JPH0240731B2 - - Google Patents

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JPH0240731B2
JPH0240731B2 JP62065772A JP6577287A JPH0240731B2 JP H0240731 B2 JPH0240731 B2 JP H0240731B2 JP 62065772 A JP62065772 A JP 62065772A JP 6577287 A JP6577287 A JP 6577287A JP H0240731 B2 JPH0240731 B2 JP H0240731B2
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JP
Japan
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stainless steel
weather resistance
film
less
sio
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JP62065772A
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JPS63235461A (ja
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Toshiro Adachi
Toshuki Furuki
Tsuguyasu Yoshii
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(発明の利用分野) 本発明は、耐発さび性に優れ、外装用に適した
BA(光輝焼鈍)仕上げステンレス鋼板の製造方
法に関する。 (従来の技術とその問題点) SUS430、SUS434、SUS304などのステンレス
鋼でBA(光輝焼鈍)仕上げしたステンレス鋼板
は表面光沢が良好で美麗な上、Cl-イオンやSO2
ガスに対して耐食性を有しているため内・外装の
装飾用途にさかんに用いられている。しかし、近
年の大気環境の悪化や使用者の発さびに対する要
求もきびしくなり、さらに耐候性向上の要望が高
まつている。一方同一成分の鋼であつても、BA
仕上げ後の耐候性に差がある場合がみられ、必ず
しも安定した耐候性が得られていないのが現状で
ある。 本出願人は先に、耐候性等の耐食性について
SUS434鋼と同等以上で、しかもコストは
SUS430に近い経済性を具備するフエライト系ス
テンレス鋼を新たに見いだし、特願昭55−152209
としてすでに特許出願してある。この鋼の最も特
徴的な点は、CrとCu量を適正に管理し、用途に
応じて若干量のNi、Mo、NbおよびTiをそれぞ
れ単独あるいは複合して添加することによつて、
耐候性の著しい改善をはかつたことにあつた。こ
の鋼は内・外装用材料として一段と優れたもので
あつた。しかしこの鋼のBA仕上げ材にもやはり
前述したようにBA仕上げにより耐候性に差が見
られる。 BA仕上げ条件と耐候性に関し、特開昭61−
197282には鋼中のSiに着目し、BA炉の雰囲気ガ
ス組成、露点および熱処理温度の制御による耐候
性の改善方法が開示されている。しかしこれは従
来から行われているBA処理条件と重なるところ
もあり、BA仕上げステンレス鋼に形成される皮
膜を記述したに等しく、Siのみへの着目では不充
分で、安定して耐食性皮膜は得られない。また、
後述するように雰囲気ガスの露点をいたずらに低
めることはかえつて耐候性を阻害することにな
る。 (発明の目的) 本発明は、このような問題点を解決するもの
で、BA仕上げによる耐候性の変動が小さく、し
かもすぐれた耐候性を安定して有するBA仕上げ
ステンレス鋼板の製造方法を意図するものであ
る。 (問題点を解決する技術的手段) 本発明者等は、BA仕上げステンレス鋼の耐候
性と皮膜組成の関連を詳細に検討した結果、BA
雰囲気の露点を低めたり、処理温度を高くすると
皮膜中のSiO2が増加し耐候性が向上するが、BA
皮膜中にAl2O3が多量に存在すると耐候性が阻害
されることを見いだし、これを防ぐには鋼中の
Al量をできるだけ低下させるとともに、BA焼鈍
雰囲気の露点および処理温度を適切に制御して
