JP7228755B2 - 二相ステンレスクラッド鋼板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば海水淡水化機器、輸送船のタンク類、各種容器などに用いられる二相ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法に関する。
従来、海水などの高塩化物環境下や、油井あるいはガス井などの厳しい腐食性環境下において、二相ステンレス鋼が採用されてきた。具体的には、油井やガス井の配管類や排煙脱硫装置、排水処理施設および海水揚水発電機などの構造部材や抄紙ロール、遠心分離器、ポンプ・バルブならびに熱交換器などに二相ステンレス鋼が採用されている。二相ステンレス鋼とは、オーステナイト相およびフェライト相の二相が混在した複合組織を有するステンレス鋼であり、優れた耐食性と優れた強度特性とを併せ持っている。この鋼では一般に、オーステナイト相とフェライト相との面積比率（相分率）がほぼ１：１の場合に耐食性が最も優れていることが知られている。したがって、二相ステンレス鋼の実用的な成分組成は、オーステナイト相とフェライト相との面積比率（相分率）がほぼこの付近になるように規定されている。このような観点から、日本工業規格（ＪＩＳ）では棒材や板材として、ＳＵＳ８２１Ｌ１、ＳＵＳ３２３Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ３ＬおよびＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌなどが規格化されている。また、鍛鋼品としてはＳＵＳ３２９Ｊ１ＦＢ、鋳鋼品としてはＳＣＳ１０などが、規格化されている。
一方、二相ステンレス鋼の主原料であるＣｒ、ＮｉおよびＭｏに代表される合金元素の価格は、時に高騰や大きな変動がある。このため、二相ステンレス鋼を無垢材として使用するよりも、無垢材と同一厚みのクラッド鋼として使用する方が、二相ステンレス鋼の優れた耐食性をより経済的に利用できる。
クラッド鋼板とは、２種類以上の異なる性質の鋼板を接合させた鋼板、例えば、炭素鋼などのいわゆる普通鋼材からなる母材鋼板に、高い耐食性を示す高合金鋼板を合せ材として接合させた鋼板である。クラッド鋼板は、異種金属を金属学的に接合させたものであり、めっきとは異なり剥離する心配がない。また、クラッド鋼板は、単一の金属や合金では達成し得ない種々の特性が得られる。
たとえば、合せ材として使用環境に応じた耐食性を有する鋼材を選択することにより、高価な合金元素の使用量を抑えつつ無垢材と同等の耐食性を確保することができる。また、母材鋼板には、高強度かつ高靭性の炭素鋼や低合金鋼を適用することができる。このように、クラッド鋼板では、高価な合金元素の使用量を抑えつつ、無垢材と同等の耐食性が得られ、また、同時に炭素鋼や低合金鋼と同等の強度および靭性を確保できるので、クラッド鋼板は、経済性と機能性とを両立できるという利点を有する。
このため、高合金鋼材を合せ材に用いたクラッド鋼板は、非常に有益な機能性鋼材であると考えられており、近年、そのニ－ズが各種産業分野でますます高まっている。
このようなクラッド鋼板、特に二相ステンレスクラッド鋼板に関する技術として、特許文献１には、合せ材のＣＰＴ（＝２．５Ｃｒ＋７．６Ｍｏ＋３１．９Ｎ－４１．０）が５０～６０℃の範囲であることを特徴とする二相ステンレスクラッド鋼が開示されている。また、特許文献２には、ＰＩ（＝Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋１６Ｎ）が３４．０～３８．０の範囲であり、合せ材と母材の接合面のせん断応力が２００ＭＰａ以上であることを特徴とする二相ステンレスクラッド鋼が開示されている。さらに、特許文献３には、合せ材のＰＲＥＮ＿Ｍｎ（＝Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ－Ｍｎ）が２５～４０である化学組成を有する二相ステンレス鋼からなり、かつ、母材と合せ材の含有水素量を制御し、母材と合せ材の接合界面におけるせん断強さが３５０ＭＰａ以上であることを特徴とする二相ステンレスクラッド鋼板が開示されている。
特開２０１４－１１４４６６号公報 特開２０１８－１１９１８６号公報 国際公開第２０１９／１８９８７１号
