JPH01201445A - 加工性及び耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - 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】 本発明はステンレス鋼Ｔｉｉ　＋１ｉを主とした加工性
及び耐食性に優れ、かつ安価なフェライト系ステンレス
鋼に関するものである。

従来、ステンレス鋼薄板の分野では、主としてＳｕＳ　
３０４　（１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼）　、５ＩＪＳ　４
３０　（１７％Ｃｒ鋼）が使用されてきた。しかし、こ
れらの鋼は多量のＣｒ、あるいはＮｉを含むため非常に
高価である。また、５ｔｌＳ　４３０は５ＩＩＳ　３０
４に比べ安価であるが、加工性、耐食性が劣るという欠
点がある。

一方、最近の需要動向をみると、生活水準の高度化、使
用用途の拡大に伴い、ステンレス鋼板の需要の増大が期
待されており、このような需要の増大により、ＳＵＳ　
４３０と同等もしくはそれ以上の加工性、耐食性を有し
、かつ安価なステンレス鋼が要求されるようになった。

従来使用されている安価なステンレス鋼としてＳＵＳ　
４１０．　Ａｌ５Ｉ　４０９などがある。これらは最近
では低Ｃ低Ｎ化したり、合金を添加したりして加工性、
溶接性の改善を行っているが、耐食性は依然としてＳＵ
Ｓ　４３０より劣っている。一方、最近の精錬技術の進
歩に伴い、比較的安価に低Ｐ低Ｓ化できるようになり、
高純化の研究が活発に行なわれるようになった。しかし
、高純化の検討は高Ｃｒ（１７％Ｃｒ　ｔｉｌ　）が主
体であり、低Ｃｒでの高純化の影響は明らかにされてい
ない、また、従来研究されてきた高純化のフェライト系
ステンレス鋼は、高Ｃｒであるためリジング特性が悪く
、鋳造条件や熱延条件を制限したり、高価な元素を多量
に添加しなければならないという欠点があった。

本発明者らは従来法の欠点を補い、安価で加工性、耐食
性が優れ、かつ製造方法にあまり影響を受けないフェラ
イト系ステンレス鋼を発明するために種々の実験を行っ
た。その結果、低Ｐ、低Ｓベースでは０は低減すること
により著しく耐食性が改善され、またＣｒ量に応じたＣ
、Ｎを利用することによりミ製造方法にあまり影響を受
けずに加工性を改善できることを見い出した。さらにＴ
ｉやＮｂなどの炭窒化物形成元素を添加することにより
、Ｃ，Ｎ量とＣｒ量の制限を外しても加工性が優れ、ま
た、これらの元素及びＣｕ、　ＮｉをＳ量との関連で必
要量添加することによって耐食性が著しく向上する事を
見い出した０以上の結果を組み合わせることにより上記
目的を達成できることを明らかにした。

すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。

（１１重量百分率テＣ≦０．０７　％、Ｓｉ　≦３．０
　％、Ｍｎ：ｏ、ｏａ　〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％
、　Ｓ　５０．００１０％。

Ｃｒ　：　９．０〜１５．０％、Ａｌ≦０．２％、Ｎ≦
０．１５％。

０≦０．００３０％を含有し、残部はＦｅ及び不可避元
素からなり、かつＣｒ、　　Ｃ，Ｎが第１図のａ、　　
ｂ。

ｃ、ｄ、ｅの各点を結ぶ直線で囲まれた斜線部にあらわ
される関係を満たすことを特徴とする加工性及び耐食性
の優れたフェライト系ステンレス鋼。

（２）重量百分率１？Ｃ≦０．０７　％、Ｓｉ≦３．０
％、Ｍｎ：０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、　
Ｓ　５０．００１０％。