Alの酸化を少くすることが不可欠であることが
明らかになつた。 (発明の構成) 本発明は上述の知見によつてなされたものであ
り、その要旨とするところは、Alを重量%で0.05
%以下に低めたステンレス鋼を、−40℃〜−65℃
の露点に制御したH2ガス中あるいはH2とN2の混
合ガス中で、960℃以上1040℃以下の温度で熱処
理することによつて、皮膜中の金属元素の割合が
金属状態のFeを10%以下に、酸化物状態のAlを
60%以下(Cを除いた原子%)で、他はSiO2
他の金属および金属酸化物からなる皮膜を形成さ
せることを特徴とする耐候性にすぐれたBA仕上
げステンレス鋼板の製造方法である。 上記の「Cを除いた原子%」とは、金属成分の
うち、Cを除いた残部の金属状態の金属および酸
化物状態の金属の総金属分を100%とすることを
意味する。 「他の金属および金属酸化物」とは、ステンレ
ス鋼の構成元素、例えば、Cr、Ni、Nb、Ti、
Mo、Mnなどの金属元素およびこれらの酸化物
を意味する。 (発明の具体的開示) 次に本発明方法によつて形成される皮膜につい
て述べる。 第1図A,B,C,Dは0.39%のSiと0.04%の
Alを含むSUS444(低C、N、18Cr−2Mo、Nb)
鋼の板を、露点−62℃の75%H2と25%N2の混合
ガス中で温度をかえて処理したときの皮膜組成の
変化をESCA(Electron Spectroscopy of
ChemicalAnalysis)で分析した結果を示す。(右
肩のMは金属状態であることを示す。)縦軸はC
分を除いた成分を原子%で示し、横軸のエツチン
グ時間は表面からの深さを代表するもので、ステ
ンレス鋼の場合、およそ1Å/secの割合でエツ
チングされる。 900℃以上で加熱すると、表層には主として
Al2O3とSiO2が生成することがわかる。しかし
950℃で加熱した皮膜表層にはFe金属分が10原子
%以上みられ、これが初期さびとなり耐候性を悪
くする。加熱温度が高くなるとAl2O3とSiO2が増
加し、同時に表層のFe金属分は著しく減少する。
しかし加熱温度が1050℃ではAl2O3としてのAlが
60原子%をこえて増加するのに対し、SiO2とし
てのSiは10原子%以下に減少する。 第2図は、SUS444鋼の板を上述の雰囲気で処
理した後、Arガスで脱気した30℃の5%NaCl溶
液中で測定したSUS444の孔食電位を示す。測定
はJISG−0577に準じて行つた。〇印は#600の研
摩紙を用いて湿式研摩した試料を示し、●印は75
%H2−25%N2雰囲気中でBA処理した試料を示
す、は数値のばらつきの巾を示す。H2/N2
ス雰囲気中で処理したSUS444の孔食電位は975
℃〜1000℃の処理で極大値を示し、研摩した試片
の孔食電位に比べてすぐれた耐孔食性を有するこ
とがわかる。大多数の発さびは孔食を起点とする
ことから、耐孔食性のすぐれたこれらの処理材は
耐候性にもすぐれることは明らかである。一方、
950℃と1050℃で処理したものは研摩材の孔食電
位と同程度であり、975℃〜1000℃で処理したも
のに比べて耐候性に劣ることがわかる。第1図に
示した皮膜の組成と対比させてみると、950℃で
の処理ではFe金属分が10原子%以上と多いため
発さびが誘発されやすく、処理温度を上げると
Fe金属分は著しく減少するとともにSiO2、Al2O3
が増加しすぐれた耐候性の皮膜が形成される。し
かし、処理温度が105℃ではSiO2としてのSiが10
原子%以下になり耐候性は再び低下する。本発明
方法による皮膜ではSiO2としてのSiを10原子%
以上でAl2O3としてのAlを60原子%以下にするこ
とが必要である。この理由は、10原子%以下の
SiO2としてのSiではAl2O3の欠陥部をカバーしき
れなくなるものと考えられる。 上述の皮膜を形成させるステンレス鋼としては
鋼の結晶構造によらず、フエライト系ステンレス
鋼でもオーステナイト系ステンレス鋼でも構わな
い。皮膜中に存在するSi、Al分は通常、ステン
レス鋼の製造において脱酸剤として添加されるも
のである。Siについては多い方が望ましいが、
AlはAl2O3を形成し、SiO2の耐候性皮膜の形成を
阻害するため出来るだけ少くする必要がある。し
かし脱酸には有効な元素であるため、0.05%を限