しかしながら、上記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１～２に開示される二相ステンレスクラッド鋼では、耐食性の指標であるＣＰＴやＰＩを満足するために、合せ材である二相ステンレス鋼には多量の合金添加が必要である。すなわち、合金コストが高いため、より温和な腐食環境を想定した部材、具体的にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ相当の耐食性能が要求される部材に対して存在する、より安価な二相ステンレスクラッド鋼材のニーズに応えることができない。
また、特許文献２～３に開示されるクラッド鋼材は確かに十分な接合性を有しており、クラッド鋼材として実用に耐えるが、板の幅端部の接合性に対して考慮されていない。圧延クラッド鋼材は圧延による塑性変形によって接合を達成するが、塑性変形しにくく且つ酸化物も生成し易い板の幅端部は、最終的に接合に至らないケースが発生する。この板の幅端部での接合不良は歩留まりの大きな低下を招き、クラッド鋼材のコストアップ要因となっている。
すなわち、安価な二相ステンレスクラッド鋼材を実現するためには、合せ材の合金添加量の低減と、端部接合性向上による歩留まりの改善が課題である。
本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであって、耐食性を維持しつつ合金元素を低減した二相ステンレス鋼を合せ材としたクラッド鋼にあって、板の幅端部まで含めた高い接合性を有し、歩留まりを含めた製造コストに優れる二相ステンレスクラッド鋼板を提供し、その製造方法を提案することを目的とする。
上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかる二相ステンレスクラッド鋼板は、母材鋼板の少なくとも片面に二相ステンレス鋼層を有する二相ステンレスクラッド鋼板の合せ材の成分組成が、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．００５～１．０％、Ｍｎ：０．５０～７．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０１～０．３０％、Ｎｉ：１．０～６．０％およびＣｒ：１９．０～２５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるとともに、板の幅端部における合せ材と母材の接合面のせん断応力が２００ＭＰａ以上であることを特徴としている。
なお、本発明にかかる二相ステンレスクラッド鋼板については、
前記合せ材の成分組成が、さらに質量％で、Ａ群［Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｃｏ：０．０１～２．００％、Ｗ：０．０１～１．５０％およびＭｏ：０．０１～１．５０％のうちから選ばれる１種以上］、Ｂ群［Ａｌ：０．００１～０．０５％］、Ｃ群［Ｔｉ：０．０１～０．２５％、Ｎｂ：０．０１～０．２５％およびＶ：０．０１～０．２５％のうちから選ばれる１種以上］、および、Ｄ群［Ｂ：０．０００３～０．００５０％、Ｃａ：０．０００３～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％およびＲＥＭ：０．０００５～０．１％のうちから選ばれる１種以上］の少なくとも１群から選ばれた成分を含有すること、
がより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。
また、上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明にかかる二相ステンレスクラッド鋼板の製造方法は、上記いずれかの合せ材を素材とし、クラッド圧延用組立スラブ内の真空度を５×１０－２ｔｏｒｒ以下とし、かつ、圧延後に組立スラブの母材と合せ材との接合面となる面の表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さＲａとして０．１～２５μｍとした組立スラブを用いて、１０５０℃～１２００℃に加熱後、熱間圧延を開始して、１０００℃以上の温度域において、１パスあたりの最大圧下比が１．０４以上となる粗圧延を施す、ここで、圧下比は圧下前の板厚を圧下後の板厚で除したものである、ことを特徴としている。
