JP7462427B2 - パルサーリング用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
本発明はパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼に関する。より具体的には、パルサーリングに好適な耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼に関する。
パルサーリングは、アンチロックブレーキシステムを備える車両において、車輪速を検出するために車輪に取り付けられる。従来、炭素鋼に防食処理を施したパルサーリングが用いられている。しかしながら、外力や飛び石による防食処理層の損傷、および当該損傷部位からの腐食の可能性が依然存在する。そのため、パルサーリングのステンレス鋼化が所望されている。
特許文献１には、プレス加工によるパルサーリングの製造方法が開示されている。また、パルサーリングの材料として、ステンレス鋼を用いることが記載されている。
しかしながら、上記特許文献１では、用いるステンレス鋼に含まれる成分について、検討されていない。実際には、用いるステンレス鋼の種類によっては、パルサーリングの使用環境において腐食が生じやすい。また、パルサーリングに生じた腐食は、パルサーリングの変形を引き起こす可能性がある。そのため、パルサーリングとして安定した性能を得ることができない場合がある。
本発明の一態様は、優れた耐食性を有するパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼は、１６質量％以上２４質量％以下のＣｒ、２．０質量％以下のＭｏ、１．０質量％以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭｎ、０．８質量％以下のＴｉ、０．８質量％以下のＮｂ、０．６質量％以下のＮｉ、０．５質量％以下のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌ、０．０４質量％以下のＰ、０．０２５質量％以下のＣ、０．０２５質量％以下のＮ、および０．０１０質量％以下のＳを含有し、残部に鉄および不可避的不純物を含み、ＴｉおよびＮｂの合計含有量は、ＣおよびＮの合計含有量の８倍以上であり、かつ０．８０質量％以下であり、下記式（１）を満足することを特徴とする。
（Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｓｎ）／（Ｍｎ＋Ａｌ）≧１．５・・・（１）
上記構成によれば、優れた耐食性を有するパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼を実現することができる。
上記構成によれば、優れた耐食性を有するパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼を実現することができる。
また、本発明の一態様に係るパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼は、０．５質量％以下のＶ、０．３質量％以下のＳｎ、０．０００１質量％以上０．０１質量％以下のＢをさらに含有してもよい。
上記構成によれば、耐食性および二次加工性をさらに向上させることができる。
また、本発明の一態様に係るパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼は、ビッカース硬さが１２５ＨＶ以上、１８０ＨＶ以下であってもよい。
上記構成によれば、腐食による変形を生じにくく、かつ加工に適したパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼を実現することができる。
本発明の一態様によれば、優れた耐食性を有するパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼（以下では、フェライト系ステンレス鋼と称する）からなるパルサーリング１００の一例を示す斜視図である。パルサーリング１００は、アンチロックブレーキシステムを備える車両において、車輪速を検出するために車輪に取り付けられる部材である。
以下の実施形態ではまず、パルサーリング１００を製造するのに好適な、本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼について詳述する。
なお、以下の記載は、発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本出願において、「Ａ～Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示している。
また、本明細書において、「ステンレス鋼」との用語は、具体的な形状が限定されないステンレス鋼材を意味する。このステンレス鋼材としては、例えば、鋼板、鋼管、条鋼、等が挙げられる。
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼は、例えば、フェライト系ステンレス鋼板として得られる。一般に、フェライト系ステンレス鋼板は、概して、鋳造工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍・酸洗、および仕上工程を含む方法によって製造される。製造方法については、下記で詳述する。
本発明者らは、成分組成を調整することにより、高い耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼板の製造を試行した。具体的には、後述するような成分組成に調整したスラブを用いて、一般的な製造方法によりフェライト系ステンレス鋼板を製造した。
