JPH0353025A - 高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方法 - 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〕 本発明は、耐熱性あるいは耐食性に優れたフェライト系
ステンレス鋼板の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、耐熱性材料としてＡ７！またはＳｉを含有するフ
ェライト系ステンレス鋼が、また耐食性材料としてＭｏ
を含有するフェライト系ステンレス鋼が注目されている
。なぜなら、このようなフェライト系ステンレス鋼は、
耐熱性においてオーステナイト系ステンレス鋼よりもは
るかに優れた耐酸化性を有し、また耐食性においてオー
ステナイト系ステンレス鋼で問題とされる応力腐食割れ
に対して強い抵抗性を示すことが明かとなってきたため
である。これらは、自動車用排ガス部品、ストーブ部品
、加熱炉々壁等に使用されているが、最近では使用環境
の過酷化に伴ってより一層の耐熱性あるいは耐食性が要
求されており、Ａｊｌ！，ＳｉあるいはＭｏの含有量が
増加しつつある。

しかしながら、Ａ／！．Ｓｉ，Ｍｏを含有したフェライ
ト系ステンレス鋼の熱延鋼帯は靭性が著しく低いので、
室温で同鋼帯のコイルを展開するとき、あるいはさらに
冷間圧延するとき割れや板破断等を生じ、甚だしいとき
には冷間圧延ができない場合がある。これを回避するに
は、鋼帯を遷移温度以上に予熱して通板すれば良いが、
予熱による工程費アノブを招くほか、予熱温度が高い場
合は作業性や能率が悪く、安全上の面からも好ましくな
い。また、熱延鋼帯や冷延鋼帯の製品に曲げ、切断、打
ち抜き等の加工を施す場合も、割れの問題がある。

従って、熱延鋼帯コイルの展開や冷間圧延等の製造工程
や製品加工において割れの発生しない、高耐熱耐食性フ
ェライト系ステンレス鋼板の製造方法が強く要望されて
いた。

このようなＡＮ　，Ｓｉ　　，Ｍｏ含有フェライト系ス
テンレス鋼熱延調帯の脆化現象を防止するための従来技
術としては、例えば特開昭６０−２２８１６号公報に開
示されているように、Ｃ，Ｎを低滅し熱間圧延後に１０
゜（／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷して４５０’Ｃ以下
の低温で巻取る方法がある。しかしながら、Ａ／ｌ！　
，Ｓｉ　　，Ｍｏから選ばれる元素の１種または２種以
上が５．０％を超えて含有するフェライト系ステンレス
鋼では、この方法によっても十分に靭性が改善されない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、Ａｌ　．Ｓｔ　　，Ｍｏを多量に含有した高
耐熱耐食性フェライト系ステンレスｆｉｌ板の靭性を改
善することによって、作業性を改善し、さらに製品の加
工性を向上させることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、この目的のために製造工程およびその条件を
検討した結果、完威したもので、その要旨とするところ
は下記のとおりである。

（１）重量％にて、Ｃ　：　０．０２％以下、Ｎ　：　
０．０２％以下、ただしＣ（％）＋Ｎ（％）：０．０３
％以下、Ｃｒ　　：　１０．０〜４０．０％と、Ａｌ　
，Ｓｉ　　．Ｍｏから選ばれる元素の１種または２種以
上二合計５．　０超〜１５．Ｏ％と、希土類金属元素（
ＲＥｌ’ｌ）　　：合計０．０１〜０．５０％とを含有
し、熱間圧延温度域でフェライト単相の組織を有するフ
ェライト系ステンレス鋼のスラブを、圧下率を９０％以
上として熱間圧延した後２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度
で冷却し、５００℃以下で巻取り、熱延製品とすること
を特徴とする高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板
の製造方法。

（２）上記（１）に記載したフェライト系ステンレス鋼
の熱延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延を行
って冷延製品とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェ
ライト系ステンレス鋼板の製造方法。

（３）ｆｔ乙（１）に記載したフェライト系ステンレス
鋼の熱延製品に、圧下率を−１５％以上とする冷間圧延
と、８５０〜ｌ１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５０
０℃の間を２５’Ｃ　／　ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却
する熱処理とを１回または２回以上行って冷延製品とす
ることを特徴とする高耐熱耐食性フェライト系ステンレ
ス鋼板の製造方法。