以上説明したように、本発明にかかる二相ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法によれば、ＳＵＳ３０４と同等以上の十分な耐食性を有するとともに、従来の二相ステンレスクラッド鋼板よりも合金元素を節減し、さらに優れた幅端部の接合性を有するために、歩留まりが向上し、製造コストを低減した二相ステンレスクラッド鋼板を製造することができる。
発明者らは既知の二相ステンレス鋼をベースとする多くの試験材を用いて、合金元素を低減した二相ステンレス鋼材の耐食性に及ぼす各合金元素の影響を評価した。二相ステンレス鋼材の耐食性は母材自体の耐食性を確保しつつ、シグマ相および炭化物の析出を抑制することが必要である。具体的には、ＳＵＳ３０４同等以上の耐食性を確保するために、母材の耐食性の観点からＣｒ、Ｎｉの最適含有が重要であり、シグマ相および炭化物析出による劣化抑制の観点から、不純物元素の許容量の規定および製造時の鋼材温度制御の厳格管理がそれぞれ重要であるとわかった。さらに、圧延クラッドの幅端部まで含めた接合性は、クラッド圧延用組立スラブを作製する段階での真空度と、スラブの表面粗さおよび粗圧延における１パス当たりの圧下比（＝（圧下前の板厚）÷（圧下後の板厚））を適切に制御することで確保できることを見出し、本発明を開発するに至った。
以下、本発明を具体的に説明する。
はじめに、本発明の合せ材の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分組成における単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。
Ｃ：０．０３％以下
Ｃは不可避的に鋼材中に存在する元素の一つであるが、Ｃ含有量が０．０３％を超えると炭化物の析出が顕著に生じ、耐食性の劣化を引き起こす。したがって、Ｃ含有量は０．０３％以下とする。好ましくは０．０２％以下である。
Ｓｉ：０．００５～１．０％
Ｓｉは脱酸のために工業上有益な元素であり、０．００５％以上添加する。しかしながら、Ｓｉ含有量が１．０％を超えると、靭性や溶接性が劣化する。そのため、Ｓｉ含有量は１．０％以下とする。好ましくは、０．０８～０．８％の範囲である。
Ｍｎ：０．５０～７．０％
Ｍｎは、強度および靭性を改善する元素である。また、脱酸のために、工業用有用な元素である。このため、Ｍｎは積極的に添加することが好ましく、０．５０％以上の添加とする。一方、Ｍｎ含有量が７．０％を超えると、耐食性と溶接性が著しく劣化する。したがってＭｎ含有量は７．０％を上限とする。好ましくは０．７０～６．０％の範囲であり、より好ましくは０．８０～４．０％の範囲である。
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、靭性および溶接性を劣化させるため、Ｐ含有量は０．０５％以下とする。好ましくは０．０３％以下である。
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、鋼の靭性および溶接性を劣化させる有害元素であるので、極力低減することが望ましい。特に、Ｓ含有量が０．０１％を超えると、母材靭性および溶接部靭性の劣化が大きくなる。そのため、Ｓ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００８０％以下であり、さらに好ましくは０．００６０％以下である。
Ｎ：０．０１～０．３０％
Ｎは、強度および耐食性を向上させる元素として重要であり、その効果を発揮させるためには、最低０．０１％以上の含有量が必要である。しかしながら、Ｎ含有量が０．３０％を超えると、溶接性の著しい低下を招く。従って、Ｎ含有量は０．０１～０．３０％の範囲とする。好ましくは０．０２～０．２５％の範囲であり、より好ましくは０．０３～０．２５％の範囲である。
Ｎｉ：１．０～６．０％
Ｎｉは、二相ステンレス鋼の一方の相であるオーステナイト相を安定にし、各種酸に対する耐食性さらに靭性を改善する元素である。そのため、１．０％以上含有させる。しかしながら、Ｎｉは高価な金属であり、安価な二相ステンレスクラッド鋼を対象とする場合、合金コストの観点から、過剰添加は好ましくない。したがって、Ｎｉ含有量の上限は６．０％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１．２～５．５％の範囲であり、さらに好ましくは１．５～５．５％の範囲である。
Ｃｒ：１９．０～２５．０％