＜フェライト系ステンレス鋼の成分組成＞
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼が含有する成分の組成は、以下のとおりである。なお、以下に示す各成分以外は、鉄（Ｆｅ）、または不可避的に混入する少量の不純物（不可避的不純物）である。
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼が含有する成分の組成は、以下のとおりである。なお、以下に示す各成分以外は、鉄（Ｆｅ）、または不可避的に混入する少量の不純物（不可避的不純物）である。
（クロム：Ｃｒ）
Ｃｒは、不働態被膜を形成し、耐食性を確保するために必須の元素である。しかしながら、Ｃｒを過度に含有すると、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃｒは、１６～２４質量％である。コストを考慮すると、１６～２１質量％であることがより好ましい。
Ｃｒは、不働態被膜を形成し、耐食性を確保するために必須の元素である。しかしながら、Ｃｒを過度に含有すると、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃｒは、１６～２４質量％である。コストを考慮すると、１６～２１質量％であることがより好ましい。
（モリブデン：Ｍｏ）
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｏを過度に含有すると硬質化し、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｍｏは、０～２．０質量％である。耐食性の向上およびコストを考慮すると、０．０５～１．５０質量％であることがより好ましい。
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｏを過度に含有すると硬質化し、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｍｏは、０～２．０質量％である。耐食性の向上およびコストを考慮すると、０．０５～１．５０質量％であることがより好ましい。
（ケイ素：Ｓｉ）
Ｓｉは、製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ｓｉを過度に含有すると固溶強化によりステンレス鋼が過度に硬質化する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｓｉは、０～１．０質量％である。脱酸剤としての効果、加工性を考慮すると、０．０１～０．６０質量％であることがより好ましい。
Ｓｉは、製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ｓｉを過度に含有すると固溶強化によりステンレス鋼が過度に硬質化する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｓｉは、０～１．０質量％である。脱酸剤としての効果、加工性を考慮すると、０．０１～０．６０質量％であることがより好ましい。
（マンガン：Ｍｎ）
Ｍｎは、フェライト系ステンレス鋼において、スケールの密着性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｎを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに腐食起点となるＭｎＳの発生を促進する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼ではＭｎの含有量ができるだけ少ないほうがよく、０～１．００質量％である。腐食起点の発生を低減するためには、０．０１～０．６０質量％であることがより好ましい。
Ｍｎは、フェライト系ステンレス鋼において、スケールの密着性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｎを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに腐食起点となるＭｎＳの発生を促進する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼ではＭｎの含有量ができるだけ少ないほうがよく、０～１．００質量％である。腐食起点の発生を低減するためには、０．０１～０．６０質量％であることがより好ましい。
（チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ））
ＴｉおよびＮｂは、ＣまたはＮと反応することにより、フェライト系ステンレス鋼を９００～１０００℃においてフェライト系単層にすることができる元素である。ＴｉおよびＮｂを８×（Ｃ＋Ｎ）以上含むフェライト系ステンレス鋼は、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制）に優れる。一方で、Ｔｉを過度に含有すると、加工性および表面品質が劣化する可能性がある。また、Ｎｂを過度に含有すると、加工性および靭性が劣化する可能性がある。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｔｉは０～０．８質量％であり、Ｎｂは０～０．８質量％である。また、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼について、ＴｉおよびＮｂの合計含有量は、ＣおよびＮの合計含有量の８倍以上（（Ｔｉ＋Ｎｂ）≧８×（Ｃ＋Ｎ））であり、かつ０～０．８０質量％（（Ｔｉ＋Ｎｂ）≦０．８０）である。コストを考慮すると、Ｔｉは０～０．６質量％であり、Ｎｂは０～０．６質量％であることがより好ましい。
