JPH02182862A - 電解研磨特性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼板およびオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板 - 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、電解研磨仕上げして使用される化学反応容
器、冷凍機用容器、カーブミラー等の表面光沢度や平滑
さを重要視する製品の用途に好適なオーステナイト系ス
テンレス網板およびこのステンレス鋼板を用いたクラツ
ド鋼板に関する。

（従来の技術） ステンレス鋼板の表面研磨に関しては、特公昭５１−５
８２２号、特開昭５６−９４００号、特公昭５７−１０
２２号および特開昭６１−３０３２８号各公報に記載の
あるように電解研磨方法についての技術開発が盛んであ
る。

ステンレス鋼板の電解研磨は、通常対象とする面を機械
研磨したのち実施され、次いで鋼種、仕上面の特性等を
考慮して、電解溶液の組成、添加剤、温度等を決めた特
定の電解溶液中で、板表面の凹凸の凸部を選択的に溶解
し、平滑にするものである。

この方法によれば機械研磨面よりも表面粗さが小さくな
ることの他、機械研磨時に表面に導入された加工層を除
去することができる利点がある。

すなわち、歪のない表面にステンレス鋼特有の耐食性皮
膜が形成されるため、その耐食性皮膜はきわめて安定な
ものとなる。

最近耐食性皮膜の形成や研磨面の平滑性などに関係して
、電解研磨面の仕上げに対する要求が厳しくなってきて
、電解研磨によって平滑な表面の得られる、すなわち電
解研磨特性の優れたステンレス鋼板の開発が要望されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） そこでこの発明は、電解研磨によって表面欠陥のない平
滑表面を容易に得ることのできる電解研磨特性の優れた
オーステナイト系ステンレス鋼板およびオーステナイト
系ステンレスクラッド鋼板を提供しようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 発明者らはステンレス鋼板の電解研磨面における不均質
部分を詳細に調査した結果、次の２種類の欠陥があるこ
とを見い出した。すなわち、（１）まだら模様 電解研磨面を目視観察した場合、光沢が不均一でまだら
模様にみえる欠陥を指す。

（２）ピット状欠陥 目視観察では判別できないような穴で、サブミクロンの
オーダーで表面品質をコントロールする必要がある場合
に解消すべき欠陥である。

発明者らは上記した表面欠陥の発生とステンレス鋼の合
金成分との関係を詳細に検討したところ、まずまだら模
様はＥｐ・３４　Ｘ　（（％Ｃ〕＋〔％Ｎ〕）＋０．７
　Ｘ　（（％Ｓｔ）　＋　（％Ｍｎ）　）　＋　（％Ｃ
ｒ）＋２×〔％Ｎｉ）と、また電解ピットは酸素量と密
傍に関係することを知見し、この発明を完成するに至っ
た。

すなわちこの発明は Ｃ：　０．０２５　ｗｔχ（以下単に％で示す）以下、
Ｓｔ　：　１．０％以下、 Ｍｎ　：　２．０％以下、 Ｃｒ　：　１７．０〜１９．０％、 Ｎｉ　：　８．４〜１３．０％、 Ａｌ　：　０．０３０％以下、 Ｎ　　：　０．００５〜０．１％および０　　：　０．
００４０％以下 を下記式で示されるＥｐ値が３９以上を満足する範囲に
て含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする電解研磨特性の優れたオーステナイト系
ステンレス鋼板、 記 Ｅｐ＝３４Ｘ　（（％Ｃ〕十〔％Ｎ）　）　ｘＯ，７ｘ
（〔％Ｓｉ）　　＋　（％Ｍｎ）　）　　＋　　（％Ｃ
ｒ〕　＋２×　〔％Ｎｉ）およびこのオーステナイト系
ステンレス鋼板を合わせ材とし、溶接構造用鋼を母材と
してなることを特徴とするオーステナイト系ステンレス
クラッド鋼板である。