Ｃｒは二相ステンレス鋼の基本的な耐食性を確保するために必要不可欠な元素であり、１９％以上含有させる。一方、Ｃｒ含有量が２５．０％を超えると、二相ステンレス鋼の他方の相であるフェライト相分率が増加し、靭性および溶接部の耐食性が劣化する。そのため、Ｃｒ含有量は１９．０％～２５．０％の範囲とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは２０．０％～２４．０％の範囲である。
以上、基本成分について説明したが、必要に応じて、以下の元素を適宜含有させることができる。
Ａ群［Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｃｏ：０．０１～２．００％、Ｗ：０．０１～１．５０％およびＭｏ：０．０１～１．５０％のうちから選ばれる１種以上］
Ｃｕは耐食性を向上させる元素であり、その効果は０．０１％以上の含有で発現する。しかし、２．０％を超えてＣｕを含有させると熱間加工性の著しい劣化を招く。したがって、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量は０．０１～２．００％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは０．０１～１．５０％である。
Ｃｏも耐食性を向上させる元素であり、０．０１％以上の含有によりその効果が発現する。しかしながら、２．００％を超えて含有すると合金コストが上昇する。したがって、Ｃｏを含有する場合、Ｃｏ含有量は０．０１～２．００％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは０．０１～１．５０％の範囲である。
Ｗは耐食性、特に耐孔食性を向上させる元素であり、０．０１％以上の含有によりその効果が発現する。しかしながら、１．５０％を超えて含有するとシグマ相析出が促進され、耐食性が劣化する。また、Ｗは高価な金属であり、過剰な添加は合金コストの観点から好ましくない。したがって、Ｗを含有する場合、Ｗ含有量は０．０１～１．５０％とすることが好ましい。より好ましくは０．０２～１．２０％である。
Ｍｏも耐食性、特に耐孔食性を向上させる元素であり、０．０１％以上の含有によりその効果が発現する。しかしながら、１．５０％を超えて含有するとシグマ相析出が促進され、耐食性が劣化する。また、Ｍｏも高価な金属であり、過剰な添加は合金コストの観点から好ましくない。したがって、Ｍｏを含有する場合、Ｍｏ含有量は０．０１～１．５０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは０．０２～１．２０％の範囲である。
Ｂ群［Ａｌ：０．００１～０．０５％］
Ａｌは、脱酸剤として有効な元素であり、Ａｌ含有量は０．００１％以上とする。しかし、Ａｌ含有量が０．０５％を超えると、ステンレス鋼の靭性が低下する。このため、Ａｌ含有量は０．００１～０．０５％の範囲とする。
Ｃ群［Ｔｉ：０．０１～０．２５％、Ｎｂ：０.０１～０．２５％およびＶ：０．０１～０．２５％のうちから選ばれる１種以上］
Ｔｉ、ＮｂおよびＶはＣと結合しやすい性質を有しており、合金中に含有すると耐食性に有害なＣｒ２３Ｃ６などの炭化物の析出を遅延させることが可能である。その効果は０．０１％以上の含有で発現する。一方、０．２５％を超えて含有しても効果は向上せず、合金コストが増大する。したがって、Ｔｉ、ＮｂおよびＶを含有する場合、その含有量はそれぞれ０．０１～０．２５％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは０．０１～０．２０％の範囲である。
Ｄ群［Ｂ：０．０００３～０．００５０％、Ｃａ：０．０００３～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％およびＲＥＭ：０．０００５～０．１％のうちから選ばれる１種以上］
Ｂ、Ｃａ、ＭｇおよびＲＥＭはいずれも、二相ステンレス鋼の熱間加工性を改善する目的で、１種以上を含有させることができる。しかし、いずれの元素も多量に含有させると、溶接部の靱性劣化やコストの増加を招く。従って、これらの元素を含有させる場合、その含有量はＢ：０．０００３～０．００５０％、Ｃａ：０．０００３～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％およびＲＥＭ：０．０００５～０．１％の範囲とする。
上記以外の成分はＦｅおよび不可避的不純物である。
