JPH01176094A

JPH01176094A - 成形性と耐食性に優れる高クロム・フェライト系ステンレス鋼の製造方法

Info

Publication number: JPH01176094A
Application number: JP33365687A
Authority: JP
Inventors: Sadao Hasuno; 貞夫蓮野; Takumi Ugi; 工宇城
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-12
Also published as: JPH0453956B2

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〉本発明は自動車外装部品や各種装飾用素材として用いら
れている高クロム・フェライト系ステンレス鋼の製造方
法に係り、特に成形性と耐食性に優れる高クロム・フェ
ライト系ステンレス鋼の製造方法に関する。

〈従来技術およびその問題点〉５ＵＳ４３０に代表されるフェライト系ステンレス鋼は
、安価で耐応力腐食割れ性にも優れているため自動車外
装部品をはじめとし各種装飾用素材として広く使用され
ている。

ところが、フェライト系ステンレス鋼はＮｉを多量に含
むオーステナイト系ステンレス鋼と比べると塩素イオン
を含む水溶液における耐誘性をはじめとする一般耐食性
が劣っている。

近年、ステンレス鋼溶製技術の進歩に伴ない、極低Ｃ，
Ｈの高クロム・フェライト系ステンレス鋼の製造が可能
となり、耐食性の点では著しく改善された鋼種が開発さ
れているが、製造コストの上昇が著しいために価格では
逆にオーステナイト系ステンレス鋼より高く設定されて
いる。

これは高クロム・フェライト系ステンレス鋼ではクロム
炭化物を生成し耐食性が逆に低下する危険性が増大する
ためにＣ，Ｎが０．０１重量％以下に厳しく制限される
ためである。

０．０１５〜０．０３重量％のＣ，Ｎを含有する高クロ
ム・フェライト系ステンレス鋼において、十分な成形性
と優れた耐食性を有する高クロム・フェライト系ステン
レス鋼の開発が望まれている。

フェライト系ステンレス鋼は表面光沢度の大きな光輝焼
鈍（ＢＡ）材として使用されることが多く、従来より５
ＵＳ４３０系鋼が用いられている。

フェライト系ステンレス鋼の耐食性は、素材の組成だけ
で決まるものではなく、光輝焼鈍時に生成される酸化被
膜の組成、構造あるいは表面粗度なと様々な要因に支配
されているため、数多くの特許出願がなされ、表面の耐
食性の向上が計られている。

例えば、特開昭５８−６１２２０号において、フェライ
トステンレス鋼に光輝焼鈍を行なった場合の耐食性向上
の技術が開示されている。

また、近年、海岸地帯をはじめとする厳しい環境下で使
用される外装用部材が増加し、従来の！ｌ　ｆ！では耐
食性が不十分である事が明らかとなり、耐食性の向上が
求められている。

すなわち、従来鋼種（ＳＵ３４３０系）において、ＢＡ
による酸化被膜の最適化だけによる表面の耐食性向上で
は、母材内部との耐食性に差が生じるため、一部の箇所
での酸化被膜の機減的破損に対し充分な耐食性を維持出
来なくなってきた。

また、外装用部材は、様々な形状に加工されるため、上
記耐食性の向上に加え、成形性に優れた高クロム・フェ
ライト系ステンレス鋼の開発が望まれている。

〈発明の目的〉本発明の目的は上述した従来技術の問題点を解決しよう
とするもので、成形性および耐食性の優れた高クロム・
フェライト系ステンレス鋼の製造方法を提供しようとす
るものである。

〈発明の構成〉本発明者らは２０〜２５重量％の高いクロム含有量のフ
ェライト系ステンレス鋼において製造コストの著しい増
大をまねくことなくかつ成形性を損わず、高い耐食性を
付与することができる母材組成と、冷延鋼板の仕上焼鈍
とその後の電解処理条件について検討を行った。

