JPH01127620A - マルテンサイトステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、とくに耐食性、強度さらにはじん性が要求
される溶接組立構造用材料として、建築、食品の製造、
車両、船舶、鉄塔あるいは揚水発電などの装置、設備に
用いて好適なマルテンサイトステンレス鋼の製造方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来、マルテンサイトステンレス鋼は、フェライト系あ
るいはオーステナイト系ステンレス鋼に比較して溶接性
や加工性が劣るため、構造物への適用が難かしく、とく
に厚物の鋼板を溶接用構造材として用いることは殆んど
なかった。なおマルテンサイトステンレス鋼を適用した
厚物の構造物としては鋳鋼品として製造されているのが
現状である。

さて、マルテンサイトステンレス厚鋼板は、通常、熱間
圧延したのち、焼なましあるいは焼入れ一部もどし処理
されるが、例えば焼なまし処理を施した場合には、徐冷
中に高温オーステナイトの一部がフェライトとカーバイ
ドに分解し、残りのオーステナイトがマルテンサイトに
変態する、マルテンサイト＋フェライト＋カーバイド組
織となるため所望のしん性を確保するのが難く、一方焼
入れ一部もどし処理を施す場合には、処理後の組織は焼
もどしマルテンサイトになるため比較的じん性の良好な
均質なものを得ることはできるけれども、圧延加工の際
に導入された格子欠陥あるいは圧延時に析出した炭化物
、フェライトなどに起因して十分なしん性を得ることが
できなかった。

そこで従来では、熱間圧延後の鋼板を、焼なましあるい
は焼入れ一焼もどしするに先立ち、少なくとも９００℃
〜１０００℃程度に再加熱して、格子欠陥の消滅や炭化
物やフェライトを再固溶することが不可欠であった。

しかしながら従来法に従えば再加熱のための余計な手間
や時間を必要とし、またエネルギーロスが非常に大きい
という不利があった。この点特開昭５７−１６１０２６
号公報には、マルテンサイト系ステンレス鋼を、熱間圧
延後の嶺部状態からＭｓ　＋１００℃より低く、Ｍｆ又
は１００℃の何れか高い方の温度域まで冷却したのち、
Ａｃ、以下で焼もどす技術が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記公報に開示の技術では、熱間圧延後の
再加熱を省略することはできたとしても、Ｍｆ点が１０
０℃以下である鋼に適用した場合にはとくに良好なしん
性は得られないという問題があった。

上述した従来の問題を解消し、熱間圧延して得た鋼板に
再加熱を行わずとも良好なしん性を確保できる、マルテ
ンサイトステンレス鋼の製造方法を提案することがこの
発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは、熱間圧延を施したのちマルテンサイトステ
ンレス鋼に、従来のような再加熱を行わなくとも良好な
しん性、強度等を付与すべく種々実験と検討を重ねた結
果、マルテンサイトステンレス鋼における適切な成分調
整と適切な条件のもとて熱間圧延および熱処理を行うこ
とが、所間した目的の達成に極めて有効であることを突
き止めた。

この発明は上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、 （Ｃ＋Ｎ）　？０．０５　ｗｔ％以下、Ｎｉ　　：１．
５〜６．５　ｗｔ％を含有するマルテンサイトステンレ
ス鋼を、１２５０℃以下に加熱し８００℃以上の仕上温
度で熱間圧延したのち、 ２０／｛Ｎｉ　　％＋１００　　（Ｃ％＋Ｎ％）　　）
　　℃／ｍｉロ　以上の速度にて１００　℃以下に冷却
し、ついでＡｃ、以上、Ａ　ｃ　＋　＋　１００℃以下
の範囲で焼もどすことを特徴とするマルテンサイトステ
ンレス鋼の製造方法である。

（作　用） 以下この発明の限定理由について説明する。

まずこの発明において、ＣとＮを、その合計量で０．０
５％以下に規制したのは、熱間圧延後高温のオーステナ
イト域から冷却する際に、冷却途中で生成するマルテン
サイト相の硬さを緩和して割れ感受性を下げるとともに
、炭化物の析出を抑制するためである。

次に、Ｎｉの含有量を１．５％以上としたのは、Ｃ，Ｎ
の含有量を少なくしたために高温オーステナイト域が狭
くなるのに伴い、熱間圧延温度領域が狭くなるのを防ぐ
ためである。