（４）上記｛１冫に記載したフェライト系ステンレス鋼
の熱延製品に、圧下率をｌ５％以上とする冷間圧延と、
８５０〜１１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５００℃
の間を２５゜（／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する熱処
理とを２回以上行い、ついで圧下率をｌ５％以上とする
冷間圧延を行って冷延製品とすることを特徴とする高耐
熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

（５）重量％にて、Ｃ　：　０．０２％以下、Ｎ　：　
０．０２％以下、ただしＣ（％）＋Ｎ（％）二０．０３
％以下、Ｃｒ　　：　１０．Ｏ〜４０．０％と、Ａｆ　
　，Ｓｉ　　，Ｍｏから選ばれる元素の１種または２種
以上二合計５．０超〜１５．０％と、希土類金属元素（
ＲＥ？Ｉ）　　：合計０．０１〜０．５０％と、Ｔｉ，
Ｎｂ，Ｖ　，　Ｚｒ．Ｔａ，Ｈｆ，Ｂから選ばれる元素
の１種または２種以上一：合計ｏ．ｏｏｓ〜０．５０％
とを含有し、熱間圧延温度域でフェライト単相の組織を
有するフェライト系ステンレス鋼のスラブを、圧下率を
９０％以上として熱間圧延した後２５゜（／ｓｅｃ以上
の冷却速度で冷却し、５００℃以下で巻取り、熱延製品
とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェライト系ステ
ンレス鋼板の製造方法。

（６）工記（５）に記載したフェライト系ステンレス鋼
の熱延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延を行
って冷延製品とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェ
ライト系ステンレス鋼板の製造方法。

（７）上記（５）に記載したフェライト系ステンレス鋼
の熱延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延と、
８５０〜１１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５００℃
の間を２５℃／ｓｅｅ以上の冷却速度で冷却する熱処理
とを１回または２回以上行って冷延製品とすることを特
徴とする高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製
造方法。

（８）上記（キ）に記載したフーエライト系ステンレス
鋼の熱延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延と
、８５０〜１１００”Ｃの温度域で焼鈍し８００〜５０
０℃の間を２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する熱
処理とを２回以上行い、ついで圧下率をｌ５％以上とす
る冷間圧延を行って冷延製品とすることを特徴とする高
耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

〔作　用〕

本発明の限定理由を以下に詳細に説明する。尚、本発明
におけるスラブとは、連続鋳造鋳片、これにブレイクダ
ウンを行った鋼片、インゴット鋳片とこれに分塊圧延を
行った鋼片である。

請求項１〜４における戒分の限定理由はつぎのとおりで
ある。

Ｃ，Ｎは、それぞれが０．０２％を超えて存在する場合
もしくはＣ＋Ｎで０．０３％を超える場合、熱延鋼帯の
靭性を著しく低下させる。従って、Ｃ，Ｎの或分範囲は
、それぞれ０．０２％以下でかつＣ＋Ｎの総量が０．０
３％以下とした。

Ｃｒは、ステンレス鋼の耐酸化性および耐食性を確保す
る最も基本的な元素である。本発明においては、１０％
未満ではこれらの特性が十分に確保されず、一方４０％
を超えて含有すると特に熱延鋼帯の靭性および冷間での
加工性（延性）が著しく低下する。従って、Ｃｒの或分
範囲は１０．０〜４０．０％とした。

ＡｌおよびＳｉ　は、フェライト系ステンレス鋼の耐酸
化性を向上させる元素であり、Ｍｏは耐食性を向上させ
る元素である。本発明においては、これら３元素のうち
から所望の特性に応じて１種または２種以上を含有させ
る。合計で５６０％以下では耐酸化性あるいは耐食性を
顕著に向上させるのに十分でなく、１５％を超えて含有
すると特に熱延鋼帯の靭性および冷間での加工性を著し
く低下する。従って、ＡＩ　，Ｓｔ　　，Ｍｏの成分範
囲は合計で５．０超〜１５，Ｏ％とした。