前述したように、合せ材である二相ステンレス鋼は、アルファ相とガンマ相との相分率がおよそ１：１であるときに最大の耐食性が発揮されることが明らかとなっている。したがって、十分な耐食性を発現できる相分率としてアルファ相およびガンマ相の相分率を各々３０～７０％の範囲とすることが好ましい。より好ましくは４０～６０％の範囲である。
また、高い耐食性を得るため、耐食性を劣化させる析出物のシグマ相および炭化物の相分率の和を１．０％以下とすることが好ましい。より、好ましくは０．５％以下である。なお、相分率はアルファ相＋ガンマ相＋シグマ相＋炭化物の合計で１００％であり、シグマ相および炭化物の相分率の和がゼロの場合はアルファ相＋ガンマ相で１００％とする。
合せ材が耐食性を有することから、本発明の二相ステンレスクラッド鋼板の母材は特に限定しない。好適には、低炭素鋼を用いることで、母材の機械的特性に優れた二相ステンレスクラッド鋼板を製造することができる。
本発明の二相ステンレスクラッド鋼板では、幅端部を含めた良好な接合性を有しており、圧延後の板の幅端部における合せ材と母材の接合面のせん断応力が２００ＭＰａ以上であることを特徴とする。特に、幅端部は鋼板の中央部に対して、塑性変形しにくく、かつ、酸化物も生成し易いため、幅端部を含めたクラッド鋼の接合性担保には、二相ステンレスクラッド鋼板の製造条件を厳密に制御することが極めて重要である。
なお、本発明における温度条件は、いずれも、素材や鋼板の表面の温度とする。また、本発明において、板の幅端部とは、圧延後クラッド鋼板の１／８Ｗ（幅）位置および７／８Ｗ（幅）位置の外側と定義する。さらに、板の幅端部のせん断応力は、長手方向（Ｌ）の中央部１／２Ｌ（長）と１／８Ｗ（幅）の交点位置および１／２Ｌ（長）と７／８Ｗ（幅）の交点位置の２点におけるせん断応力の平均値と定義する。なお、クラッド鋼板の接合性は、ＪＩＳ Ｇ０６０１：２０１２の規定に準拠してせん断強さ試験を用いて評価することができる。
本発明にかかる二相ステンレスクラッド鋼板の合せ材の素材としては、前記した成分範囲に調整され、常法等により溶製することができる。母材素材および合せ材素材を用いて、クラッド圧延用組立スラブを組み立てることができる。クラッド圧延用組立スラブは、母材／合せ材／合せ材／母材というように重ね合わせた形式が製造上効率的である。また、冷却時の反りを考慮すると、母材同士、合せ材同士は等厚であることが望ましい。組み立てられたクラッド圧延用組立スラブは、圧力を調整した真空チャンバー内で電子ビーム溶接を行って密閉することが好ましい。なお、上記のように組み立てた場合、対向する合せ材の間にはＭｇＯなどの剥離剤を塗っておくことが好ましい。もちろん、上記で記述した組立方式に限定する必要が無いことは言うまでもない。クラッド圧延用組立スラブを加熱し、さらに熱間圧延を実施する。
クラッド圧延用組立スラブ内真空度：５×１０－２ｔｏｒｒ（６．７Ｐａ）以下
圧延クラッドの接合性を確保するためには、接合界面に生じる酸化物を極力低減する必要がある。すなわち、クラッド圧延用組立スラブは、そのスラブ内の真空度が十分に担保された状態で圧延に供される必要がる。このような観点から、クラッド圧延用組立スラブ内真空度は５×１０－２ｔｏｒｒ（６．７Ｐａ）以下とする。好ましくは２×１０－２ｔｏｒｒ（２．７Ｐａ）以下であり、より好ましくは１×１０－２ｔｏｒｒ（１．３Ｐａ）以下である。スラブ内を所定の真空度にするためには、各種真空ポンプを適用すれば良いが、たとえば、油回転真空ポンプと油拡散ポンプを併用することが好ましい。
組立スラブの母材と合せ材の表面粗さＲａ：０．１～２５μｍ
また、接合性を確保する観点から、組立スラブの母材と合せ材との面のうち圧延後に接合面となる面の表面粗さを制御する必要がある。すなわち、圧延クラッドによる接合は、高温で母材と合せ材の新生面同士が接触することで達成される拡散接合である。そのため、母材と合せ材の表面の凹凸性が高い場合、すなわち表面が粗い場合、新生面同士の接触が困難となり、接合が達成されない。一方で、表面粗さが過度に低い場合は、母材と合せ材間のアンカー効果が働かず、材料表面で生じる新生面同士の接触が困難となり、接合性が低下する。以上の観点から、具体的には、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３の規定に準拠して測定される算術平均粗さＲａを０．１～２５μｍの範囲とすることが必要である。表面粗さの測定方向は、組立スラブの幅方向である。好ましくは、０．２～２０μｍの範囲であり、より好ましくは０．３～１５μｍの範囲である。本発明における算術平均粗さＲａは、母材と合せ材の各々の測定値の平均値であり、測定箇所は板幅１／８Ｗまたは７／８Ｗ位置の任意の箇所とする。面粗度の調整方法は、たとえば、研削、研磨を適用すれば良い。