なお、残留オーステナイトの安定化を容易に行うために
は、Ｎｉを少なくとも３．５％添加するのが好ましく一
方その含有量が６．５％を超えると高温オーステナイト
域から冷却してもマルテンサイトにならなず、強度不足
を生じることがある。従ってＮｉの含有量は、好ましく
は３．５〜６．５％の範囲とするのがよい。

次に、熱間圧延を行うに当り、マルテンサイトステンレ
ス鋼の加熱温度を１２５０℃以下に規制した理由は、加
熱温度が、１２５０℃を超えるとオーステナイトが粗大
化し、じん性を低下させるとともに、加熱時に発生する
酸化スケールにより良好な表面品質が得られないからで
ある。

次に、熱間圧延における仕上温度を８００℃以上とした
のは、該仕上温度が８００℃未満であると圧延加工時に
導入された格子欠陥が圧延後の冷却中に消滅せずオース
テナイト中に残留する。そしてそれがマルテンサイト変
態時にマルテンサイトに伝承され、マルテンサイトの硬
さが増して割れ感受性を増大させるからである。

次に、熱間圧延後の冷却速度は、フェライトおよび炭化
物が析出しない範囲でなければのちの焼もどし処理によ
って良好なしん性を確保することはできない。そのため
には冷却速度（”Ｃ／ｍ１ｎ）を２０／｛Ｎｉ％＋１０
０　　（Ｃ％＋Ｎ％））で示す式よりも大きくすること
が必要である。

上記の条件を満足する冷却速度により１００℃以下まで
冷却するのは、冷却停止温度が１００℃を超える場合に
は、残留オーステナイトが多くなり、Ａｃ、以上に焼も
どした際、オーステナイトへのＣ２Ｎ、Ｎｉなどのオー
ステナイト安定化元素の濃化が小さ（、オーステナイト
が安定化せず焼もどし後の冷却においてオーステナイト
がマルテンサイトに変態し、じん性を著しく劣化させる
ためである。

次に、上記の各条件で処理された鋼を、Ａ　Ｃ１以上に
焼もどすのは、熱間圧延後の冷却において残留したオー
ステナイトの安定化を図り、最終製品となる鋼板の組織
中に安定オーステナイトを残留させ、じん性を向上させ
るためである。−刃部もどし温度がＡＣ＋＋１００℃を
超えると焼もどし処理によって生成するオーステナイト
量が増し、このため添加元素の濃化が起らず、焼もどし
後の冷却でマルテンサイトに変態し、じん性が著しく劣
化する。よって焼もどし温度はＡｃ、　＋　１００℃の
範囲に規制した。

なお、熱間圧延に際しては、スラブを再加熱する方式で
あっても、溶製時の保有熱を利用した直送方式であって
もこの発明を逸脱するものではない。

第１図に、マルテンサイトステンレス鋼における熱延仕
上温度及び（Ｃ＋Ｎ）　量と硬さの関係を示す。なお上
記のステンレス鋼はＣｒ　　：　１２．８％。

Ｎｉ　　：５．２％を基本成分として、（Ｃ＋Ｎ）を０
．０２０〜０．１０％の範囲で種り変更したものであっ
て、その鋼を１２００℃に加熱したのち仕上圧延温度が
それぞれ８００　、９００　、１０００℃となる熱間圧
延を行い、３０℃／ｓｉｎの冷却速度で室温まで冷却し
た場合を例とした。

第１図から、（Ｃ＋Ｎ）ｌを０．０５％以下としかつ熱
延仕上温度を８００℃以上に規制すれば、熱延のままの
状態で硬さは４００以下であり、従ってのちの焼もどし
処理をＡｃ＋〜Ａｃ＋　＋　１００℃の範囲で行っても
容易に軟化できることは明らかである。

また、第２図に、Ｃ：　０．０４％、Ｎ　：　０．００
８％、Ｎｉ　　：４．８％、Ｃｒ　　：１３．０％を含
有し、Ａ　Ｃ１＝５７０℃になる鋼を、熱延仕上温度が
１０００℃となるように圧延したのち約５°（：／ｎ＋
ｉｎの冷却速度で４０〜１８０℃の温度まで種々冷却し
てから、Ａｃ、＋２０℃の温度（５９０℃）で焼もどし
処理を行った鋼板のＯ℃におけるｖノツチシャルピー衝
撃試験の調査結果を示す。