度に添加する。素材中のCrはとくに限定する必
要はないがあまり多くなると皮膜中に増加し
SiO2の形成を防げる。また表面光沢の面で悪影
響をおよぼし、加工性も悪くなるので25%以下が
望ましい。また、本発明ではステンレス鋼を950
℃をこえる高温で処理するため、粒界腐食や結晶
粒度の面を考慮する必要がある。この意味でフエ
ライト系ステンレス鋼に本発明を適用するには適
量のNbを添加し、C、Nを固定し、クロム炭化
物の生成に帰因する粒界腐食を抑制するととも
に、再結晶温度を高め結晶粒の粗大化による機械
的性質の劣化を防ぐのが好ましい。 本発明で示したBA仕上げによるすぐれた耐候
性を有し、かつ耐候性の変動が小さい皮膜を形成
させるためには、Alを重量%で0.05%以下に低め
たステンレス鋼を、露点−40℃〜−65℃のH2
スあるいはH2とN2の混合ガス中で、960℃以上
1040℃以下の温度で熱処理することが必要であ
る。 次にこれらの条件について説明すると、露点が
高いと鋼中のFe、Mn、Crが酸化され表面皮膜の
着色がつよく、表面光沢の面で問題がある。露点
を低めることによつてこれら元素の酸化は抑制さ
れ、かわつてSi、Alの酸化が主体となる。しか
し露点をいたずらに下げると酸化はAl分が優先
し、SiO2による耐食性皮膜が損われる。このこ
とから、露点は−40℃から−65℃にする必要があ
る。雰囲気ガスとしては、一般に用いられるH2
ガスあるいはH2とN2の混合ガスなどの非酸化性
ガスを用いる。なお、H2とN2の混合ガスの場
合、N2は窒化を伴いCrの窒化による耐食性への
悪影響が懸念されるので、N2は少い方が望まし
い。 以上の条件でBA処理することによつて耐候性
にすぐれた皮膜を安定して得ることができる。 以下に本発明の実施例をのべる。 第1表にステンレス鋼板のBA処理による皮膜
組成と耐食性試験結果を示す。耐候性試験は、30
℃、10分間の塩水噴霧→30℃、80%RHで60分の
湿潤→40℃、50%RHで30分の乾燥→10分間シヤ
ワ→40℃、35%RHで80分の乾燥を1サイクルと
して、赤さびの発生するまでのサイクル数で評価
した。 供試鋼の主成分によつて耐候性レベルに差はあ
るが、本発明方法によつて製造したBA皮膜はす
ぐれた耐候性を示すことが明らかである。すなわ
ち、0.05重量%以下にAlを低めたステンレス鋼を
露点−40℃〜−65℃のH2ガスあるいはH2とN2
混合ガス中で960℃以上1040℃以下の温度で処理
することによつて、皮膜中のFeのメタル分およ
びAl2O3の生成を適量に制御した皮膜はすぐれた
耐候性が得られている。逆にFeの金属分の多い
皮膜もしくは大部分がAl2O3からなる皮膜の耐候
性は劣る。
【表】 * 比較例
** 皮膜中の金属状態の金属元素と酸化物状態の金
属元素の総量(但し、Cを除く)を100%とした
ものであり、表中には金属状態のFeおよび酸化物
状態のSiとAlのみを示した。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜Dは、0.39%のSiと0.04%のAlを含
むSUS444鋼板を、露点−62℃の75%H2と25%
N2の混合ガス中で、950℃×30秒、975℃×30秒、
1000℃×30秒および1050℃×30秒の温度で処理し
て生じた鋼板表面の皮膜組成をESCAによつて分
析した図である。第2図は、上述の処理をした鋼
板の孔食電位を、脱気した30℃の5%NaCl溶液
中でJIS G0577に準じて求めた図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Al含有量が0.05重量%以下であるステンレス
    鋼を、露点が−40℃〜−65℃に制御されたH2
    スまたはH2とN2との混合ガスの中で、960℃以
    上1040℃以下の温度で熱処理することによつて、
    ステンレス鋼表面にCを除いた原子%で、金属状
    態のFe10%以下、酸化物状態のAl60%以下を含
    有し、残部SiO2と他の金属および金属酸化物か
    らなる酸化皮膜を形成せしめることを特徴とする
    耐侯性に優れたBA仕上げステンレス鋼板の製造
    方法。
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