Ｃ，Ｎを０．０１５〜０．０３重量％含有する高クロム
ステンレス鋼では、０．０１重量％以下のｉ低Ｃ，Ｎ高
クロムステンレス鋼に比べて、耐食性が低下するのみな
らず、著しい高強度を示すため、成形性は低下する。

ところがＣ，Ｎが０．０１５〜０．０３重量％含有する
高クロムステンレス鋼にＮｂとＴｉおよび／またはＺｒ
を複合添加することにより、固溶状態のＣ％Ｎを固定し
、Ｃｒの炭窒化物の生成による耐食性の劣化を防ぐとと
もに、強度が低下し、加工性が改善することが判明した
。　さらに、上記高クロム・フェライト系ステンレス鋼
を光輝焼鈍し、その後電解処理を行なうことにより成形
性および耐食性の優れた高クロム・フェライト系ステン
レス鋼を製造することができることを見い出し、本発明
を完成するに至った。

即ち、本発明はにｏ、ｏｔ！５〜０．０３重量％、Ｓｉ
　；ｏ、１〜１．０重量％、Ｍｎ；１重量％以下、Ｓ；
０．０１重量％以下、ＣｒＨ２Ｏ〜２５重量％、Ｍｏ；
０．３〜１．０重量％、Ｎｉ；０．１〜１．５重量％、
Ｃｕ：０．０４〜０．５重量％、Ｎ；０．０１５〜０．
０３重量％、Ｎｂ　、８　（Ｃ＋Ｈ）〜２０（Ｃ＋Ｈ）
、さらにＴｉおよび／またはＺｒをＴ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ
　／　２の総量で；ｏ、０２〜０．１重量％含有し、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物の組成であるフェライト系
ステンレス鋼を、露点が−６０〜−４５℃の非酸化性ガ
ス雰囲気中で９２５〜９７５℃にて光輝焼鈍を行ない、
その後５〜３０重量％硝酸溶液中で、２〜３０クーロン
／ｄｒｒ？の電気量の電解処理を行なうことを特徴とす
る成形性と耐食性に優れる高クロム・フェライト系ステ
ンレス鋼の製造方法を提供するものである。

以下、本発明の高クロム・フェライト系ステンレス鋼の
製造方法について詳細に説明する。

本発明に用いる鋼の組成は、Ｃ，０，０１５〜０．０３
重量％、Ｓｉ：０．１〜１．０重量％、Ｍｎ；ｌｌｉ量
％以下、Ｓ、０．０１皿量％以下、Ｃｒ；２０〜２５重
量％、ＭＯ：０．３〜１．０重量％、Ｎｉ、０．１〜１
．５重量％、Ｃｕ　；　０．０４〜０．５重量％、Ｎ；
０．０１５〜０．０３重量％、Ｎｂ；８（Ｃ＋Ｈ）〜２
０　（Ｃ＋Ｈ）、さらにＴｉおよび／またはＺｒをＴ　
ｉ　＋　Ｚ　ｒ　／　２の総量で；０．０２〜０．１重
量％含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物である。

Ｃは耐食性、靭性の面から少ない方が好ましいが、Ｃが
０．０１５重量％未満であると、溶製が困難であり、製
造コストが高くなる。

Ｃが０．０３重量％を超えると、クロム炭化物が生成し
、耐食性と靭性が劣化する。

Ｓｔは脱酸効果のある元素であるが、Ｓｔが０．１重量
％未満であると、脱酸効果が充分でなく、Ｓｔが１．０
重量％を超えると、成形性が劣化する。

Ｍｎは脱硫、脱酸作用のある元素であるが、Ｍｎが１重
量％を超えると、耐食性が劣化する。

Ｓは０．０１重量％を超えると、耐食性が劣化する。

Ｃｒは耐食性を決定する中心元素であり、オーステナイ
ト系ステンレス鋼と同等の耐食性を得るには、２０重量
％以上の添加が必要であるが２５重量％を越えると、靭
性の低下が大きく、製造が困難となる。

