temperature range, most of the microstructure after hot rolling becomes a ferrite phase, but a part of the region where the austenite stabilizing element is concentrated remains as a martensite phase. In such a structure in which the majority is a ferrite phase and partly contains martensite, there are few factors that suppress the coarsening of the ferrite phase in the subsequent annealing temperature rising process, and a moderately coarse ferrite phase is formed. As a result, press formability is improved. On the other hand, when the coiling temperature exceeds the right side of equation (2) and falls within the temperature range of α + γ, the martensite phase after hot rolling increases, suppressing the coarsening of the ferrite phase and increasing the yield stress. Reduces press formability. Therefore, formula (2) was determined. The lower limit of the coiling temperature is not particularly limited, but if the coiling temperature falls below 350 ° C., the strength of the steel strip may increase due to the temperature decrease, and the coiling temperature may be difficult. It is preferable that it is 350 degreeC or more.

熱間圧延により得られる熱延鋼板の板厚は特に限定されないが、2.0〜8.0mmであることが好ましい。   The thickness of the hot-rolled steel sheet obtained by hot rolling is not particularly limited, but is preferably 2.0 to 8.0 mm.

熱延鋼板に対し、適切な条件で焼鈍を施す。熱延鋼板の組織を適度な結晶粒径とするため、焼鈍の条件は本発明において重要である。特定の条件とは、焼鈍温度680〜780℃、焼鈍時間1時間以上である。   The hot-rolled steel sheet is annealed under appropriate conditions. In order to make the structure of the hot-rolled steel sheet have an appropriate crystal grain size, the annealing conditions are important in the present invention. The specific conditions are an annealing temperature of 680 to 780 ° C. and an annealing time of 1 hour or more.

焼鈍条件について説明する。熱間圧延後にほとんどがフェライト相となった比較的微細な組織は、焼鈍の昇温過程において、フェライト相の適度な粗大化が起こる。その後、α+γの領域まで温度が上昇すると、オーステナイト安定化元素の濃化した領域から新たなγ相が生成する。このγ相は焼鈍後にはマルテンサイト相に変態し、熱間圧延後に存在したマルテンサイト相とともに微細な組織を形成する。このようにして、比較的粗大なフェライト相と微細なマルテンサイト相の混在する組織が形成される。焼鈍温度が680℃未満では、再結晶が不十分であることに加えて、マルテンサイト相の生成も不十分であり、低温靭性の低い組織となる。一方、焼鈍温度が780℃を超えるとマルテンサイト相分率の増加にともない、降伏応力が上昇しスプリングバックが顕著となり、プレス成形時の形状の安定が困難となる。よって、焼鈍温度は680℃〜780℃とした。好ましくは、700℃〜740℃である。また、焼鈍時間が1時間未満では、γ相への変態が不十分となるため、焼鈍時間は1時間以上とした。焼鈍時間の上限は特に限定されないが、極端に長時間な焼鈍を行うと結晶粒の粗大化が進行するため、焼鈍時間は100時間以下が好ましい。   Annealing conditions will be described. In a relatively fine structure in which the ferrite phase is mostly formed after hot rolling, the ferrite phase is moderately coarsened in the annealing temperature rising process. Thereafter, when the temperature rises to the α + γ region, a new γ phase is generated from the region where the austenite stabilizing element is concentrated. This γ phase transforms into a martensite phase after annealing, and forms a fine structure together with the martensite phase present after hot rolling. In this way, a structure in which a relatively coarse ferrite phase and a fine martensite phase are mixed is formed. If the annealing temperature is less than 680 ° C., in addition to insufficient recrystallization, the formation of martensite phase is also insufficient, resulting in a structure with low low temperature toughness. On the other hand, if the annealing temperature exceeds 780 ° C., the yield stress increases with the increase of the martensite phase fraction, the springback becomes remarkable, and it becomes difficult to stabilize the shape during press molding. Therefore, the annealing temperature was set to 680 ° C to 780 ° C. Preferably, it is 700 to 740 ° C. In addition, when the annealing time is less than 1 hour, transformation to the γ phase becomes insufficient, so the annealing time was set to 1 hour or more. The upper limit of the annealing time is not particularly limited, but when annealing is performed for an extremely long time, the crystal grains become coarser. Therefore, the annealing time is preferably 100 hours or less.