加熱温度：１０５０～１２００℃
クラッド鋼の接合は拡散接合に基づくために、加熱温度は高温である方が好ましい。少なくとも１０５０℃以上に加熱する必要がある。一方、１２００℃を超えて加熱すると、母材の結晶粒粗大化によって靭性劣化を招く。また、過剰な加熱は、熱源コストの増加の観点からも好ましくない。よって、加熱温度は１０５０～１２００℃の範囲とする。
１０００℃以上の温度域において、１パスあたりの最大圧下比が１．０４以上となる粗圧延
クラッド鋼は高温域での圧延によって、接合性が確保される。高温域での圧延が重要な理由としては、合せ材である二相ステンレス鋼と母材である低合金鋼の変形抵抗差が小さくなるため、圧延で理想的な接合界面となる点と、高温域では合せ材と母材との境界で元素相互拡散が進行しやすいためである。したがって、高温域で十分な圧下比を取ることが接合において有利となる。しかしながら、高温域において総圧延比（＝（圧延前の板厚）÷（圧延後の板厚））が大きくとも、１パスあたりの圧下比が小さい場合、板の幅端部の接合は確保できない。すなわち、１パスあたりの圧下比が小さい場合、クラッド組立スラブに導入される歪は表面に集中してしまい、組立スラブ内部に存在する合せ材と母材の接触面には十分な歪が導入されず、接合に必要な新生面が十分に形成されない。特に板の幅端部においては、組立スラブ表面に歪が集中する結果、幅流れが組立スラブ表面に偏る。したがって、板の幅端部においては、母材と合せ材界面には強いせん断も作用し、接合がなおのこと達成されない。したがって、本発明の特徴である板の幅端部の接合強度を確保するためには、高温域にて１パスでの圧下比を大きくすることが重要である。以下、圧下比とは、そのパスでの圧下前の板厚を圧下後の板厚で除したものとする。
そのためには、１０００℃以上での１パスあたりの最大圧下比が１．０４以上となる粗圧延が少なくとも１パスなされれば良い。板の幅端部での接合性の確保のためには、好ましくは、最大圧下比は１．０５以上である。
なお、熱間圧延後に得られた熱延板に、再加熱処理、酸性、冷間圧延を施し、所定板厚の冷延板としてもよい。
熱間圧延では、仕上圧延終了温度を７００℃以上とすることが好ましい。仕上圧延終了温度が７００℃未満では、変形抵抗の増大により圧延荷重が増加し、仕上圧延が困難となる。
熱間圧延後の冷却は、空冷、加速冷却のいずれの方法でもよいが、より高い強度を得たい場合には、加速冷却を行うことが好ましい。
ここで、加速冷却を行う場合には、冷却速度を２～１００℃／ｓ、かつ、冷却停止温度を７００～４００℃とするのが好ましい。すなわち、冷却速度が２℃／ｓ未満、または、冷却停止温度が７００℃超では、加速冷却の効果が小さく、十分な高強度化が達成されない場合がある。一方、冷却速度が１００℃／ｓ超、または、冷却停止温度が４００℃未満では、鋼材の靭性が低下したり、鋼材の形状に歪が発生したりする場合がある。ただし、後工程において熱処理を施す場合はその限りではない。
なお、後工程において焼き戻し等の熱処理をする場合、シグマ相およびクロム炭化物の析出による耐食性劣化を避けるために、３００℃～６５０℃または９８０℃～１１５０℃とするのが好ましい。
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
表１に示す成分組成になる鋼（残部はＦｅおよび不可避的不純物である）を、溶製して合せ材を作成し、この合せ材を使って以下の製造条件にてクラッド鋼を作成した。具体的には、各合せ材を用いて、表２に示す表面粗さ、および真空度条件にて圧延用の組立スラブを作成した。組立スラブの接合面は、研磨により、粗さを調整した。また、スラブ内の真空度は、油回転真空ポンプと油拡散ポンプを併用したうえで、真空引きの時間を変化させることで調整した。これらの組立スラブを１１００℃に再加熱後、表２に示す条件で１０００℃以上での最大圧下を加え、最終的には仕上圧延終了温度：８５０℃となる熱間圧延を施し、板厚：２５ｍｍ（母材２２ｍｍ＋合せ材３ｍｍ）の二相ステンレスクラッド鋼板を得た。なお、熱間圧延後の冷却は、冷却速度：１０℃／ｓ、冷却停止温度：５５０℃の水冷（加速冷却）とした。