ＭＯは耐食性を向上させる元素であるが、Ｍｏが０．３
重量％未満では、上記耐食性が不十分であり、また、Ｍ
Ｏは高価なため、ＭＯが１．０重量％を超えると製造コ
ストが高くなる。

Ｎｉは耐食性および靭性を向上させる元素であるが、Ｎ
ｉが０．１重量％未満であるとその効果が不十分であり
、またＮｉは高価なため、Ｎｉが１．５重量％を超える
と製造コストが高くなる。

Ｃｕは大気中における耐誘性を向上させる元素であるが
、Ｃｕが０．０４重量％未満であるとその効果が不十分
であり、またＣｕが０．　５重量％を超えると、熱間圧
延時に表面割れが生じることがある。

ＮはＣと同様に、Ｃｒ窒化物を生成し、耐食性および靭
性を劣化させるため、少ない方が好ましいが、Ｎが０．
０１５重量％未満であると溶製が困難であり、製造コス
トが高くなる。

また、Ｎが０．０３重量％を超えるとＣｒ窒化物が生成
し、耐食性および靭性が劣化する。

Ｎｂは炭窒化物生成傾向がＣｒに比べて大きく、Ｃｒの
炭窒化物の生成を抑制し、耐食性および靭性の劣化を防
ぐ効果がある。　Ｎｂ　　がＣ＋Ｈの総量の８倍未満で
あると、上記効果は不十分であり、また、ＮｂがＣ＋Ｈ
の総量の２０倍を超えても、上記効果は飽和し、向上せ
ず製造コストの上昇を招く。

Ｔｉおよび／またはＺｒは、Ｃｒ、ＮｂよりＣ，Ｎの固
定に有効である。　　Ｔ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ　／　２の総
量が０．０２重量％未満であると、上記効果が不十分で
あり、またＴｉ＋Ｚｎ／２の総量が０．１重量％を超え
るとＴｉおよびＺｒの粗大な窒化物が生成し、表面清浄
を著しく低下させる。

ＴｉおよびＺｒの添加量は上記理由により制限されるた
め、Ｃ，Ｎを固定するためにはＮｂとの複合添加が必要
である。

なお、Ｎｂの単独添加では、炭窒化物が加熱に対して不
安定であるため、微細な炭窒化物析出に伴なう強度上昇
により成形性が不足する。

上記の組成の高クロム・フェライト系ステンレス鋼を冷
間圧延鋼板（鋼の形態は、鋼板に限らない）と成し、該
冷間圧延鋼板をガス雰囲気の露点が−６０〜−４５℃の
非酸化性ガス雰囲気中で、９２５〜９７５℃の光輝焼鈍
を行なう。

上記酸化性ガスは、例えばアンモニア分解ガス、水素ガ
ス等が好ましいが、これに限定されるものではない。

非酸化性ガスの露点が一４５℃を超えると、耐食性の良
好な酸化皮膜が形成されず、また、鋼板表面の着色が著
しくなる。　炉内を一６０℃未満の露点に保つことは工
程生産上困難である。

光輝焼鈍温度が９７５℃を超えると結晶粒の粗大化が生
じ、〒値が低下する。　また光輝焼鈍温度が９２５℃未
満であると、再結晶が充分完了せず、強度が高く、〒値
が低下し、成形性が劣化する。

なお、光輝焼鈍の焼鈍時間は、２０〜１２０秒程度とす
ればよい。

上記光輝焼鈍を行なフた高クロム・フェライト系ステン
レス鋼を、５〜３０重量％硝酸水溶液の電解浴中で、２
〜３０クーロン／ｄｄの電気量の電解処理を行なうこと
により、成形性と耐食性に優れる高クロム・フェライト
系ステンレス鋼を製造することができる。

