JPH0239583B2

JPH0239583B2 -

Info

Publication number: JPH0239583B2
Application number: JP60186990A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hirahara; Shozo Fujama; Hisashi Kondo; Kenji Yokoyama; Masahiro Aoki; Masaki Nokoya
Original assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 1985-08-26
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1990-09-06
Also published as: JPS6289848A

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞この発明は、ヤング率が高く、熱間加工性が良
好で、かつ溶接後の溶接部強度の劣化しない車輌
用高強度高耐食性２相ステンレス鋼に関するもの
である。＜従来技術並びにその問題点＞近年、省力・省エネルギーの観点から車輌の無
塗装化・軽量化が強く叫ばれるようになり、高強
度ステンレス鋼材の使用による材料の薄肉化が推
進されているが、これらに対処するため、現在で
は主としてSUS301低炭素材を中心にSUS304及
びSUS201等の準安定オーステナイト系ステンレ
ス鋼ハード材の使用が一般化している。しかしながら、これらSUS301で代表される準
安定オーステナイト系ステンレス鋼ハード材は、
冷間圧延（調質圧延）により加工誘起マルテンサ
イトを発生させて高強度を得るものであるので冷
間圧延を施すことによるヤング率の劣化は否め
ず、従つて材料のたわみ量も必然的に大きくなる
ことから、車輌材として使用する場合には強度値
で計算される以上に肉厚を厚くする必要があり、
十分に満足し得る軽量化を図ることができないの
が実情であつた。しかも、これらの準安定オーステナイト系ステ
ンレス鋼は冷間圧延により所望強度を確保してい
るため溶接後の溶接部強度が著しく低下するもの
であり、このため補強材を使用するか或いは材料
の肉厚を厚くすることを余儀なくされていて、こ
の点でも車輌の軽量化には十分好ましい材料とは
言えなかつた。このように、車輌用材料として現在使用されて
いるSUS301，SUS304及びSUS201ステンレス鋼
ハード材には、ヤング率の低下や溶接部強度の劣
化と言う未解決の大きな問題が存在していたので
ある。＜問題点を解決するための手段＞本発明者等は、現在の車輌用鋼材にみられる上
述のような問題点を踏まえ、ヤング率低下の原因
となる調質圧延等の冷間圧延を施さなくても車輌
用材料に要求される強度、伸び、並びに耐食性を
十分に兼備し、しかも車輌用材製造において不可
欠な熱間加工性並びに溶接部強度も十分な高強度
ステンレス鋼材を提供すべく研究を行つた結果、
以下(a)〜(f)に示す如き知見が得られたのである。即ち、 (a) 現在、前記オーステナイト系ステンレス鋼の
ほかにも様々なステンレス鋼が知られている
が、これらの中でも、フエライト相とオーステ
ナイト相の２相を有する２相系ステンレス鋼
は、調質圧延を施さなくても十分に高い強度と
伸びとを兼ね備えており、更に溶接部の強度劣
化もなく、母材と殆んど同じ溶接部強度が極く
普通のステンレス鋼溶接によつて容易に実現で
きること。第１図は、ステンレス鋼の組織と引張強さ及
び伸びとの関係を示す線図であるが、該第１図
からもフエライト相とオーステナイト相から成
る２相ステンレス鋼が強度と伸びとのバランス
がとれており、かつ車輌用鋼材として十分な80
Kgｆ／／mm²以上の引張強さを示すことが明らか
である。なお、第１中の記号「Ａ」はオーステ
ナイト相を、記号「Ｍ」はマルテンサイト相
を、そして記号「Ｆ」はフエライト相をそれぞ
れ示す。 (b) 上記フエライト・オーステナイト２相ステン
レス鋼のヤング率は、式 Ni bal値＝−1.1｛Cr（％）＋1.5×Si（％）＋0.5×N