ＴｉおよびＮｂは、ＣまたはＮと反応することにより、フェライト系ステンレス鋼を９００～１０００℃においてフェライト系単層にすることができる元素である。ＴｉおよびＮｂを８×（Ｃ＋Ｎ）以上含むフェライト系ステンレス鋼は、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制）に優れる。一方で、Ｔｉを過度に含有すると、加工性および表面品質が劣化する可能性がある。また、Ｎｂを過度に含有すると、加工性および靭性が劣化する可能性がある。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｔｉは０～０．８質量％であり、Ｎｂは０～０．８質量％である。また、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼について、ＴｉおよびＮｂの合計含有量は、ＣおよびＮの合計含有量の８倍以上（（Ｔｉ＋Ｎｂ）≧８×（Ｃ＋Ｎ））であり、かつ０～０．８０質量％（（Ｔｉ＋Ｎｂ）≦０．８０）である。コストを考慮すると、Ｔｉは０～０．６質量％であり、Ｎｂは０～０．６質量％であることがより好ましい。
（ニッケル：Ｎｉ）
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎｉは０～０．６質量％である。
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎｉは０～０．６質量％である。
（銅：Ｃｕ）
Ｃｕは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｃｕを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃｕは０～０．５質量％である。
Ｃｕは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｃｕを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃｕは０～０．５質量％である。
（アルミニウム：Ａｌ）
Ａｌは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。また、Ａｌは製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ａｌを過度に含有すると、表面品質が劣化する可能性があるため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ａｌは０～０．２質量％である。
Ａｌは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。また、Ａｌは製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ａｌを過度に含有すると、表面品質が劣化する可能性があるため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ａｌは０～０．２質量％である。
（リン：Ｐ）
Ｐは、過度に含有すると、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｐは０～０．０４質量％である。
Ｐは、過度に含有すると、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｐは０～０．０４質量％である。
（炭素：Ｃ）
Ｃは、過度に含有すると、炭化物量が増加し、耐食性が低下する。またＣを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃは０～０．０２５質量％である。耐食性およびコストを考慮すると、Ｃは０～０．０１０質量％であることがより好ましい。
Ｃは、過度に含有すると、炭化物量が増加し、耐食性が低下する。またＣを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃは０～０．０２５質量％である。耐食性およびコストを考慮すると、Ｃは０～０．０１０質量％であることがより好ましい。
（窒素：Ｎ）
Ｎは、過度に含有すると他の元素と窒化物を形成して硬質化を招く。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎは０～０．０２５質量％である。加工性およびコストを考慮すると、Ｎは０～０．０１５質量％であることがより好ましい。
Ｎは、過度に含有すると他の元素と窒化物を形成して硬質化を招く。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎは０～０．０２５質量％である。加工性およびコストを考慮すると、Ｎは０～０．０１５質量％であることがより好ましい。
（硫黄：Ｓ）
Ｓは、過度に含有するとフェライト系ステンレス鋼において腐食起点の発生を促進する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｓは０～０．０１０質量％である。
Ｓは、過度に含有するとフェライト系ステンレス鋼において腐食起点の発生を促進する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｓは０～０．０１０質量％である。
＜その他の成分＞