Ｃｒ　：　９．　０〜１５．０％、ＡＮ≦０．２％、Ｎ
≦０．１５％。

０≦０．　００３０％、これに加えて、Ｎｉ、　Ｃｕを
５ｆｆｉに応じて、４０×Ｓ〜２．０％の範囲で１種又
は２種含有し、残部はＦｅ及び不可避元素からなり、か
つＣｒ、　　Ｃ，Ｎが第１図のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各
点を結ぶ直線で囲まれた斜線部にあらわされる関係を満
たすことを特徴とする加工性及び耐食性の優れたフェラ
イト系ステンレス鋼。

（３）重量百分率でＣ≦０．０７％、Ｓｉ≦３．０％Ｊ
ｎ：　０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ量０
．００１０％。

Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ａｌ≦０．２％、Ｎ≦０．
１５％。

０≦０．００３０％、これに加えて、Ｍｏ＋　Ｔｉ＋　
Ｎｂ＋Ｖ、　Ｚｒ＋　　ＢをＭｏについては４０ＸＳ　
〜２．０％、Ｔｉ。

Ｎｂ、　Ｖ、　Ｚｒについては２０ＸＳ　〜０．５％、
Ｂについては≦０．０１０％の範囲で１種又は２種以上
含有し、残部はＦｅ及び不可避元素からなることを特徴
とする加工性及び耐食性の優れたフェライト系ステンレ
ス鋼。

（４）重量百分率でＣ≦０．０７％、Ｓｉ≦３．０％、
Ｍｎ：　０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ量
０．００１０％。

Ｃｒ：　　９．０−１．５．０％、Ａｌ　≦０．２％、
Ｎ≦０．１５％。

Ｏ≦０．　００３０％、これに加えて、Ｎｉ、　Ｃｕを
Ｓｌに応じて４０×Ｓ〜２．０％の範囲で１種又は２種
含有し、さらにＭｏ、　Ｔｉ、　Ｎｂ、　　Ｖ、　Ｚｒ
、　　ＢをＭｏについては４０×Ｓ〜２．０％、７ｉ、
　Ｎｂ、　　Ｖ、　Ｚｒについては２０×Ｓ〜０．５％
、Ｂについては６０．０１０％の範囲で１種又は２種以
上含有し、残部はＦｅ及び不可避元素からなることを特
徴とする加工性及び耐食性の優れたフェライト系ステン
レス鋼。

次に、本発明の技術的根拠について詳細に説明する。

第２図は熱延加熱時に生成するγ相の量と冷延焼鈍板の
加工性との関係を示したもので熱延板は焼鈍したもので
ある。フェライト系ステンレス鋼の加工性を示す最も重
要な指標であるリジング特性Ｆ値は、１５％以下のＣｒ
を含有する鋼では熱延加熱時に生成するγ相が多いほど
良好であり、γ相の量が１５％以上になると良好な加工
特性を示す。従来、高Ｃｒ鋼（１７％Ｃｒ　ＩＩ　）で
はγ相の析出はＦ値を低下させるとされてきたが、これ
らはγ相が１５％以下の場合であり、本発明のような低
Ｃｒ領域では、γ相自身の再結晶、γ相の析出によるγ
相近傍のα相の再結晶化が容易になり、熱延ままで微細
再結晶粒が得られしたがって、熱延板焼鈍や焼鈍なしで
もＦ値、リジング特性が向上する。

第３図は１０００〜１２５０℃の通常行なわれる熱延加
熱時に生成するγ相の量とＣｒ、　　Ｃ，Ｎとの影響を
調べたものである。γ相の析出はＣｒｌの増加に伴い減
少し、（Ｃ＋Ｎ）量の増加に伴って増加する。γ相の析
出の最も少ない１０００　’ｃ油加熱おいても、Ｃｒ１
ｌが１２％以下であれば（Ｃ＋Ｎ）量が０．００１％未
満でも１５％以上のγ相が析出するが、Ｃｒ１ｌが１２
％を超えるとｃｌに応じて（Ｃ＋Ｎ）の量を増さないと
γ相の量が１５％以上にならず、Ｃｒ１ｌが１５％では
（Ｃ＋Ｎ）ｆｆｌが０．０１％以上必要である。