焼鈍後は、ショットブラスト、酸洗等のデスケーリングを行うことが好ましい。デスケーリングの条件は適宜決定すればよい。   After annealing, descaling such as shot blasting and pickling is preferably performed. Descaling conditions may be determined as appropriate.

酸洗等のデスケーリングの後は、スキンパス圧延を行ってもよい。また、常法に従い、冷間圧延、焼鈍、酸洗などをさらに行い、冷延板としてもよい。   After descaling such as pickling, skin pass rolling may be performed. Further, cold rolling, annealing, pickling and the like may be further performed in accordance with a conventional method to form a cold rolled sheet.

本発明に係るステンレス鋼の溶接には、TIG、MIGをはじめとするアーク溶接、シーム溶接、スポット溶接等の抵抗溶接、レーザー溶接等、通常の溶接方法は全て適用可能である。   For welding of the stainless steel according to the present invention, all the usual welding methods such as arc welding including TIG and MIG, seam welding, resistance welding such as spot welding, and laser welding can be applied.

表1に示す成分組成の鋼を真空溶製し、厚さ250mmの鋼スラブに鋳造した。作製した鋼スラブを表2に示す温度で加熱し、9パスの熱間圧延を行い、表2に示す巻取り温度で巻取り、厚さが5mmの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板に、表2に示す条件で焼鈍を行った後、ショットブラストおよび酸洗を行ってスケールを除去した。なお、熱間圧延の粗圧延においては、900℃超の温度域で、圧下率が30%以上である圧延を1パス以上行った。また、熱間圧延の仕上げ圧延の終了温度は750℃以上とした。   Steel having the component composition shown in Table 1 was vacuum-melted and cast into a steel slab having a thickness of 250 mm. The produced steel slab was heated at the temperature shown in Table 2, 9-pass hot rolling was performed, and the steel slab was wound at the winding temperature shown in Table 2 to obtain a hot-rolled steel sheet having a thickness of 5 mm. The obtained hot-rolled steel sheet was annealed under the conditions shown in Table 2, and then the scale was removed by shot blasting and pickling. In the rough rolling of hot rolling, rolling with a rolling reduction of 30% or more was performed for one pass or more in a temperature range exceeding 900 ° C. Moreover, the finishing temperature of the finish rolling of the hot rolling was set to 750 ° C. or higher.

スケールを除去した上記熱延鋼板から、20mm×10mmの形状でL断面(圧延方向に平行な垂直断面)を採取し、EPMAを用いてNiおよびCrの元素分布を測定した。他の領域と比較してNiが濃化し、Crが減少した結晶粒をマルテンサイト相と判断して、マルテンサイト相分率を画像処理により求めた。結果を表2に示す。No.F、No.Iは未再結晶組織であったため、マルテンサイト相分率の測定ができなかった。また、マルテンサイト相以外がフェライト相であることをビッカース硬さ(HV0.01が200以下)により確認した。   An L cross section (vertical cross section parallel to the rolling direction) having a shape of 20 mm × 10 mm was taken from the hot-rolled steel sheet from which the scale had been removed, and the element distribution of Ni and Cr was measured using EPMA. The crystal grains in which Ni was concentrated and Cr was reduced as compared with other regions were determined as the martensite phase, and the martensite phase fraction was determined by image processing. The results are shown in Table 2. No. F, No. Since I was an unrecrystallized structure, the martensite phase fraction could not be measured. Further, it was confirmed by Vickers hardness (HV 0.01 is 200 or less) that the phase other than the martensite phase is a ferrite phase.