希土類金属元素（ＲＥＭ　）は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ．Ｎ
ｄ等のランタノイドのことであり、耐酸化性を顕著に向
上させるために添加し、この効果は０．０１％未満では
十分でない。しかしながら、０．５０％を超えて添加す
ると、ＲＥＭ系酸化物が粗大化するため、熱間加工性が
著しく低下し熱間圧延にて割れが発生する。従って、Ｒ
ＥＭの成分範囲は合計で０．０１〜０．５０％とした。

請求項５〜８は、上記戒分のほか、さらにＴｉ，Ｎｂ，
　Ｖ　，　Ｚｒ，　Ｔａ，　Ｈ　ｆ，　Ｂから選ばれる
元素の１種または２種以上を含有する。これらの元素は
、それぞれが窒化物あるいは炭化物を形成して固溶Ｃ，
Ｎを減少させるとともに熱間圧延中の大圧下加工により
導入される転位上に析出して組織を微細化させ、熱延鋼
帯の靭性を一層向上させる。この効果は、１種または２
種以上合計で０．００５％未満では十分でな＜、０．５
０％を超えて含有すると冷間での加工性を著しく劣化さ
せる。従って、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ　，　Ｚｒ，Ｔａ，Ｈｆ
，Ｂの或分範囲は、合計でｏ．ｏｏｓ〜０．５０％とし
た。

本発明におけるフェライト系ステンレス鋼は、熱間圧延
温度域でフェライト単相となるように成分調整する。熱
間圧延温度でオーステナイト相が析出すると、熱間圧延
終了後の急速冷却によりマルテンサイト相に変態しミク
ロクラックの発生核となり靭性を劣化させるからである
。熱間圧延温度は、１２５０〜８５０℃とするのが好ま
しい。

請求項１および５は、上記戒分のフェライト系ステンレ
ス鋼スラブを熱間圧延して熱延製品とする。本発明者等
は、熱延綱帯の靭性に及ぼすＲＥＭｌと熱間圧延条件の
影響を検討した結果、ＲＥＭ量を合計で０．０１％以上
含有した場合、熱間圧延の圧下率を９０％以上の大圧下
とし、かつ熱間圧延終了後２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速
度で５００℃以下に急冷すると、靭性が顕著に改善され
ていることを見い出した。この靭性改善の機構は現在ま
だ詳細には明らかにされていないが、均一に微細分散し
たＲＥＭ系酸化物の周りに熱間圧延の大圧下により導入
された転位が高密度に集積し、熱間圧延終了時までの転
位の再配列により微細なサブグレインが形威されるため
と考えられる。この組織は、その後の急冷により凍結さ
れ、常温まで維持されるため、組織微細化により靭性が
著しく改善されるものと推測される。従って、熱間圧延
の圧下率は、９０％以上とした。さらに靭性を向上させ
るためには、９５％以上とするのが好ましい。また、熱
間圧延終了後の冷却速度は、２５℃／ｓｅｃ以上とし、
巻取り温度まで急冷する。冷却速度が２５℃／ｓｅｅ未
満だとσ相や金属間化合物等の脆化相が析出し易いため
、熱延材の靭性を劣化させるとともに、熱間圧延終了時
の微細なサブグレイン組織を凍結することができないか
らである。

巻取り温度は５００℃以下とする。５００℃より高いと
、熱延終了後の冷却速度が２５℃／ＳｅＣ以上であった
としても、巻取り後の徐冷中の熱サイクルによりσ相や
金属間化合物等の脆化相が析出し易いため、熱延材の靭
性を劣化させる。

請求項１および５における熱延製品は、熱延ままでも良
いが、特に強加工を行う用途には必要に応じて焼鈍して
も良い。好ましい焼鈍条件としては、靭性確保の点から
焼鈍温度が８５０〜１１００’Ｃで冷却速度が８００〜
５００℃の間で２５℃／ＳｅＣ以上である。

請求項２および６は、請求項１および５で得られた熱延
製品に冷間圧延を行って冷延製品とする。

尚、用いる熱延製品は、熱延ままでも良く、冷間圧延の
圧下率が大きい場合には必要に応じて冷延前に焼鈍して
も良い。この場合の好ましい焼鈍条件としては、後述す
るように靭性確保の点から温度が８５０〜１１００’Ｃ
で冷却速度が８００〜５００℃の間で２５゜（／ｓｅｃ
である。