さて電解研磨面のまだら模様を光沢度計で調べると光沢
度が１２００と高い部分と８００程度の低い部分とがあ
り、この光沢度の低い部分を光学顕微鏡で詳細に観察す
ると結晶粒の一部分に表面粗さの大きい面がみられ、こ
の凹凸の著しい部分が反射率を低下させ、その結果まだ
ら模様を呈することが判明した。

さらに電解研磨後のまだら模様の発生とステンレス鋼板
の合金成分との関係について調べた結果を第１図に示す
ように、Ｅｐ・３４　Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）　＋０．７　Ｘ　
（Ｓｉ＋Ｍｎ）　＋Ｃｒ＋　２　ＸＮｉで表わされるＥ
ｐの値が３９以上になるとまだら模様が発生することが
わかった。なお第１図は種々の組成になるオーステナイ
ト系ステンレス鋼板に対して、エメリー紙で１１１２０
０研磨したのち（リン酸＋硫酸）混合液中の電解研磨を
施した後の鋼板表面を目視によって観察した結果を示し
た。

一方、電解研磨面に発生したビット状欠陥は酸素量と相
関がみられる。すなわちビット状欠陥の発生個数と酸素
含有量との関係を第２図に示すように、ビット状欠陥の
発生防止には酸素量を４０ｐｐｍ以下にすることが有効
である。なお第２図は第１図の場合と同様に電解研磨を
施した後、倍率１０の拡大鏡を用いてビット状欠陥の発
生数を調べた結果について示した。

ところでオーステナイト系ステンレス鋼は耐食性に優れ
ているが、普通鋼に比べて高価でまた耐力が低いという
特徴がある。そこで高い耐食性とともに強度が要求され
る容器等ではステンレスクラッド鋼板が多用されている
。中でも溶接構造用鋼を母材とするステンレスクラッド
鋼板は母材の強度、じん性を確保するために、仕上温度
を８５０°Ｃ以下に制御して、熱間圧延を施したまま使
用に供したり、焼入れ一焼戻しく６５０°Ｃ以上）処理
を施して使用することがある。このような処理を経たス
テンレスクラッド鋼板においても、そのステンレス鋼板
面に電解研磨によるまだら模様が発生して問題となる。

この現象を詳細に調べたところ、オーステナイト系ステ
ンレス鋼を６５０〜８５０°Ｃの温度域に加熱した際に
結晶粒界へ炭化物が析出することが原因であることを新
たに見出した。そこで上記の問題を回避するには、Ｃ含
有量を制限することが肝要になる。

以上のように、オーステナイト系ステンレス鋼板の電解
研磨面に発生するまだら模様、ビット状欠陥を回避する
には、それぞれＥｐ値、酸素量および炭素量を特定範囲
に制御する必要があることがわかった。

（作　用） 次にこの発明の各成分組成範囲の限定理由について述べ
る。

Ｃ：　０．０２５％以下 Ｃはオーステナイト安定元素であり、またＥｐ値を大き
くするのに効果があるが、０．０２５％より多く含有す
ると熱間圧延温度が７００°Ｃ〜８５０℃になった場合
、あるいは６５０〜８５０″Ｃの温度域に再加熱された
場合に粒界に炭化物を生成し電解研磨特性を低下させる
。一方電解研磨特性そのものの向上ならびにクラツド鋼
の熱処理を考慮すると含有量は少ない方がよく、上限の
み０．０２５％以下に制限した。

Ｓｔ　：　１．０％以下 Ｓｔは脱酸するために必要な元素であるが多く含有する
と熱間加工性を低下させるため、上限を１．０％とした
。なお下限は脱酸のために０．１％以上とすることが望
ましい。

Ｍｎ　：　２．０％以下 Ｍｎはオーステナイトを安定化し、Ｅｐ値を大きくする
のに有効であるが多く含有すると製造時脱スケール性が
低下するため上限を２．０％とした。なお下限はＭｎＳ
としてＳを固定するために０゜１％以上とすることが望
ましい。