第２図から、熱間圧延後の冷却における停止温度が、と
くに１００℃以下の場合、焼もどし処理によってじん性
が向上することがわかる。なお冷却停止温度を１００　
℃以下とした鋼板における焼もどし処理前の残留オース
テナイト量は全て１５％以下であった。

（実施例） 実施例１ Ｃ：０．０２％、Ｎ　：　０．０１％、Ｎｉ　　：４．
２％、Ｃｒ：　１２．８％を含有するｍ（鋼種Ａ）（７
）鋼塊と、５ＵＳ４１０鋼（Ｃ：０．１２％、Ｎ　：　
０．０２％、Ｎｉ　：０．３％、Ｃｒ：１２．３％）の
鋼塊を表−１に示す処理条件の下に厚さ１３０　ｍｍの
鋼板に仕上げ、得られた鋼板の機械的性質を調査した。

その結果を表−１に併せて示す。

得られた鋼板につき、目視検査を行ったところ５ＵＳ４
１０の厚板には表面割れが生じていたが、鋼種Ａには割
れは全く見られなかった。また、鋼種Ａについては、比
較例として、溶体化処理後６２０　℃で焼もどし処理を
施したがζこの発明によれば、上記の処理過程を行わず
ともそれと同等の結果が得られることが確かめられた。

実施例２ Ｃ：　０．０４％、Ｎ　：　０．００８％、Ｃｒ　　：
１２．６％を含有する厚さ２００　＋ｕ＋のマルテンサ
イトステンレス鋼のスラブを、表−２に示す条件の下に
厚さ８０ｍｍに仕上げ、得られた鋼板のＯ′Ｃにおける
■ノツチシャルピー衝撃値を測定した。その結果を表−
２に併せて示す。

表−２より明らかなように、この発明に従って製造され
た鋼板は、じん性が極めて良好であることが確かめられ
た。なお上記各鋼板の炭化物の抽出レプリカの写真（第
３図参照）から推定した焼もどし処理前の残留オーステ
ナイ）（］は、比較例のものでは２０％、適合例では７
％であり、熱延後の冷却で残留オーステナイトを少なく
することが、焼もどし後において、じん性を向上させる
のに有効であるということがわかる。

実施例３ Ｃ：０．０３％、Ｎ　：　０．００７％、Ｎｉ　　：４
．８％、Ｃｒ　　：　１３．５％を含有する厚さ２００
　ａｒｍのスラブを表−３に示す製造条件の下に厚さ５
０ｎ＋ａ＋の鋼板に仕上げ、その鋼板の機械的性質を調
査した。その結果を表−３に併せて示す。

表−３より、この発明に従って製造されたマルテンサイ
トステンレス鋼は再加熱してから焼なましあるいは焼入
れ一焼もどし処理を行わなくとも強度、じん性ともに良
好な結果が得られることは明らかである。

（発明の効果） この発明にれば、従来マルテンサイトステンレス鋼を製
造する場合に不可欠としていた再加熱を行わなくとも特
性の良好な製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延仕上温度及び（Ｃ＋Ｎ）の変化における
硬さの関係を示すグラフ、 第２図は、冷却停止温度と、焼もどし処理後の吸収エネ
ルギーの関係グラフ、 第３図は、焼もどし処理前におけるマルテンサイトステ
ンレス鋼の金属組織写真である。 オｅ圭ｔ”Ｌズａ理ｆ麦のｑズ々ズエネ／ＬギーｖＥｏ
（にう子・−）熱延イ土上遥度（℃）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ｃ＋Ｎ）：０．０５ｗｔ％以下、 Ｎｉ：１．５〜６．５ｗｔ％、 を含有するマルテンサイトステンレス鋼を、１２５０℃
   以下に加熱し８００℃以上の仕上温度で熱間圧延したの
   ち、 ２０／｛Ｎｉ％＋１００（Ｃ％＋Ｎ％）｝℃／ｍｉｎ以
   上の速度にて１００℃以下に冷却し、ついでＡｃ＿１以
   上、Ａｃ＿１＋１００℃以下の範囲で焼もどすことを特
   徴とするマルテンサイトステンレス鋼の製造方法。