スケールを除去した熱延鋼板から、C方向(圧延方向と垂直方向)のシャルピー試験片をそれぞれ3本作製し、−50℃においてシャルピー試験を行った。シャルピー試験片は5mm(厚み)×55mm(幅)×10mm(長さ)のサブサイズ試験片とした。供試材ごとに3回の試験を行い、平均の吸収エネルギーを求めた。求めた吸収エネルギーを表2に示す。本発明例では、いずれも20J以上の吸収エネルギーが得られており、低温靭性が良好であることがわかる。比較例であるNo.B、No.Kでは、熱間圧延の加熱温度が(1)式左辺を下回るためマルテンサイト相分率が5%未満となり、結晶粒が粗大化して−50℃における吸収エネルギーが20J未満となった。No.Oでは、熱間圧延の加熱温度が(1)式右辺を超えるため、結晶粒の微細化が進行して降伏応力が420MPa以上となった。No.Fは焼鈍温度が低いため、No.Iは焼鈍時間が短いため、熱延鋼板組織の再結晶が不十分であり、−50℃における吸収エネルギーが20J未満となった。No.Xでは、Ti含有量が本発明範囲から外れており、破壊起点となる粗大なTiNが生成したため、−50℃における吸収エネルギーが20J未満となった。   Three Charpy test pieces in the C direction (direction perpendicular to the rolling direction) were produced from the hot-rolled steel sheet from which the scale had been removed, and a Charpy test was performed at -50 ° C. The Charpy test piece was a sub-size test piece of 5 mm (thickness) × 55 mm (width) × 10 mm (length). Each test material was tested three times to determine the average absorbed energy. Table 2 shows the obtained absorbed energy. In the examples of the present invention, absorption energy of 20 J or more is obtained, and it can be seen that the low temperature toughness is good. No. which is a comparative example. B, No. In K, since the heating temperature of the hot rolling was lower than the left side of the formula (1), the martensite phase fraction was less than 5%, the crystal grains were coarsened, and the absorbed energy at −50 ° C. was less than 20J. No. In O, since the heating temperature of the hot rolling exceeded the right side of the formula (1), the refinement of crystal grains progressed, and the yield stress became 420 MPa or more. No. Since F has a low annealing temperature, No. Since I has a short annealing time, recrystallization of the hot-rolled steel sheet structure was insufficient, and the absorbed energy at −50 ° C. was less than 20 J. No. In X, the Ti content was out of the scope of the present invention, and coarse TiN serving as a fracture starting point was generated, so the absorbed energy at −50 ° C. was less than 20 J.

スケールを除去した熱延鋼板から、L方向(圧延方向と平行方向)にJIS5号引張試験片を作製し、引張試験を行い、降伏応力を測定した。降伏点が観測できない場合は、0.2%耐力を降伏応力とした。結果を表2に示す。本発明例ではいずれも降伏応力が420MPa以下となっており、プレス成形性が良好であることがわかる。比較例であるNo.C、No.Lでは、巻取り温度が(2)式から外れるため、降伏応力が420MPa超となった。No.FとNo.Hは焼鈍温度が本発明から外れるため、No.Iは焼鈍時間が本発明から外れるため、降伏応力が420MPa超となった。No.Wは、熱延条件および焼鈍条件が本発明の範囲内であっても、Mnの含有量が本発明の範囲から外れるため、マルテンサイト相分率が高く、降伏応力が420MPa超となった。   A JIS No. 5 tensile test piece was produced in the L direction (in the direction parallel to the rolling direction) from the hot-rolled steel sheet from which the scale had been removed, a tensile test was performed, and the yield stress was measured. When the yield point could not be observed, the 0.2% proof stress was taken as the yield stress. The results are shown in Table 2. In all the examples of the present invention, the yield stress is 420 MPa or less, which indicates that the press formability is good. No. which is a comparative example. C, No. In L, since the winding temperature deviates from the equation (2), the yield stress exceeded 420 MPa. No. F and No. No. H shows the annealing temperature deviating from the present invention. Since the annealing time of I was outside the present invention, the yield stress was over 420 MPa. No. W had a high martensite phase fraction and a yield stress of over 420 MPa because the Mn content deviated from the scope of the present invention even when the hot rolling and annealing conditions were within the scope of the present invention.