Ｎｉ　：　８．４〜１３．０％ Ｎｉはオーステナイト形成元素があり、またＥｐ値を大
きくするのに有効でＮｉが少ないとＥｐ値が小さくなり
、電解研磨特性が劣化するため、下限を８．４％とした
。一方Ｎｉの含有量が多くなるとともに経済性が低下す
るため上限を１３．０％とした。この範囲のＮｉ量であ
っても、Ｅｐ値を３９以上に保ちつつ、経済性を確保す
るには９．０〜１０．０％であることがより好ましい。

Ｃｒ　：　１７．０〜１９．０％ Ｃｒは耐食性を確保するには１７．０％は必要で、−方
高温加熱時のδ量を少なくするために上限は１９％とす
る。

Ａｌ　：　０．０３０％以下 ＡＩは強力な脱酸剤であり、鋼中酸素量を下げるのに有
効であるが、多量の添加はＡｂ０３介在物が多くなりす
ぎるため上限を０．０３０％に制限した。

この範囲のＡＩ量であっても鋼中介在物をより一層少な
くするために含有量を０．０１〜０．０２５％とするこ
とが好ましい。

０　：　０．００４０％以下 鋼中の酸素量は鋼中の非金属介在物量と比例している。

そこで第２図に示したようにピット状欠陥の低減を有効
に行うためには上限を０．００４０％にすることが必要
である。

さらに合金成分の含有量が上記範囲であっても第１図に
示したように、Ｅｐ値が３９未満になる場合には電解研
磨特性が低下する。したがって、良好な電解研磨特性を
得るためには上記成分範囲に加えてＥｐが３９以上であ
ることが必要である。

なお不可避的不純物としてはＰやＳがあり、それぞれ次
の範囲に抑制することが好ましい。

Ｐ：熱間加工性を低下させる元素であるため上限を０．
０４０％に制限した。

Ｓ：Ｍｎと結合してＭｎＳを形成する。ＭｎＳは電解研
磨時に溶解、脱落してピット状欠陥の発生原因の一つと
なるため、上限を０．００５％に制限した。

上述した成分組成よりなるステンレス鋼は、常法に従う
処理によって製品とする。

すなわち、電気炉あるいは転炉にて溶製した鋼を必要に
応じて、ＲＨ，ＶＯＤ、　ＡＯＤ装置などの脱ガス、脱
炭装置を用いて精錬し、それを注入もて鋼塊あるいはス
ラブにする。ついでそれら鋼塊あるいはスラブを加熱、
圧延して所定の形状の鋼板とし、目的に応じた熱処理を
施したのち、脱スケールして機械研磨−電解研磨を経て
製品とする。

また高耐食性および強度が要求される容器等ではステン
レスクラッド鋼板として使用される。クラツド鋼の母材
は容器製作時の溶接を考慮して溶接構造用鋼とし、合わ
せ材のステンレス鋼は上述したオーステナイト系ステン
レス鋼を用いる。

なおりラッド鋼の製造方法は溶接組立でも鋳ぐるみでも
よいが、経済性を考慮すると鋳ぐるみ法が好ましい。こ
こで圧延や熱処理には特に制限を設けない。

（実施例） 実施例１ 表１に示す成分になるオーステナイト系ステンレス鋼を
溶製したのち、加熱−熱間圧延をくり返し、１０ｍｍ厚
の鋼板とした。これら鋼板に９３０°Ｃおよび１１００
°Ｃで熱処理を施してから鋼板表面の酸化スケールを除
去したのち、エメリー紙で雲１２００までの機械研磨仕
上げを行った。

次いで機械研磨面を洗浄したのち、一般に用いられてい
る電解研磨液である（リン酸＋硫酸）混合液中で電流密
度５　Ａ／ｄＩ１１”の条件で、５分間の電解研磨を行
った。

かくして得られた電解研磨面について光沢度およびピッ
ト状欠陥の数を評価した。その結果を表１に併記する。

表２から、この発明に従う鋼板は熱間圧延のままおよび
９３０°Ｃ，１１００°Ｃの熱処理材ともに光沢度が高
く、またピット状欠陥の発生個数も低く、電解研磨特性
が優れていることがわかる。