電解液である硝酸水溶液の硝酸濃度が５重量％未満であ
ると、光輝焼鈍で高クロム・フェライト系ステンレス鋼
の表面に生じた微かな着色を取り除くことができない、
また、硝酸濃度３０！ｉ量％を超えると槽壁、配管の損
傷の危険性が増大する。

電解液の温度は特に限定されないが通常１０〜６０℃程
度であればよい。

電気量が２クロ一ン／ｄｒｒ？未満であると耐食性改善
効果がほとんど得られず、また電気量が３０ク一ロン／
ｄｍ”を超えると表面の白色化を生じ光沢の低下の問題
が生じる。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

（実施例）下記第１表に示す組成の鋼を溶製し、厚さ４ｍｍの熱延
鋼板を製造した。　本発明の組成の範囲にあるＮｏｔ〜
Ｎｏ８を本発明鋼とし、Ｔｉおよび／またはＺｒの組成
が本発明の範囲外のＮｏ９〜Ｎｏ１３を比較鋼とし、４
３０系ステンレス鋼をＮｏ１４の従来鋼とした。

上記熱延鋼板を焼鈍酸洗後、冷間圧延し、厚さ１．６ｍ
ｍの冷延鋼板を製造した。

上記冷延鋼板を再度、煉鈍酸洗し、冷間圧延し、厚さ０
．４ｍｍの薄鋼板を製造した。　得られた薄鋼板を露点
−５５〜−５０℃の範囲に制御したアンモニア分解ガス
中にて９５０℃、３０秒間光輝焼鈍を行った。

その後、光輝焼鈍を行った薄鋼板に１０重量％硝酸水溶
液中で第２表に示す電気量にて電解処理を行なった。

さらに、電解処理を行なフた薄鋼板に、圧下率１．５％
の調質圧延を行なった。

得られた薄鋼板のり、Ｃ，Ｘ方向より、ＪＩＳ１３号Ｂ
試験片を採取し、引張試験を行ない、０．２％耐力、引
張強さ、ｉ値を測定した。

その結果を第２表および第４図に示す。

また、耐食性の評価法として、海岸より１００ｍの位置
に前記試験片を置いて大気暴露試験（１ケ月）を実施し
、試験後、画像解析により試験片の発銹部の面積率を測
定した。　また、暴露試験前の試験片の白色度を色差計
により測定した。

その結果を第２表、第１図および第２図に示す。

第２表に示すように、本発明例における発銹面積率は３
．３％以下であるのに対して比較例における発銹面積率
は、８．７％以上であった。

第１図は本発明鋼であるＮｏ３鋼の光輝焼鈍時のアンモ
ニア分解ガスの露点および光輝焼鈍後の電解処理の耐食
性に及ぼす影響を示すグラフである。

露点が本発明の範囲である−６０〜−４５℃のとき、発
銹面積率は小さく、高クロム・フェライト系ステンレス
鋼の耐食性は良好であった。

光輝焼鈍後電解処理を行なうと、発銹面積率はさらに小
さくなり、鋼板表面の微かな着色も消滅した。

第２ａ図および第２ｂ図は電解処理時の電気量と発銹面
積率および白色度の関係を示すグラフである。

電気量が本発明の範囲である２〜３０クーロン／ｄｒｎ
”のとき、発銹面積率および白色度は小さい。　電気量
２ク一ロン／ｄｒｒ？未満のときは、発銹面積率が大き
く、３０クーロン／ｄｒｎ’を超えるときは、白色度が
大きかった。

第３ａ図、第３ｂ図および第３ｃ図は、光輝焼鈍時の焼
鈍温度と機械的性質（〒値、引張強さ、０．２％耐力）
の関係を示すグラフである。

焼鈍温度が本発明の温度範囲９２５〜９７５℃のときは、Ｔ値は高く、引張強さおよび０．２
％耐力は小さく、よって高クロム・フェライト系ステン
レス鋼の加工性（成形性）は良好であった。