b（％）＋Mo（％）｝＋30｛Ｃ（％）＋Ｎ（％）｝＋0.5×Mn（％）＋0.3×
Cu（％）＋Ni（％）＋8.2 で算出されるNi bal値によつて大きく左右さ
れるものであり、該Ni bal値を極力小さく調
整することによつて車輌用鋼材として十分満足
できるヤング率が確保できること。なお、以
降、成分割合を表わす％は重量％とする。第２図は、フエライト・オーステナイト２相
ステンレス鋼のNibal値とヤング率との関係を
示す線図であるが、該第２図からもNi balを
−６以下に調整することがヤング率：18000Kg
ｆ／mm²以上を確保できることが明らかである。 (c) しかし、フエライト・オーステナイト２相ス
テンレス鋼の伸びはNi bal値が大きくなるほ
ど改善されること。第３図は、フエライト・オーステナイト２相
ステンレス鋼のNi bal値と伸びとの関係を示
す線図であるが、該第３図からもNi bal値を
−12以上に調整することで伸び：20％以上を確
保できることが明らかである。 (d) 従つて、ヤング率及び伸びの両者を考慮して
Ni bal値を調整することにより、ヤング率並
びに伸びが共に良好で、溶接部強度の劣化しな
い車輌用高強度２相ステンレス鋼が得られるこ
と。 (e) 前記フエライト・オーステナイト２相ステン
レス鋼にMoを添加すると、該ステンレス鋼の
耐食性、特に非酸化性酸に対する耐食性、耐孔
食性並びに耐すき間腐食性が一層向上するこ
と。 (f) しかも、前記フエライト・オーステナイト２
相ステンレス鋼に希土類元素、Mg，Ｂ及びCa
のうちの１種以上を微量添加すると、該ステン
レス鋼の熱間加工性が一層向上すること。 (g) 更に、Moや、希土類元素、Mg，Ｂ及びCa
のうちの１種以上を添加した上記フエライト・
オーステナイト２相ステンレス鋼にＮ添加或い
はＮとNbとの複合添加を行うと、該ステンレ
ス鋼の強度がより向上すること。この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、車輌用ステンレス鋼材を、Ｃ：0.05％以下、 Si：２超〜５％、 Mn：３超〜10％、 Cr：17〜22％、 Ni：１〜７％、 Cu：0.5〜３％、 Mo：0.5〜３％を含有し、かつ希土類元素：0.005〜0.040％、 Mg：0.005〜0.040％、Ｂ：0.001〜0.006％、 Ca：0.002〜0.010％のうちの１種以上を含むか、或いは更にＮ：0.04〜0.20％を Nb：0.05〜0.50％と一緒に複合で含有するとともに、残部がFe及
び不可避的不純物より成り、しかも Ni bal値＝−1.1｛Cr（％）＋1.5×Si（％）＋0.5×Nb
（％）＋Mo（％）｝＋30｛Ｃ（％）＋Ｎ（％）｝＋0.5×Mn（％）＋0.3×
Cu（％）＋Ni（％）＋8.2 なる式に従うNi bal値が〔−12〜−６〕である
２相ステンレス鋼で構成することにより、優れた
母材強度、ヤング率、耐食性、熱間加工性並びに
溶接部強度を確保せしめた点、に特徴を有するものである。次に、この発明の車輌用高強度２相ステンレス
鋼において、組成成分割合及びNi bal値を前記
の如くに数値限定した理由を詳述する。 (i) ＣＣ成分にはステンレス鋼の強度を向上させる
作用があり、この点からは好ましい元素ではあ
るが、Ｃ含有量が高くなると耐食性の劣化を招
くことから、Ｃ含有量は0.05％以下と定めた。 (ii) Si Si成分にはステンレス鋼の強度を向上させる
作用とともに、そのヤング率を改善する作用が
あるが、その含有量が２％以下では前記作用に
顕著な効果が得られず、一方、５％を超えて含
有させると鋼が硬化して伸びの劣化を招くこと
から、Si含有量は２％を超え５％以下の値と定
めた。 (iii) Mn Mn成分は比較的安価にオーステナイト相を
確保する作用があり、同様作用を有するNi量
を節減するためにも多量添加が好ましいもので
あるが、その含有量が３％以下ではオーステナ
イト相が著しく減少してフエライト単相となり
がちで、伸びの劣化を招く恐れがあり、一方、
10％を超えて含有させるとヤング率の劣化を招
くことから、Mn含有量は３％を超え10％以下
の値と定めた。 (iv) Cr Cr成分には、Siと同様、鋼の強度並びにヤ