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼は、０～０．５質量％のＶ、０～０．３質量％のＳｎ、０．０００１～０．０１質量％のＢを含有していてもよい。
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼は、０～０．５質量％のＶ、０～０．３質量％のＳｎ、０．０００１～０．０１質量％のＢを含有していてもよい。
（バナジウム：Ｖ）
Ｖは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｖを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０～０．５質量％のＶを添加してもよい。
Ｖは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｖを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０～０．５質量％のＶを添加してもよい。
（スズ：Ｓｎ）
Ｓｎは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｓｎを過度に含有すると、加工性が低下し、かつ材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０～０．３質量％のＳｎを添加してもよい。耐食性およびコストを考慮すると、Ｓｎは０．０１～０．０２０質量％であることがより好ましい。
Ｓｎは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｓｎを過度に含有すると、加工性が低下し、かつ材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０～０．３質量％のＳｎを添加してもよい。耐食性およびコストを考慮すると、Ｓｎは０．０１～０．０２０質量％であることがより好ましい。
（ホウ素：Ｂ）
Ｂは、二次加工性を改善する効果を有する元素である。しかしながら、Ｂを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００１～０．０１質量％のＢを添加してもよい。
Ｂは、二次加工性を改善する効果を有する元素である。しかしながら、Ｂを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００１～０．０１質量％のＢを添加してもよい。
＜（Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｓｎ）／（Ｍｎ＋Ａｌ）の範囲＞
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素について、元素ごとの含有量の意義について説明した。本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼は、上述した元素のうち、主に腐食性に関与する６つの元素（Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ａｌ）の含有量が、以下の式（１）を満足することにより、優れた耐食性を有する。
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼に含まれる各元素について、元素ごとの含有量の意義について説明した。本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼は、上述した元素のうち、主に腐食性に関与する６つの元素（Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ａｌ）の含有量が、以下の式（１）を満足することにより、優れた耐食性を有する。
（Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｓｎ）／（Ｍｎ＋Ａｌ）≧１．５・・・（１）
より具体的には、上記式（１）を満たすことにより、少なくとも、パルサーリング１００の使用環境において優れた耐食性を有する、パルサーリング１００に好適なフェライト系ステンレス鋼が提供され得る。
より具体的には、上記式（１）を満たすことにより、少なくとも、パルサーリング１００の使用環境において優れた耐食性を有する、パルサーリング１００に好適なフェライト系ステンレス鋼が提供され得る。
ここで、パルサーリング１００の使用環境について説明する。パルサーリング１００の腐食を引き起こす主な原因の１つは、塩分の付着によるものである。パルサーリング１００は、主に自動二輪などの車輪のホイールに取り付けられる。例えば、沿岸地域を走行する自動二輪に取り付けられるパルサーリング１００は、付着塩分量が高いことが考えられる。実際に様々な環境に供されたパルサーリング１００の付着塩分量を測定したところ、大半は０．１ｇ／ｍ２以下であった。しかしながら、比較的使用頻度が少ない場合には、一旦付着した塩分が車輪の回転によって飛散されることなくパルサーリング１００上に留まる場合がある。このような場合、測定される付着塩分量が０．２～０．３ｇ／ｍ２である例があった。そこで、耐食性を評価する場合、パルサーリング１００の使用環境における評価の基準として、０．５ｇ／ｍ２の付着塩分量における評価を採用することとする。
Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＳｎは、Ｆｅよりもイオン化傾向が小さい金属である。そのため、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＳｎは、腐食が生じている位置において、フェライト系ステンレス鋼に含有される金属成分の溶解速度を遅くする作用を有する。また、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、およびＳｎは、すきま腐食部の自然電位を貴化させる作用を有する。これにより、すきま腐食部における水素が発生するカソード反応を抑制し、不働態被膜の再生を補助する作用を有する。
一方、ＭｎおよびＡｌは、Ｆｅよりもイオン化傾向が大きい金属である。そのため、すきま腐食部の自然電位を卑化させる作用を有する。これにより、すきま腐食部における水素発生を促進する作用を有する。そのため、ＭｎおよびＡｌは低減する方が好ましい。しかしながら、上述のように脱酸剤としては有効な元素であり、過度に低減することは加工性の観点から好ましくない。
上記内容を踏まえ、パルサーリング１００の使用環境において十分な耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼を実現する条件を詳細に検討した。
その結果、上記式（１）を満たすことにより、少なくともパルサーリング１００に好適な、優れた耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼を実現することができるという知見を得るに至った。
＜ビッカース硬さ＞
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼について、硬度が低すぎると、腐食が生じた場合に変形しやすい。一方硬度が高すぎると、例えばプレス加工にて加工する場合に困難が生じる。これらの観点から、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼のビッカース硬さは、例えば、１２５ＨＶ以上、１８０ＨＶ以下であってよい。ビッカース硬さをこの範囲にすることにより、腐食による変形を生じにくく、かつ加工に適したフェライト系ステンレス鋼を実現することができる。ビッカース硬さを調整する手法としては、例えば、焼鈍温度を調節すること、調質圧延時の圧延率を調節することが挙げられる。
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼について、硬度が低すぎると、腐食が生じた場合に変形しやすい。一方硬度が高すぎると、例えばプレス加工にて加工する場合に困難が生じる。これらの観点から、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼のビッカース硬さは、例えば、１２５ＨＶ以上、１８０ＨＶ以下であってよい。ビッカース硬さをこの範囲にすることにより、腐食による変形を生じにくく、かつ加工に適したフェライト系ステンレス鋼を実現することができる。ビッカース硬さを調整する手法としては、例えば、焼鈍温度を調節すること、調質圧延時の圧延率を調節することが挙げられる。
＜製造方法＞
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼は、例えば、フェライト系ステンレス鋼板として得られる。当該フェライト系ステンレス鋼板は、鋳造工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、酸洗工程、および仕上工程をこの順に行い製造する。また、鋳造工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、焼鈍・酸洗工程、および仕上工程をこの順に行い製造してもよい。上述の各工程について、以下に説明する。
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼は、例えば、フェライト系ステンレス鋼板として得られる。当該フェライト系ステンレス鋼板は、鋳造工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、酸洗工程、および仕上工程をこの順に行い製造する。また、鋳造工程、熱間圧延工程、冷間圧延工程、焼鈍・酸洗工程、および仕上工程をこの順に行い製造してもよい。上述の各工程について、以下に説明する。
（鋳造工程）
鋳造工程は、溶鋼を鋳型に流し込み、冷却することで、鋼のスラブを製造（作製）する工程である。冷却後、前記スラブは所望の長さに切り分けられて、後の工程に用いられる。前記溶鋼は、本鋳造工程前に、電気炉において目標成分に合わせて配合された鉄、クロムなどの合金鉄やスクラップを溶解し、転炉や真空脱ガスで不純物を取り除かれたものが用いられる。
鋳造工程は、溶鋼を鋳型に流し込み、冷却することで、鋼のスラブを製造（作製）する工程である。冷却後、前記スラブは所望の長さに切り分けられて、後の工程に用いられる。前記溶鋼は、本鋳造工程前に、電気炉において目標成分に合わせて配合された鉄、クロムなどの合金鉄やスクラップを溶解し、転炉や真空脱ガスで不純物を取り除かれたものが用いられる。
（熱間圧延工程）
熱間圧延工程は、鋳造工程において製造されたスラブを高温で圧延する（熱間圧延する）ことにより、所定の厚みのステンレス鋼帯を製造する工程である。
熱間圧延工程は、鋳造工程において製造されたスラブを高温で圧延する（熱間圧延する）ことにより、所定の厚みのステンレス鋼帯を製造する工程である。
熱間圧延工程は、例えば、以下の（ａ）加熱工程、（ｂ）スケール除去工程、（ｃ）第１粗圧延工程、（ｄ）第２粗圧延工程、（ｅ）仕上圧延工程、および（ｆ）巻取工程を含む。
（ａ）加熱工程
加熱工程は、鋳造工程において製造されたスラブを、例えば１１００～１３００℃に加熱する工程である。加熱工程では、加熱炉を用いてスラブを加熱する。