第４図は低Ｐ、低Ｓの９％Ｃｒ鋼の冷延焼鈍板の耐食性
と０量との関係を示したものである。０呈が３０ｐｐＨ
以下になると耐食性が著しく向上する。

すなわち、・従来の高純鋼で行なわれている低Ｐ。

低Ｓに加えて低０化することにより、９％Ｃｒ鋼でもＳ
Ｏ３４３０と同等の耐食性が得られる。

第５図は低Ｐ、低０化した１１％Ｃｒ鋼について、冷延
焼鈍板の耐食性とＣｕ、　　Ｓとの関係を示したもので
ある。Ｓ量が０．０１０％以下でかつＣｕ量がＳ量×４
０以上の場合に耐食性が著しく向上する。

これはＣｕがＳと結びつき耐食性を劣化させるＭｎＳに
代って不溶性のＣｕＳ介在物を形成するためである。こ
の時のＣｕの必要量は４０ＸＳ量である。

第６図は低Ｐ、低Ｏ化した１１％Ｃｒ鋼の耐食性に及ぼ
すＴｔ、　　Ｓの影響を調べたものであり、ＴｉはＣｕ
同様、ＴｉをＳｌに伴って添加することにより耐食性を
著しく向上させる。これはＣｕの場合と同様ＴｉＳを形
成するためである。この時のＴｉの必要量は２０ＸＳ量
以上である。また、Ｎｉ＋　Ｍｏ＋　Ｎｂ＋　Ｖ。

Ｚｒについても、Ｔｉ、　Ｃｕと同様の傾向を示し、そ
の必要量はＮｉ、　Ｍｏでは４０ＸＳｌｆｔ以上、Ｎｂ
、　Ｖ、　Ｚｒでは２０ＸＳ量以上である。

第７図は低Ｐ、低Ｓ、低Ｃ９低Ｎ化した１３Ｃｒ鋼のＦ
値、リジング特性に及ぼすＴｉ量との関係を示したもの
である。↑ｆｉｌを増すことにより、Ｆ値、リジング特
性が著しく向上する。Ｔｉを添加すると、熱延時のγ相
の世が減少するにもかかわらず加工性が向上しており、
これはＴｉＮ、　Ｔｉ（ＣＮ）が析出し、熱延後の結晶
粒が微細化するためである。このような効果はＮｂ、　
Ｚｒ＋　　Ｖ＋　　Ｂｔ　Ｍｏについても同様に成り立
つ。このため、Ｔｉ、　Ｎｂ、　Ｚｒ、　　Ｖ、　Ｂ、
　Ｍｏを添加した場合には第１図のＣｒと（Ｃ＋Ｎ）と
の関係が不要になる。

以上のように、低Ｐ、低Ｓに加えて低０化することによ
り耐食性は著しく向上し、９％Ｃｒ鋼でも５ｔｌＳ　４
３０と同等の耐食性が得られる。またＣｒ５１に応じて
Ｃ，Ｎを積極的に利用することにより熱延加熱時のγ相
の量を活用することで、熱延板焼鈍あるいは焼鈍の低温
短時間化、さらには焼鈍を全（省略するなど製造条件に
あまり影響されずに高加工性が得られる。また、Ｃｕ、
　Ｎｉ、　Ｔｉ、　Ｍｏ、　Ｎｂ。

Ｖ、ＺｒはＳ量に応じた量以上添加することにより耐食
性を向上させる。また、？＋、　Ｍｏ＋　Ｎｂ、　　Ｖ
＋　Ｚｒ。

Ｂのような炭窒化物形成元素を添加するとγ相の量が１
５％以下でも著しい高加工性の鋼が得られる。このよう
な発明は加工性及び耐食性の優れたフェライト系ステン
レス鋼を安価に供給するために極めて画期的であり、大
きな効果を発揮するものである。