冷間圧延の圧下率は、１５％より小さいと、転位が粒界
や析出物等へ不均一に導入されるため、これらの場所に
おける応力集中が助長されミクロクラックが容易に発生
・伝播し、靭性が発生する。

しかしながら、１５％以上の冷間圧延を行うと転位がマ
トリックスにほぼ均一にかつ高密度に導入され、このよ
うな転位領域は逆にミクロクラックの伝播抵抗となるた
め、延性脆性遷移温度が下がり靭性が向上する。従って
、冷間圧延の圧下率の範囲を１５％以上とした。さらに
靭性を向上させるためには、４５％以上とするのが好ま
しい。

請求項３および７は、請求項１および５で得られた熱延
製品に冷間圧延と熱処理を行って冷延製品とする。冷間
圧延と熱処理は、製品の板厚に応じて２回以上行っても
よい。冷間圧延の圧下率は上記理由により工５％以上と
した。

熱処理における焼鈍温度は、８５０℃より低いと再結晶
が十分でなく、一方、１１００℃を超えると結晶粒が粗
大化し靭性が著しく劣化する。従って、焼鈍温度の範囲
を８５０〜１１００℃とした。

焼鈍後の冷却速度は、８００〜５００℃の間で２５℃／
ｓｅｃ未満とするとび相や金属間化合物等の脆化相がこ
の温度範囲で析出し易いため、冷延材の靭性を劣化させ
る。従って、焼鈍後の冷却速度は、８００〜５００℃の
間で２５℃／ｓｅｃ以上とした。

請求項４および８は、請求項１および５で得られた熱延
製品に冷間圧延と熱処理を１回または２回以上行い、さ
らに冷間圧延を行って冷延製品とする。冷間圧延の圧下
率は上記理由により１５％以上とし、熱処理の温度およ
び冷却速度も上記理由により８５０〜１１００℃の温度
域で焼鈍したのち８００〜５００”Ｃの間を２５℃／ｓ
ｅｅ以上の冷却速度で冷却することとした。

請求項２，４．６および８における冷延製品は、高強度
が要求される場合、または極薄板あるいは箔として使わ
れる場合に使用され、請求項３および７における冷延製
品は、加工性が要求される場合に使用される。

〔実施例〕

（１）転炉−ＶＯＤ法あるいは真空溶解法により第１表
に示すフェライト系ステンレス鋼を溶製した。化学戒分
を第１表に示す。ＲＥＭは、鋳造直前にξツシュメタル
ワイヤーにて添加した。これらの鋼を第２表に示される
条件に従って製造し板厚：３．５〜６．０閣の熱延鋼帯
とした。靭性評価は、ＪＩＳ規格に準拠したサブサイズ
（厚み：３．　３　ａｍ　）のＶノッチシャルピー試験
片を圧延方向と平行に採取し衝撃試験を行い、衝撃値が
２ｋｇｍ／ｄになる温度（ｖＴｚ　：　’Ｃ　）で評価
した。ｖＴ２が２０℃以下である場合、予熱せずに熱延
鋼帯の冷間圧延が可能である。２０℃を超えた場合には
、予熱せずに冷間圧延を行うと、衝撃等による板破断の
危険性が極めて高くなる。

本発明法により製造した熱延鋼帯は、靭性が大いに改善
されており、冷間圧延時に板破断等のトラブルが発生し
ないことがわかる。

（２）転炉−ＶＯＤ法あるいは真空溶解法により溶製し
熱延鋼帯とした、第１表に示される本発明対象材を第３
表に示される条件に従って熱処理あるいは冷間圧延した
。靭性評価は、板厚が３．３閣を超えるものについてＪ
ＩＳ規格に準拠したサブサイズ（厚み：３．３ｍｍ）の
Ｖノッチシャルピー試験片を圧延方向と平行に採取し、
板厚が３．　３　ｔｍａ以下１．５Ｍ以上について板厚
ままのＶノッチシャルビー試験片を圧延方向と平行に採
取し衝撃試験を行い、ｖＴ２で評価した。板厚が１．　
５　ｍｍ未満のものは、２ｔ（ｔ：板厚）密着曲げ試験
により割れが発生する温度で評価した。