加熱工程は、鋳造工程において製造されたスラブを、例えば１１００～１３００℃に加熱する工程である。加熱工程では、加熱炉を用いてスラブを加熱する。
（ｂ）スケール除去工程
スケール除去工程は、加熱工程において加熱されたスラブの表面に付着しているスケールを、スケール除去装置によって除去する工程である。
スケール除去工程は、加熱工程において加熱されたスラブの表面に付着しているスケールを、スケール除去装置によって除去する工程である。
なお、スケール除去工程において用いられるスケール除去装置は、例えば、高圧の水を放出するホットスケールブレーカーが用いられる。スケール除去工程では、スケール除去装置から放出された高圧の水をスラブの表面に当てることにより、スラブの表面に付着したスケールを除去する。
スケール除去装置は、所望の圧力にて水を放出できるものであれば、特に限定されず、公知のものが用いられる。
（ｃ）第１粗圧延工程
第１粗圧延工程は、スケール除去工程において表面のスケールを除去されたスラブを圧延する工程である。第１粗圧延工程には、スケール除去装置によりスラブの表面に付着しているスケールを除去するスケール除去処理と、スケールが除去されたスラブを粗圧延する粗圧延処理とが含まれる。第１粗圧延工程において、本実施形態におけるフェライト系ステンレスのスラブは、鋼帯へと形状が変化する。なお、第１粗圧延工程における圧延処理の回数は、特に制限されない。また、第１圧延工程において用いられる第１粗圧延機は、特に限定されず公知のものが用いられるが、多段圧延機を用いることが好ましい。
第１粗圧延工程は、スケール除去工程において表面のスケールを除去されたスラブを圧延する工程である。第１粗圧延工程には、スケール除去装置によりスラブの表面に付着しているスケールを除去するスケール除去処理と、スケールが除去されたスラブを粗圧延する粗圧延処理とが含まれる。第１粗圧延工程において、本実施形態におけるフェライト系ステンレスのスラブは、鋼帯へと形状が変化する。なお、第１粗圧延工程における圧延処理の回数は、特に制限されない。また、第１圧延工程において用いられる第１粗圧延機は、特に限定されず公知のものが用いられるが、多段圧延機を用いることが好ましい。
（ｄ）第２粗圧延工程
第２粗圧延工程は、第１粗圧延工程において得られた鋼帯をさらに圧延し、所望の厚さの鋼帯を得る工程である。第２粗圧延工程では、鋼帯を第２粗圧延機によりさらに圧延する。なお、第２粗圧延工程において用いられる第２粗圧延機は、特に限定されず公知のものが用いられるが、多段圧延機を用いることが好ましい。
第２粗圧延工程は、第１粗圧延工程において得られた鋼帯をさらに圧延し、所望の厚さの鋼帯を得る工程である。第２粗圧延工程では、鋼帯を第２粗圧延機によりさらに圧延する。なお、第２粗圧延工程において用いられる第２粗圧延機は、特に限定されず公知のものが用いられるが、多段圧延機を用いることが好ましい。
（ｅ）仕上圧延工程
仕上圧延工程は、第２粗圧延工程において圧延されて得た鋼帯を、仕上圧延機を用いてさらに所望の厚さまで圧延する工程である。前記仕上圧延機は、特に限定されず公知のものが用いられるが、多段式圧延機を用いることが好ましい。
仕上圧延工程は、第２粗圧延工程において圧延されて得た鋼帯を、仕上圧延機を用いてさらに所望の厚さまで圧延する工程である。前記仕上圧延機は、特に限定されず公知のものが用いられるが、多段式圧延機を用いることが好ましい。
（ｆ）巻取工程
巻取工程は、仕上圧延工程において圧延された鋼帯を、巻取装置を用いて巻取る工程である。
巻取工程は、仕上圧延工程において圧延された鋼帯を、巻取装置を用いて巻取る工程である。
（焼鈍工程）
焼鈍工程は、巻取工程において巻取られた後の鋼帯を加熱することによって、鋼帯の軟質化を図る工程である。焼鈍工程において用いられる焼鈍炉は、連続焼鈍炉、バッチ炉等公知ものが用いられる。熱延板の焼鈍工程は必要に応じて実施すればよく、省略することもできる。
焼鈍工程は、巻取工程において巻取られた後の鋼帯を加熱することによって、鋼帯の軟質化を図る工程である。焼鈍工程において用いられる焼鈍炉は、連続焼鈍炉、バッチ炉等公知ものが用いられる。熱延板の焼鈍工程は必要に応じて実施すればよく、省略することもできる。
（酸洗工程）
酸洗工程は、焼鈍工程において鋼帯の表面へ付着したスケールを、硫酸、塩酸または硝酸とフッ化水素酸との混合液等の酸洗液を用いて洗い落とす工程である。スケールを除去する装置としては、公知の装置・手法が用いられる。
酸洗工程は、焼鈍工程において鋼帯の表面へ付着したスケールを、硫酸、塩酸または硝酸とフッ化水素酸との混合液等の酸洗液を用いて洗い落とす工程である。スケールを除去する装置としては、公知の装置・手法が用いられる。
（冷間圧延工程）
冷間圧延工程は、酸洗工程においてスケールを除去された鋼帯を、さらに薄く圧延する工程である。
冷間圧延工程は、酸洗工程においてスケールを除去された鋼帯を、さらに薄く圧延する工程である。
（焼鈍・酸洗工程）
焼鈍・酸洗工程は、冷間圧延工程において薄く圧延された鋼帯を加熱することによって、ひずみを除去し鋼帯の軟質化を図るとともに、鋼帯の表面へ付着したスケールを硝酸とフッ化水素酸との混合液等の酸洗液を用いて洗い落とす工程である。焼鈍工程において用いられる焼鈍炉は、公知の連続焼鈍炉が用いられる。また、スケールを除去する装置としては、公知の装置・手法が用いられる。また、焼鈍工程において用いられる焼鈍炉は、公知の光輝焼鈍炉が用いられてもよい。その場合は、酸洗工程は省略してもよい。また、前記工程までに鋼帯が所望の板厚まで圧延されていない場合は、冷間圧延工程および焼鈍・酸洗工程をもう一度繰り返して行ってもよい。また、冷間圧延工程および焼鈍・酸洗工程は数回繰り返してもよい。