ング率を改善する作業があるが、その含有量が
17％未満では所望の強度を確保することができ
ず、一方、22％を超えて含有させると伸びの劣
化が著しく、またはσ脆性も発生しやすくなる
ことから、Cr含有量は17〜22％と定めた。 (v) Ni Ni成分はオーステナイト相を確保するのに
極めて有効なものであり、所望の伸びを確保す
る意味からも１％以上の添加が必要であるが、
７％を越えて含有させると鋼のヤング率を著し
く劣化することから、Ni含有量は１〜７％と
定めた。 (vi) Cu Cu成分にはステンレス鋼の耐すき間腐食性
を著しく改善する作用があり、更にすき間腐食
を起点とした応力腐食割れの防止作用も大きい
が、その含有量が0.5％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方、３％を越えて含有
させるとNiと同様に鋼のヤング率を著しく劣
化することから、Cu含有量は0.5〜３％と定め
た。 (vii) Mo Mo成分には、鋼の耐食性、特に非酸化性酸
に対する耐食性、耐孔食性及び耐すき間腐食性
を改善する作用があるが、その含有量が0.5％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方、３％を越えて含有させるとσ相を析出して
脆化する傾向がみられる上、コスト的にも不利
になることから、Mo含有量は0.5〜33％と定め
た。第４図は、３種類のCr―Ni系ステンレス鋼
におけるMo含有量と孔食電位（40℃の0.5M
NaCl水溶液中）との関係を示したグラフであ
るが、該第４図からも、Mo含有量が３％以上
になると優れた耐食性を安定して確保できるこ
とが明瞭である。 (viii) 希土類元素、Mg，Ca及びＢこれらの成分には、ステンレス鋼の熱間加工
性を改善して、熱間圧延時や鍛造時のコーナー
割れや鋼板表面の割れ疵を抑制する作用がある
ので、単独又は２種以上の複合で含有せしめら
れるものであるが、それぞれの含有量が前記下
限値を下回る場合には上記作用に所望の効果が
得られず、一方、それぞれの含有量が前記上限
値を上回ると溶接割れ感受性を高めるなど、溶
接性劣化を招くようになることから、希土類元
素含有量を0.005〜0.040％、Mg含有量を0.005
〜0.040％と、Ｂ含有量を0.001〜0.006％と、そ
してCa含有量を0.002〜0.010％と、それぞれ定
めた。 (ix) ＮＮはステンレス鋼中に通常0.01％程度含まれ
ている不可避的な元素ではあるが、強力なオー
ステナイト生成元素であり、かつ侵入型元素で
あるためオーステナイト相を強化し、0.2％耐
力及び引張強さ等の強度向上作用を有してい
る。従つて、より高強度を必要とする場合に積
極添加がなされる元素であるが、Ｎ含有量が
0.04％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方、0.20％を越えて含有させると熱間加
工性の劣化が著しくなることから、Ｎ含有量は
0.04〜0.20％と定めた。 (x) Nb Nbは、Ｎとの複合添加により溶体化処理後
の鋼の結晶粒を微細化するとともにNbの析出
物を形成して0.2％耐力並びに引張強さを向上
する作用を有しているので、より高強度を必要
とする場合に添加・含有せしめられるものであ
るが、その含有量が0.05％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方、0.50％を越えて
含有させると鋼の硬化が著しくなり、冷延後の
加工性を劣化させることから、Nb含有量は
0.05〜0.50％と定めた。 (x) Ni bal値 Ni bal値は、第２図及び第３図で示される
如くヤング率改善には小さい方が望ましいが、
逆に伸びの改善にはその値が大きいほど好まし
い。そして、車輌用材としては、その加工性を
も考慮するとNi bal値〔−12〜−６〕が適正
であり、このように調整されたフエライト・オ
ーステナイト２相ステンレス鋼は優れたヤング
率と延性とを兼備し、車輌用ステンレス鋼材と
して好適であることから、Ni bal値は〔−12