以下に本発明における各成分の限定理由について述べる
。

Ｃは低Ｐ、低Ｓ、低０ベースでは、加工性、耐食性に対
し有害ではなく、熱延時に生成するγ相を増加させるた
めリジング特性を著しく向上させる。しかし、過剰に含
有すると熱延ままの硬さを増大させるとともに、冷延焼
鈍板の延性を劣化させるためＣの範囲を０．０７０％以
下とした。

Ｓｉは脱酸に必要な元素であり、低Ｐ、低Ｓ、低０ベー
スでは耐食性を向上させる。しかし、過剰に含有すると
、熱延時のγ相が減少しりジング特性が劣化する。この
ため、上限を３．０％とした。

Ｍｎは脱酸に必要な元素であり、低Ｐ、低Ｓ、低Ｏベー
スでは耐食性に対する影響は小さく、熱延時のγ相を生
成するのに有効な元素である。しかし、過剰に含有する
と熱延ままでの硬さを増大させるため、その範囲を０．
０３〜５．０％とした。

Ｐは耐食性及び、ｆ値を劣化させる元素であり、上限を
０．０２０％とした。

Ｓは耐食性、１値及び延性を劣化させる元素であり、特
に耐食性に対して有害であり、その上限を０．０Ｑ１０
％とした。

Ｃｒはフェライト系ステンレス鋼では不可欠の元素であ
り、低Ｐ、低Ｓ、低Ｏベースでは９％以上で耐食性を大
巾に向上する。しかし、多量に含有すると熱延時のγ相
が城少し、加工性が劣化するとともに、コスト高になる
。このため、その範囲を９．０−１５．０％とした。

Ａ１は脱酸に有効な元素であり、冷延焼鈍板の降伏点、
降伏点伸びを低下させる。しかし、多■に含有すると、
熱延時のγ相が減少し、リジング特性が劣化する。この
ため、その範囲を０．２％以下とした。

ＮはＣと同様の効果があり、低Ｐ、低Ｓ、低Ｏベースで
は、加工性、耐食性に対し有害でなく、熱延時に生成す
るγ相を増加させるためリジング特性を著しく向上させ
る。しかし、過剰に含有すると、熱延ままの硬さを増大
させるとともに、冷延焼鈍板の延性を劣化させるためＮ
の範囲を０．１５％以下とした。

Ｃ＋Ｎ含有量は、Ｃｒ含有量に応じて第１図のａ（９，
０）、ｂ（１２，Ｏ）、ｃ（１５，０，０１）。

ｄ（１５，０，２０）、ｅ（９，０，１０）の各点を結
ぶ直線で囲まれた斜線部の範囲とする＊　Ｃｒ１ｌが１
２％を超える場合は、前述のように、１０００°Ｃ加熱
時におけるγ相析出量が１５％以上となる条件として、
Ｃ十Ｎ含有量は０．００１％以上必要となり、その下限
値はＣｒ１ｌ１５％における下限値０．０１％までＣｒ
ｌの増加とともに直線的に増加する。　Ｃｒ量が１２％
以下の場合は、Ｃ＋Ｎ含有量が０．００１％未満でも、
１０００°Ｃ加熱時におけるγ相析出量が１５％以上と
なる。一方、Ｃ＋Ｎ含を量が過多になると、熱延加熱時
のγ量が飽和するとともに熱延ままの状態の硬さが著し
く高くなるのでＣｒ量に応じてＣ＋Ｎの上限を定めた。