焼鈍・酸洗工程は、冷間圧延工程において薄く圧延された鋼帯を加熱することによって、ひずみを除去し鋼帯の軟質化を図るとともに、鋼帯の表面へ付着したスケールを硝酸とフッ化水素酸との混合液等の酸洗液を用いて洗い落とす工程である。焼鈍工程において用いられる焼鈍炉は、公知の連続焼鈍炉が用いられる。また、スケールを除去する装置としては、公知の装置・手法が用いられる。また、焼鈍工程において用いられる焼鈍炉は、公知の光輝焼鈍炉が用いられてもよい。その場合は、酸洗工程は省略してもよい。また、前記工程までに鋼帯が所望の板厚まで圧延されていない場合は、冷間圧延工程および焼鈍・酸洗工程をもう一度繰り返して行ってもよい。また、冷間圧延工程および焼鈍・酸洗工程は数回繰り返してもよい。
（仕上工程）
仕上工程は、冷間圧延工程において圧延された鋼帯を、仕上げる工程である。具体的には、仕上げ工程では、例えば、調質圧延を行ったり、所望の重量、長さおよび板幅に鋼帯を切除したりする。
仕上工程は、冷間圧延工程において圧延された鋼帯を、仕上げる工程である。具体的には、仕上げ工程では、例えば、調質圧延を行ったり、所望の重量、長さおよび板幅に鋼帯を切除したりする。
＜パルサーリングの製造＞
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼を、例えばプレス加工することによって、パルサーリング１００を製造することができる。本発明の一態様による、優れた耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼から製造することにより、パルサーリング１００は、パルサーリング１００の使用環境において、優れた耐食性を有する。また、パルサーリング１００は、腐食による変形が低減されることにより、パルサーリング１００として安定した性能を有する。
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼を、例えばプレス加工することによって、パルサーリング１００を製造することができる。本発明の一態様による、優れた耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼から製造することにより、パルサーリング１００は、パルサーリング１００の使用環境において、優れた耐食性を有する。また、パルサーリング１００は、腐食による変形が低減されることにより、パルサーリング１００として安定した性能を有する。
以下、本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
〔実施例〕
上述の製造方法により、表１に示す成分および条件を満たすフェライト系ステンレス鋼を製造した。
上述の製造方法により、表１に示す成分および条件を満たすフェライト系ステンレス鋼を製造した。
なお、表１に示される各ステンレス鋼の組成は、重量％で示されている。また、表１に示す各成分以外の残部は、Ｆｅまたは不可避的に混入する少量の不純物である。また、表１中の下線は、本発明のフェライト系ステンレス鋼に含まれる各成分の含有量および（Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｓｎ）／（Ｍｎ＋Ａｌ）の範囲が、本発明の範囲外であることを示している。
表１に示すように、本発明の範囲において作製したフェライト系ステンレス鋼を、実施例Ａ１～Ａ７とした。また、本発明の態様の範囲外の条件で作製したフェライト系ステンレス鋼を、比較鋼Ｂ１～Ｂ４とした。
＜耐食性評価試験＞
表１に示した実施例Ａ１～Ａ７および比較例Ｂ１～Ｂ４に対して耐食性評価試験を実施した。当該耐食性評価試験について、図２～図５を用いて説明する。
表１に示した実施例Ａ１～Ａ７および比較例Ｂ１～Ｂ４に対して耐食性評価試験を実施した。当該耐食性評価試験について、図２～図５を用いて説明する。
図２は、耐食性評価試験に用いた試験材の概略図である。図３は、耐食性評価試験において試験片が変形したときの様子を示す概略図である。図４は、耐食性評価試験における塩水乾湿処理のフローチャートである。図５は、耐食性評価試験の試験結果を示すグラフである。
まず、上記製造方法によって製造された鋼板から、試験片として、幅３０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、板厚１．５ｍｍの小片１１および幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、板厚１．５ｍｍの大片１２を切り出した。図２に示すように、小片１１および大片１２を、ボルトおよびナット１３で固定したものを試験材として用いた。
次に、当該試験材に対して、図４のフローチャートに従い、塩水乾湿処理を実施した。当該塩水乾湿処理は、図４に示すように、塩水滴下工程（Ｓ１）、乾燥工程（Ｓ２）、湿潤工程（Ｓ３）、および反復回数確認工程（Ｓ４）を含む。なお、上記括弧内は、ステップ番号を示している。
図４に示すステップＳ１において、前記試験材は、小片１１と大片１２との間の隙間に、平均付着塩分量が０．１、０．３、０．５、１．０、および１０．０ｇ／ｍ２となるように塩水を滴下される（塩水滴下工程）。その後、ステップＳ２において、前記試験材は、６０℃、相対湿度３０％の乾燥環境下に２時間置かれる（乾燥工程）。続いて、ステップＳ３において、前記試験材は、５０℃、相対湿度８５％の湿潤環境下に３時間置かれる（湿潤工程）。ステップＳ２およびステップＳ３を１サイクルとして、ステップＳ４で当該サイクルの反復回数を確認する（反復回数確認工程）。反復回数が３００回に満たない場合は当該サイクルを繰り返し、反復回数が３００サイクルに到達したら塩水乾湿処理を終了する。