以上の結果より、本発明によれば、低温靭性およびプレス成形性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼が得られることが確認できた。   From the above results, according to the present invention, it was confirmed that a ferrite-martensite duplex stainless steel excellent in low temperature toughness and press formability can be obtained.

Figure 0006311633
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Figure 0006311633
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本発明によれば、プレス成形される構造体であって、寒冷地においても適度な靭性が必要とされる用途に用いられる材料として好適な低温靭性およびプレス成形性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法が得られる。   According to the present invention, a ferrite-martensite 2 excellent in low-temperature toughness and press-formability, which is a structure to be press-molded and is suitable as a material used in applications requiring moderate toughness even in cold regions. Phase stainless steel and its manufacturing method are obtained.

Claims (4)

質量%で、C:0.005〜0.030%、N:0.005〜0.020%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.05〜3.0%、P:0.040%以下、S:0.02%以下、Cr:9.0〜16.0%、Ni:0.1〜5.0%、Nb:0.09〜0.5%、Ti:0.10%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成と、
フェライト相とマルテンサイト相の2相からなり、前記マルテンサイト相の体積率が5〜60%である鋼組織と、を有し、
降伏応力が420MPa以下であることを特徴とするステンレス鋼。
In mass%, C: 0.005 to 0.030%, N: 0.005 to 0.020%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.05 to 3.0%, P: 0.040% or less, S: 0.02% or less, Cr: 9.0 to 16.0%, Ni: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.09 to 0.5%, Ti: 0 A composition comprising 10% or less, the balance being Fe and inevitable impurities,
A steel structure consisting of two phases of a ferrite phase and a martensite phase, wherein the volume fraction of the martensite phase is 5 to 60%,
Features and be away stainless steel that yield stress is less than or equal to 420MPa.
前記成分組成は、さらに、質量%で、Al:0.20%以下、V:0.20%以下、Cu:1.0%以下、Mo:2.0%以下、W:1.0%以下およびCo:0.5%以下のうち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に記載のステンレス鋼。 Further, the composition of the component is, by mass, Al: 0.20% or less, V: 0.20% or less, Cu: 1.0% or less, Mo: 2.0% or less, W: 1.0% or less. and Co: stainless steel according to claim 1, characterized in that it contains 0.5% of one or more of the following. 前記成分組成は、さらに、質量%で、Ca:0.01%以下、B:0.01%以下、Mg:0.01%以下およびREM:0.05%以下のうち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に記載のステンレス鋼。 The component composition is, in mass%, Ca: 0.01% or less, B: 0.01% or less, Mg: 0.01% or less, and REM: 0.05% or less, or one or more of them. characterized in that it contains the claim 1 or claim 2 stainless steel according to. 請求項1〜3のいずれかに記載のステンレス鋼の製造方法であって、
加熱温度T(℃)が下記(1)式、巻取り温度T(℃)が下記(2)式を満たす条件で熱間圧延を行い、
前記熱間圧延後、焼鈍温度が680〜780℃、焼鈍時間が1時間以上の条件で焼鈍を行うことを特徴とするステンレス鋼の製造方法。
2600C+1700N−20Si+20Mn−40Cr+50Ni+1460≦T≦2600C+1700N−20Si+20Mn−40Cr+50Ni+1660 ・・・(1)式
≦875−400C−500N−110Mn+10Cr−125Ni ・・・(2)式
上記(1)式、(2)式において、元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。
A method of manufacturing a stainless steel according to any one of claims 1 to 3,
Hot rolling is performed under conditions where the heating temperature T H (° C.) satisfies the following formula (1) and the winding temperature T C (° C.) satisfies the following formula (2):
After the hot rolling, the annealing temperature is 680 to 780 ° C., the manufacturing method of the characteristics and to Luz stainless steel that annealing time performs annealing for 1 hour or more.
2600C + 1700N-20Si + 20Mn-40Cr + 50Ni + 1460 ≦ T H ≦ 2600C + 1700N-20Si + 20Mn-40Cr + 50Ni + 1660 (1) Formula T C ≦ 875-400C-500N-110Mn + 10Cr-125Ni (2) Formulas (1) and (2) The element symbol means the content (% by mass) of each element.
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