すなわち、Ｃ十Ｎの上限値は、Ｃｒ１ｉ９％のときの０
．１０％−から、ＣｒＮ１３％のときの０．２０％まで
Ｃｒｉの増加とともに直線的に増加する。

０は低Ｐ、低Ｓベースでは耐食性を著しく劣化させる。

このため上限を０．００３０％とした。

Ｃｕ、　Ｎｉは低Ｐ、低０ベースで耐食性を向上させる
。その効果はＳ量の４０倍以上で発揮される。

またこれらの元素は熱延時のγ相を増加させ、加工性を
向上する。しかし、多量に含むとその効果が飽和すると
ともにコスト高になるため、その範囲を４０×Ｓ〜２．
０％とした。

Ｍｏｌ　Ｔｉ、　Ｎｂ、　Ｖ、　Ｚｒ、　Ｂはいずれも
熱延時のγ相を減少させるが、炭化物、又は窒化物を形
成し、熱延後の結晶粒を微細化するため加工性を向上さ
せる。又、Ｍｏｌ　ＴＬ　Ｎｂ＋　Ｖ＋　Ｚｒについて
は低Ｐ。

低Ｓ、低０ベースでの耐食性を向上させ、その効果はＭ
ｏではｓｌの４０倍以上、Ｔｔ＋　Ｎｂ＋　　Ｖ＊　Ｚ
ｒではＳ量の２０倍以上で発揮される。しかし、これら
の元素を多量に含むとその効果が飽和するとともに、コ
スト高になるため、その範囲を、ＭＯでは４０×Ｓ〜２
．０％、Ｔｊ＋　Ｎｂ＋　　Ｖ＋　Ｚｒでは２０×Ｓ〜
０．５％、Ｂでは０．０１０％以下とした。

以下に本発明の実施例について述べる。

第１表に示した本発明鋼と比較鋼として、低Ｃ−１３Ｃ
ｒ鋼、ＳＵＳ　４３０を通常のステンレス鋼の溶製法に
従って溶製した。尚、本発明鋼は取鍋でのＣａ系のフラ
フクスの吹き込み、＾ｌによる十分な脱酸を行って低Ｐ
、低Ｓ、低０化した。このようにして溶製した鋼を通常
の熱間圧延、熱延板焼鈍を施こした後１回冷延工程によ
りＱ、７　龍の冷延薄板とした。これらの薄板の特性を
第２表に示した。

本発明鋼は従来鋼隘１３のＳＯ３４３０に比較し加工性
がすぐれ耐食性も同等もしくはそれ以上の特性を示した
。

第２表　実施例に示した鋼の材質特性

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による綱のＣｒ１ｌと（Ｃ＋Ｎ）量との
関係を示した領域図、第２図は９〜１７％Ｃｒ鋼を１０
００〜１２５０℃で熱延時に加熱した時の冷延焼鈍板の
りジング高さ、ｆ値に及ぼす熱延加熱時のγ相の量の影
響を示した図、第３図はフェライト系ステンレス鋼を１
０００〜１２５０℃で熱延時に加熱した時に生成するγ
相の量に及ぼすＣｒ、　（Ｃ−）　Ｎ）　ｍ、熱延加熱
温度の影響を示した図、第４図は低Ｐ、低Ｓ９％Ｃｒ鋼
の冷延焼鈍板において、ＮａＣｌを使用して作成したＣ
ｆｆ−１５００ｐｐｍ溶液中３５°Ｃ３脱気条件で測定
した孔食電位、０．５％ＮａＣ１液をＪＩＳ　Ｚ　２３
７１の塩水噴霧試験に準拠して２４時間噴霧した場合の
発話程度に及ぼすＯｌの影響を示した図、第５図は低Ｐ
、低０１１％Ｃｒ１ｉｉｌの冷延焼鈍板に０．５％Ｎａ
Ｃ１液をＪＩＳ　Ｚ　２３７１の塩水噴霧試験に準拠し
て２４時間噴霧した場合の発話程度に及ぼすＣｕ、Ｓ量
の影響を示した図、第６図は低Ｐ、低０１１％Ｃｒ鋼の
冷延焼鈍板に０．５％ＮａＣ１液をＪＩＳ　Ｚ　２３７
１の塩水噴霧試験に準拠して２４時間噴霧した場合の発
話程度に及ぼすＴｉ、　　Ｓｆｉの影響を示した図、第
７図は低Ｃ，Ｎ。 Ｐ、Ｓ、０１３％Ｃｒｗ４を１２００°Ｃで熱延時に加
熱した時の冷延焼鈍板のりジング高さ、７値に及ぼすＴ
ｉＭの影響を示した図である。 第１図における記号： Ｏ：　９％Ｃｒ鋼 △１１％Ｃｒ鋼 ロ：１５％Ｃｒ鋼 ×：１７％Ｃｒ鋼 第５図及び第６図における記号 ◎：発銹ラうクＡ：発銹なし 糞：　　〃　　Ｇ　全面発錆 Ｃ，（％ン モ　２　Ｚ （咬ごシ万−カロＳ誇のｒＯの量（ｏ／′０）Ｃｒ（％
） 第　４　図 θ　　　　　２０　　　４θ　　　　６０　　　　　ｌ
１９０　　　　１１０００（Ｐｐン 第５　図 Ｓ（７，） ７′／（別 昂　７　二 Ｔ４暢〕