本発明により製造した冷延鋼帯は、靭性が大いに改善さ
れており、冷間圧延時に板破断等のトラブルが発生せず
、極薄板・箔まで製造することができることがわかる。

以下余白 〔発明の効果〕 以上のことから明らかな如く、本発明法に従いＡｊｌ！
　，Ｓｉ　　．Ｍｏを多量に含有する高耐熱耐食性フェ
ライト系ステンレス鋼板を製造すれば、熱延鋼帯や冷延
鋼帯の冷間圧延時に割れや板破断を防止し、これら鋼帯
を製品として使用するに際して、曲げ、切断、打ち抜き
等を施す場合、割れ発生を解消し、作業性が大幅に改善
される

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％にて、Ｃ：０．０２％以下、Ｎ：０．０２％
   以下、ただしＣ（％）＋Ｎ（％）：０．０３％以下、Ｃ
   ｒ：１０．０〜４０．０％と、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｏから選
   ばれる元素の１種または２種以上：合計５．０超〜１５
   ．０％と、希土類金属元素（ＲＥＭ）：合計０．０１〜
   ０．５０％とを含有し、熱間圧延温度域でフェライト単
   相の組織を有するフェライト系ステンレス鋼のスラブを
   、圧下率を９０％以上として熱間圧延した後２５℃／ｓ
   ｅｃ以上の冷却速度で冷却し、５００℃以下で巻取り、
   熱延製品とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェライ
   ト系ステンレス鋼板の製造方法。 ２、請求項１に記載したフェライト系ステンレス鋼の熱
   延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延を行って
   冷延製品とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェライ
   ト系ステンレス鋼板の製造方法。 ３、請求項１に記載したフェライト系ステンレス鋼の熱
   延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延と、８５
   ０〜１１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５００℃の間
   を２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する熱処理とを
   １回または２回以上行って冷延製品とすることを特徴と
   する高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方
   法。 ４、請求項１に記載したフェライト系ステンレス鋼の熱
   延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延と、８５
   ０〜１１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５００℃の間
   を２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する熱処理とを
   １回または２回以上行い、ついで圧下率を１５％以上と
   する冷間圧延を行って冷延製品とすることを特徴とする
   高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。 ５、重量％にて、Ｃ：０．０２％以下、Ｎ：０．０２％
   以下、ただしＣ（％）＋Ｎ（％）：０．０３％以下、Ｃ
   ｒ：１０．０〜４０．０％と、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｏから選
   ばれる元素の１種または２種以上：合計５．０超〜１５
   ．０％と、希土類金属元素（ＲＥＭ）：合計０．０１〜
   ０．５０％と、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｂ
   から選ばれる元素の１種または２種以上：合計０．００
   ５〜０．５０％とを含有し、熱間圧延温度域でフェライ
   ト単相の組織を有するフェライト系ステンレス鋼のスラ
   ブを、圧下率を９０％以上として熱間圧延した後２５℃
   ／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却し、５００℃以下で巻取
   り、熱延製品とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェ
   ライト系ステンレス鋼板の製造方法。 ６、請求項５に記載したフェライト系ステンレス鋼の熱
   延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延を行って
   冷延製品とすることを特徴とする高耐熱耐食性フェライ
   ト系ステンレス鋼板の製造方法。 ７、請求項５に記載したフェライト系ステンレス鋼の熱
   延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延と、８５
   ０〜１１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５００℃の間
   を２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する熱処理とを
   １回または２回以上行って冷延製品とすることを特徴と
   する高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方
   法。 ８、請求項５に記載したフェライト系ステンレス鋼の熱
   延製品に、圧下率を１５％以上とする冷間圧延と、８５
   ０〜１１００℃の温度域で焼鈍し８００〜５００℃の間
   を２５℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却する熱処理とを
   １回または２回以上行い、ついで圧下率を１５％以上と
   する冷間圧延を行って冷延製品とすることを特徴とする
   高耐熱耐食性フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。