焼鈍温度が９２５℃未溝のときは、Ｔ値は低く、引張強
さおよび０．２％耐力は大きく、また焼鈍温度が９７５
℃を超えるときは、〒値が低く、高クロム・フェライト
系ステンレス鋼の加工性は悪い。

第４ａ図、第４ｂ図および第４ｃ図は、Ｔｉ＋Ｚｒ／２
の総量と機械的性質（Ｔ値、引張強さ、０．２％耐力）
の関係を示すグラフである。

Ｔ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ　／　２の総量が本発明の範囲０．
０２〜０．１重量％のときは、Ｔ値が高く、引張強さお
よび０．２％耐力が小さく、よって高クロム・フェライ
ト系ステンレス鋼の加工性が良好であった。

Ｔ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ　／　２の総量が０．０２重量％未
満のときは、〒値が低く、引張強さおよび０．２％耐力
が大きく、高クロム・フェライト系ステンレス鋼の加工
性が悪い。

Ｔｉ＋Ｚｒ／２の総量が０．１重量％を超えるときは、
加工性は良好であるが、ＴｉおよびＺｒの粗大な窒化物
が生成し、表面清浄が著しく低下した。

〈発明の効果〉本発明の高クロム・フェライト系ステンレス鋼の製造方
法によれば成形性（加工性）および耐食性の優れた高ク
ロム・フェライト系ステンレス鋼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光輝焼鈍時の雰囲気ガスの露点と発銹面積率
との関係を示すグラフである。第２ａ図および第２ｂ図は、それぞれ電解処理時の電気
量と発銹面積率および白色度の関係を示すグラフである
。第３ａ図、第３ｂ図および第３ｃ図は、それぞれ光輝焼
鈍時の焼鈍温度と機械的性質（Ｔ値、引張強さ、０．２
％耐力）との関係を示すグラフである。第４ａ図、第４ｂ図および第４ｃ図は、それぞれ鋼中の
Ｔ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ　／　２の総量と機械的性質（Ｔ値
、引張強さ、０．２％耐力）との関係を示すグラフであ
る。ＦＩＧ、１を囲ｋＡか又の置去、（”Ｃ）ＦＩＧ、２ａ１１＾４なしＦＩＧ、２ｂＦ　Ｉ　Ｇ、　３ａルし牽１角Ｆ　Ｉ　Ｇ、　３ｂＦＩＧ、３ｃＦＩＧ、４ａＴｉ　＋　Ｚｒ／　２　　（シ・）Ｆ　Ｉ　Ｇ、　４ｂＴｉ　十Ｚｒ／２　（％）ＦＩＧ、４ｃＴｉ　＋　Ｚｒ／　２　（％）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ；０．０１５〜０．０３重量％、Ｓｉ；０．１〜１．０重量％、Ｍｎ；１重量％以下、Ｓ
；０．０１重量％以下、Ｃｒ；２０〜２５重量％、Ｍｏ
；０．３〜１．０重量％、Ｎｉ；０．１〜１．５重量％
、Ｃｕ；０．０４〜０．５重量％、Ｎ；０．０１５〜０
．０３重量％、Ｎｂ；８（Ｃ＋Ｎ）〜２０（Ｃ＋Ｎ）、
さらにＴｉおよび／またはＺｒをＴｉ＋Ｚｒ／２の総量で；０．０２〜０．１重量％含有し、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物の組成であるフェライト系
ステンレス鋼を、露点が−６０〜−４５℃の非酸化性ガ
ス雰囲気中で９２５〜９７５℃にて光輝焼鈍を行ない、
その後５〜３０重量％硝酸溶液中で、２〜３０クーロン
／ｄｍ＾２の電気量の電解処理を行なうことを特徴とす
る成形性と耐食性に優れる高クロム・フェライト系ステ
ンレス鋼の製造方法。