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量百分率でＣ≦０．０７％、Ｓｉ≦３．０％、
   Ｍｎ：０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ≦０
   ．００１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ａｌ≦０．
   ２％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．００３０％を含有し、
   残部はＦｅ及び不可避元素からなり、かつＣｒ、Ｃ、Ｎ
   が第１図のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各点を結ぶ直線に囲ま
   れた斜線部にあらわされる関係を満たすことを特徴とす
   る加工性及び耐食性の優れたフェライト系ステンレス鋼
   。
2. （２）重量百分率でＣ≦０．０７％、Ｓｉ≦３．０％、
   Ｍｎ：０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ≦０
   ．００１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ａｌ≦０．
   ２％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．００３０％、これに加
   えて、Ｎｉ、ＣｕをＳ量に応じて、４０×Ｓ〜２．０％
   の範囲で１種又は２種含有し、残部はＦｅ及び不可避元
   素からなり、かつＣｒ、Ｃ、Ｎが第１図のａ、ｂ、ｃ、
   ｄ、ｅの各点を結ぶ直線に囲まれた斜線部にあらわされ
   る関係を満たすことを特徴とする加工性及び耐食性の優
   れたフェライト系ステンレス鋼。
3. （３）重量百分率でＣ≦０．０７％、Ｓｉ≦３．０％、
   Ｍｎ：０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ≦０
   ．００１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ａｌ≦０．
   ２％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．００３０％、これに加
   えて、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、ＢをＭｏについて
   は４０×Ｓ〜２．０％、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒについて
   は２０×Ｓ〜０．５％、Ｂについては≦０．０１０％の
   範囲で１種又は２種以上含有し、残部はＦｅ及び不可避
   元素からなることを特徴とする加工性及び耐食性の優れ
   たフェライト系ステンレス鋼。
4. （４）重量百分率でＣ≦０．０７％、Ｓｉ≦３．０％、
   Ｍｎ：０．０３〜５．０％、Ｐ≦０．０２０％、Ｓ≦０
   ．００１０％、Ｃｒ：９．０〜１５．０％、Ａｌ≦０．
   ２％、Ｎ≦０．１５％、Ｏ≦０．００３０％、これに加
   えて、Ｎｉ、ＣｕをＳ量に応じて４０×Ｓ〜２．０％の
   範囲で１種又は２種含有し、さらにＭｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、
   Ｖ、Ｚｒ、ＢをＭｏについては４０×５〜２．０％、Ｔ
   ｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒについては２０×Ｓ〜０．５％、Ｂ
   については≦０．０１０％の範囲で１種又は２種以上含
   有し、残部はＦｅ及び不可避元素からなることを特徴と
   する加工性及び耐食性の優れたフェライト系ステンレス
   鋼。