〜−６〕と定めた。なお、この発明のフエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼の不可避不純物たるＳは、通常
に随伴される量程度であれば格別な不都合を生じ
ることがないが、該Ｓ含有量を特に0.002％以下
に規制すると鋼の熱間加工性が一層改善されるの
で強く推奨される手段である。次に、実施により比較例と対比しながらこの発
明を具体的に説明する。＜実施例＞まず、実験的小型高周波で10Kg角型鋼塊を溶
製し、これを加熱温度1250℃で50mm厚から６mm厚
にまで熱間圧延した後、1050℃での焼鈍、酸洗に
続いて、その機械的性質、耐食性、並びに熱間加
工性を調査した。なお、耐食性試験は25℃の〔２％FeCl₃＋0.1M
HCl〕水溶液中に48時間浸漬し、その腐食状況を
外観検査する方法を採用し、耐食性の評価は、

【表】

【表】 ×…烈しい孔食発生、 △…孔食多数発生、 □…孔食発生、〇…小孔食発生、 ◎…孔食発生なし、の５段階で実施した。また、熱間加工性の調査は、厚さ５mmのスラブ
を６mm厚にまで熱間圧延したときの、ミルエツジ
から２〜３mm深さのコーナー割れ発生の有無を観
察することによつて実施した。この結果を第２表に示す。第２表に示される結果からも明らかなように、
本発明鋼は従来鋼に比してヤング率、耐食性及び
熱間加工性において著しく優れていることがわか
る。なお、これとは別に溶接後の継手強度の測定
をも行つたが、該継手強度においても本発明鋼は
優れた値を示すことが確認された。＜総括的な効果＞以上説明した如く、この発明によれば、調質圧
延等の冷間圧延を施すことなく高い強度と伸びを
示す上、優れたヤング率、耐食性、並びに熱間加
工性を発揮し、車輌用素材として好適な２相ステ
ンレス鋼を提供することができるなど、産業上極
めて有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ステンレス鋼の組織と引張強さ及び
伸びとの関係を示すグラフ、第２図は、ステンレ
ス鋼のNi balとヤング率との関係を示すグラフ、
第３図は、ステンレス鋼のNi balと伸びとの関
係を示すグラフ、第４図は、ステンレス鋼のMo
含有量と孔食電位との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.05％以下、 Si：２％超〜５％、 Mn：３％超〜10％、 Cr：17〜22％、 Ni：１〜７％、 Cu：0.5〜３％、 Mo：0.5〜３％、を含有し、希土類元素：0.005〜0.040％、 Mg：0.005〜0.040％、Ｂ：0.001〜0.006％、 Ca：0.002〜0.010％、のうちの１種または２種以上、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有し、かつ、式：−1.1｛Cr（％）＋1.5×Si（％）＋0.5×Nb（％
）
＋Mo（％）｝＋30｛Ｃ（％）＋Ｎ（％）｝＋0.5×Mn（
％）
＋0.3×Cu（％）＋Ni（％）＋8.2、で算出されるNi bal値：−12〜−６、を満足することを特徴とする、ヤング率並びに熱
間加工性に優れ、かつ溶接部の劣化がない車輌用
高強度高耐食性２相ステンレス鋼。２Ｃ：0.05％以下、 Si：２％超〜５％、 Mn：３％超〜10％、 Cr：17〜22％、 Ni：１〜７％、 Cu：0.5〜３％、 Mo：0.5〜３％、を含有し、希土類元素：0.005〜0.040％、 Mg：0.005〜0.040％、Ｂ：0.001〜0.006％、 Ca：0.002〜0.010％、のうちの１種または２種以上、を含有し、さらにＮ：0.04〜0.20％、 Nb：0.05〜0.50％、を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有し、かつ、式：−1.1｛Cr（％）＋1.5×Si（％）＋0.5×Nb（％
）
＋Mo（％）｝＋30｛Ｃ（％）＋Ｎ（％）｝＋0.5×Mn（
％）
＋0.3×Cu（％）＋Ni（％）＋8.2、で算出されるNi bal値：−12〜−６、を満足することを特徴とする、ヤング率並びに熱
間加工性に優れ、かつ溶接部の劣化がない車輌用
高強度高耐食性２相ステンレス鋼。