実施例２ 表１のＮα１．Ｎα３．Ｎα４およびＮｃＬ７に示した
成分の板厚７０ｍｍのステンレス鋼厚板を、第３図に示
すように鋳型内に吊り下げ、その鋳型内にＳＰＶ　３６
（ＪＩＳ　Ｇ３１１５）に従う組成の溶鋼を注入し、ス
テンレス鋼厚板を鋳包んだ。次いでこの鋳包み鋼塊を１
２８０“Ｃに加熱後圧延し、ステンレス鋼の合わせ材と
５ＰＶ３６　Ｍの母材を接合させ、クラツド鋼のスラブ
とした。このクラツド鋼スラブを再加熱後再圧延して、
板厚１０ｍｍのステンレス鋼クラツド板を製造した。そ
の後合わせ材であるステンレス鋼の表面の酸化スケール
を除去したのち、エメリー紙で＃１２００までの機械研
磨を施した。機械研磨面を脱脂、洗浄したのち、（リン
酸十硫酸）混合液中で電流密度５　Ａ／ｄｍ”の条件で
５分間電解研磨を施した。かくして得られた電解研磨面
について光沢度およびピット状欠陥の発生状況を評価し
た。

結果を表２に示す。

＊）発生率 錦宰）光沢度計 （％） 入射角２０°で測定 その 表２から、この発明に従うステンレス鋼を合わせ材とす
るクラツド鋼は従来鋼に比べて、優れた電解研磨特性を
有していることがわかる。

（発明の効果） この発明による成分組成になるステンレス鋼板は通常汎
用されている（リン酸＋硫酸）溶液を用いた電解研磨に
おいてさえも、良好な仕上がり状態が得られ、したがっ
てこの発明に従う鋼板を電解研磨処理に供すれば、従来
電解研磨むらが発生していたような電解条件においても
良好な研磨面が得られる。とくにピット状欠陥の発生率
を低く抑えることができるため、表面の平滑性が要求さ
れる反応容器用材料として最適である。

さらにステンレス鋼の合金成分をこの発明の範囲内に制
限することによりクラツド鋼板の製造方法に依存するこ
となく、良好な電解研磨面を有するステンレスクラッド
銅板を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電解研磨面のまだら模様の発生率とＥｐ値の関
係を示すグラフ、 第２図は電解研磨面のピット状欠陥の発生率と鋼中酸素
量の関係を示すグラフ、 第３図は鋳包みクラツド鋼を製造する際の鋳包み状況を
説明する模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０２５ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１７．０〜１９．０ｗｔ％、 Ｎｉ：８．４〜１３．０ｗｔ％、 Ａｌ：０．０３０ｗｔ％以下、 Ｎ：０．００５〜０．１ｗｔ％および Ｏ：０．００４０ｗｔ％以下 を下記式で示されるＥｐ値が３９以上を満足する範囲に
   て含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるこ
   とを特徴とする電解研磨特性の優れたオーステナイト系
   ステンレス鋼板。 記 Ｅｐ＝３４×（〔％Ｃ〕＋〔％Ｎ〕）＋０．７×（〔％
   Ｓｉ）＋〔％Ｍｎ〕）＋〔％Ｃｒ〕＋２×〔％Ｎｉ〕 ２、Ｃ：０．０２５ｗｔ％以下、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１７．０〜１９．０ｗｔ％、 Ｎｉ：８．４〜１３．０ｗｔ％、 Ａｌ：０．０３０ｗｔ％以下、 Ｎ：０．００５〜０．１ｗｔ％および Ｏ：０．００４０ｗｔ％以下 を下記式で示されるＥｐ値が３９以上を満足する範囲に
   て含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなるオ
   ーステナイト系ステンレス鋼を合わせ材とし、溶接構造
   用鋼を母材としてなることを特徴とするオーステナイト
   系ステンレスクラッド鋼板。 記 Ｅｐ＝３４×（〔％Ｃ〕＋〔％Ｎ〕）＋０．７×（〔％
   Ｓｉ〕＋〔％Ｍｎ〕）＋〔％Ｃｒ〕＋２×〔％Ｎｉ〕