Figure 0007228755000001
Figure 0007228755000002
Figure 0007228755000003
Figure 0007228755000004
合せ材の耐食性試験は、ＪＩＳ Ｇ０５７８：２０００のステンレス鋼の塩化第二鉄腐食試験方法に準拠し、ＣＰＴを算出した。具体的には、試験温度５℃での７２時間の浸漬試験を行い、試験後に２５μｍ以上の孔食の有無を確認した。孔食が無い場合には、２５μｍ以上の孔食が発生するまで試験温度を５℃ずつ上昇させた条件で再試験を繰り返した。ここにおいて、孔食が発生した温度をＣＰＴとし、以下の基準で耐食性を評価した。
◎：２０℃以上
○：１５℃
×：１０℃以下
また、クラッド鋼としての接合性は、ＪＩＳ Ｇ０６０１：２０１２のクラッド鋼の試験方法に記載のせん断強さ試験に準拠して行った。試験片は、クラッド鋼板の長手方向（Ｌ）の中央部１／２Ｌ（長）と１／２Ｗ（幅）との交点位置、１／８Ｗ（幅）との交点位置、および７／８Ｗ（幅)との交点位置の３か所から採取し、１／２Ｗ（幅）から採取した試験片のせん断応力を「中央部のせん断応力」とし、１／８Ｗ（幅）と７／８Ｗ（幅）から採取した試験片のせん断応力の平均値を「幅端部のせん断応力」とした。「幅端部のせん断応力」と「中央部のせん断応力」を対象に、以下の基準で接合性を評価した。
〇：「幅端部のせん断応力」および「中央部のせん断応力」が共に２００ＭＰａ以上
×：「幅端部のせん断応力」および「中央部のせん断応力」の少なくとも一方が２００ＭＰａ未満
得られた結果を表２に併記する。
表２に示したとおり、発明例は全て、優れた耐食性と接合性を兼備している。これに対して、比較例は、耐食性と接合性のいずれかを満足していない。発明例と比較例の対比から、本発明の改善効果は明らかである。
本発明は、優れた耐食性と母材および合せ材の優れた接合性を兼備しており、合金コストの低減および歩留まりの向上を達成していることから、海水淡水化機器、輸送船のタンク類、各種容器など各種産業に適用して好適である。

Claims (2)

  1. 質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．００５～１．０％、Ｍｎ：０．５０～７．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０１～０．３０％、Ｎｉ：１．０～６．０％およびＣｒ：１９．０～２５．０％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の合せ材を素材とし、クラッド圧延用組立スラブ内の真空度を５×１０－２ｔｏｒｒ以下とし、組立スラブの母材および合せ材の面のうち圧延後に接合面となる面の表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に規定される算術平均粗さＲａとして０．１～２５μｍとした組立スラブを用いて、１０５０℃～１２００℃に加熱後、熱間圧延を開始して、１０００℃以上の温度域において、１パスあたりの最大圧下比が１．０４以上となる粗圧延を施し、鋼板の幅端部における合せ材と母材との接合面のせん断応力が２００ＭＰａ以上となるようにする、ここで、圧下比は圧下前の板厚を圧下後の板厚で除したものである、ことを特徴とする二相ステンレスクラッド鋼板の製造方法。
  2. 前記合せ材の成分組成が、さらに質量％で、Ａ群［Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ｃｏ：０．０１～２．００％、Ｗ：０．０１～１．５０％およびＭｏ：０．０１～１．５０％のうちから選ばれる１種以上］、Ｂ群［Ａｌ：０．００１～０．０５％］、Ｃ群［Ｔｉ：０．０１～０．２５％、Ｎｂ：０．０１～０．２５％およびＶ：０．０１～０．２５％のうちから選ばれる１種以上］、および、Ｄ群［Ｂ：０．０００３～０．００５０％、Ｃａ：０．０００３～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００３～０．００５０％およびＲＥＭ：０．０００５～０．１％のうちから選ばれる１種以上］の少なくとも１群から選ばれた成分を含有することを特徴とする請求項１に記載の二相ステンレスクラッド鋼板の製造方法。
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