その後、上記塩水乾湿処理によって生じた腐食の、最大すきま腐食深さ（ｍｍ）を測定した。実施例および比較例の代表例として、サンプル１～３の測定結果を図５に示した。図５のグラフ内のサンプル１は表１に示す実施例Ａ２であり、サンプル２は表１に示す実施例Ａ１であり、サンプル３は、表１に示す比較例Ｂ１である。
本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼は、例えば、パルサーリング１００を製造するために用いられる。この用途において、製品の性能を低下させる主な要因は、腐食生成物に起因した変形である。そこで、本耐食性評価試験において、試験前後の試験片形状の変化を基準に評価することが重要であると考えた。
図２に示すように、小片１１と大片１２との間に腐食が生じると、腐食により生じた腐食生成物により、小片１１が変形し、反りが生じる。このとき、変形前の小片１１の大片１２とは反対側の面と、変形後の小片１１における大片１２から一番遠い点との距離を、反り量１４と規定する。発明者らは、本発明の用途を鑑み、許容される反り量１４を、５０μｍとした。
また、実施例Ａ１～Ａ７および比較例Ｂ１～Ｂ４について、最大すきま腐食深さと、反り量１４との関係を調査した。この結果を表２に示す。表２の反り量判定において、「〇」は、反り量１４が５０μｍ以下であり、「×」は、反り量１４が５０μｍより大きいことを示している。表２の結果より、最大すきま腐食深さが０．３ｍｍ以下の場合、反り量１４が５０μｍ以下であることがわかった。そこで、最大すきま腐食深さについては、０．３０ｍｍ以下を許容範囲とした。
上述したように、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼をパルサーリング１００に用いる場合の耐食性の評価は、付着塩分量が０．５ｇ／ｍ２のときを基準とする。
図５に示されるように、本発明の実施例であるサンプル１およびサンプル２は、付着塩分量が０．５ｇ／ｍ２のときに、最大すきま腐食深さが０．３０ｍｍ以下であった。この結果は、同時に、反り量１４が５０μｍ以下であることも示している。一方、比較例であるサンプル３は、付着塩分量が０．５ｇ／ｍ２のときに最大すきま腐食深さが０．３０ｍｍより大きく、許容範囲を満たすことができなかった。
以上のことから、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、パルサーリング１００の使用環境において優れた耐食性を有しており、かつ腐食による変形が許容範囲内であることが実証された。
１１・・・小片
１２・・・大片
１４・・・反り量
１２・・・大片
１４・・・反り量
Claims (3)
- １６質量％以上２４質量％以下のＣｒ、２．０質量％以下のＭｏ、１．０質量％以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭｎ、０．８質量％以下のＴｉ、０．８質量％以下のＮｂ、０．６質量％以下のＮｉ、０．５質量％以下のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌ、０．０４質量％以下のＰ、０．０１０質量％以下のＣ、０．０２５質量％以下のＮ、および０．０１０質量％以下のＳを含有し、残部が鉄および不可避的不純物であり、
ＴｉおよびＮｂの合計含有量は、ＣおよびＮの合計含有量の８倍以上であり、かつ０．８０質量％以下であり、
下記式（１）を満足し、
Ｍｏ、Ｎｉ、ＣｕおよびＳｎの合計含有量は、０．３８質量％以上であり、
ＭｎおよびＡｌの合計含有量は、０．１４３質量％以上であり、
Ｓｎの含有量は、０．０３質量％以下であり、
ＮｂおよびＴｉの合計含有量は、０．２４質量％以上であり、
ＣおよびＮの合計含有量は、０．０１４質量％以上であることを特徴とする、パルサーリング用フェライト系ステンレス鋼。
（Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｓｎ）／（Ｍｎ＋Ａｌ）≧１．５・・・（１） - １６質量％以上２４質量％以下のＣｒ、２．０質量％以下のＭｏ、１．０質量％以下のＳｉ、１．０質量％以下のＭｎ、０．８質量％以下のＴｉ、０．８質量％以下のＮｂ、０．６質量％以下のＮｉ、０．５質量％以下のＣｕ、０．２質量％以下のＡｌ、０．０４質量％以下のＰ、０．０２５質量％以下のＣ、０．０２５質量％以下のＮ、および０．０１０質量％以下のＳを含有し、残部が鉄および不可避的不純物であり、
ＴｉおよびＮｂの合計含有量は、ＣおよびＮの合計含有量の８倍以上であり、かつ０．８０質量％以下であり、
下記式（１）を満足し、
０．５質量％以下のＶ、０．３質量％以下のＳｎ、および０．０００１質量％以上０．０１質量％以下のＢをさらに含有し、
Ｍｏ、Ｎｉ、ＣｕおよびＳｎの合計含有量は、０．３８質量％以上であり、
ＭｎおよびＡｌの合計含有量は、０．１４３質量％以上であり、
Ｓｎの含有量は、０．０３質量％以下であり、
ＮｂおよびＴｉの合計含有量は、０．２４質量％以上であり、
ＣおよびＮの合計含有量は、０．０１４質量％以上である、パルサーリング用フェライト系ステンレス鋼。
（Ｍｏ＋Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｓｎ）／（Ｍｎ＋Ａｌ）≧１．５・・・（１） - ビッカース硬さが１２５ＨＶ以上、１８０ＨＶ以下である、請求項１または２に記載のパルサーリング用フェライト系ステンレス鋼。
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