JPH0665686A - 加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋳込みクラッド鋼材およびその製造方法 - Google Patents

加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋳込みクラッド鋼材およびその製造方法

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JPH0665686A
JPH0665686A JP22052492A JP22052492A JPH0665686A JP H0665686 A JPH0665686 A JP H0665686A JP 22052492 A JP22052492 A JP 22052492A JP 22052492 A JP22052492 A JP 22052492A JP H0665686 A JPH0665686 A JP H0665686A
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austenitic stainless
steel
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stainless steel
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JP22052492A
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Tetsuya Shimada
鉄也 島田
Seisaburo Abe
征三郎 阿部
Kazuhiro Suetsugu
和広 末次
Ryosuke Takahashi
良輔 高橋
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ加工後の接合界面に剥離割れが生ずるこ
とのないオーステナイト系ステンレスクラッド鋼材を製
造する。 【構成】 C+N:0.05%以下、Si:0.1〜
1.50%、Mn:0.1〜1.5%、Cr:0.01
〜1.5%、Ni:0.01〜1.0%、Al:0.0
01〜0.10%、NbないしはTiの1種あるいは2
種を総量で0.01〜0.06%を含む鋼を内層鋼と
し、オーステナイト系ステンレス鋼を表層とする鋳込み
複層鋳片を熱間圧延することを特徴とする。熱間圧延
後、さらに500〜650にt分以上保持する熱処理を
施すと、内層材の(C+N)量を0.08%まで増すこ
とができる。なお、t=3・exp(1000/T)で
ある。 【効果】 加工性に優れるオーステナイト系ステンレス
クラッド鋼材が鋳込み法によって、安価に製造可能とな
った。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、安価でかつ優れた加工
性を有するオーステナイト系ステンレス鋳込みクラッド
鋼材およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼のクラッ
ド材は、耐食性に優れかつ加工性、溶接施工性が良好で
あるとともに、無垢のステンレス鋼に比べ安価であるこ
とから、産業上および民生用の構造用部材として今後広
く普及することが期待されている。しかし、接合界面が
脆化し易いことから、圧着後の遅れ破壊や剥離強度の低
下が製造上の大きな問題となっている。この脆化原因と
して、 接合界面の炭化物析出 接合界面の酸化 接合界面の成分拡散によるマルテンサイト相の生成 が考えられる。
【0003】このために、例えば特開昭58−1072
88号公報などのように、「接合すべき材料間にNb,
Tiなどの中間薄層を介在させあるいはNiあるいはC
uの箔をインサートする製造方法」や、「接合部材間の
接着線に耐熱性の接着剤を塗布して加熱し、圧延する接
着不良を防止したクラッド鋼板の製造方法」、さらには
特開昭58−113326号公報記載の「熱間圧延終了
後のクラッド鋼板の冷却の際に、熱間圧延終了温度から
600℃に達するまでの温度域を急冷するステンレスク
ラッド鋼板の製造方法」などのように、上記の脆化原因
を回避した多くの製造法が開発されている。
【0004】しかしながら、これらの製造方法には、現
場作業で、次のような問題があった。すなわち、接合部
材間にNb,Tiなどをインサートする製造方法は、大
量生産ラインにおいて作業工程を増やし、製造プロセス
を複雑化すること、また、急冷による製造法は、硬いマ
ルテンサイト相を生成して歪み変形を起こすため、強い
矯正加工を行わねばならないことなどである。
【0005】一方、上述のクラッド材の製造方法に比べ
て製造コストが一段と安価な鋳込み複層鋳片によるクラ
ッド材製造技術がある。しかし、鋳込み複層鋳片を用い
て製造したクラッド鋼の接合部において、0.5mm程度
の厚みで、CrおよびNi成分の濃度勾配を示し、マル
テンサイト相が生成する。このマルテンサイト相は、表
層のオーステナイト相や内層のフェライト相に比べる
と、脆弱である。よって、1t曲げなどの強加工を行う
と、このマルテンサイト相に沿って割れが生じ、界面剥
離を起こすという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、かかる
現状から、マルテンサイト相の割れ感受性を弱めた接合
界面をもつオーステナイト系ステンレス鋳込みクラッド
鋼材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために、実験結果に基づいて種々検討した結
果、鋳込み複層鋳片内層成分のC+N量の上限を限定す
るとともに、必要に応じて熱処理を実施することによっ
て、目的のオーステナイト系ステンレス鋳込みクラッド
鋼材が製造されることを知見した。
【0008】図1は、表層がSUS316の鋳込み複層
鋳片を熱間圧延した圧延ままのクラッド鋼材の曲げ加工
性に及ぼす内層鋼の(C+N)量の影響を示している。
2t曲げでは(C+N)量の依存性が認められないが、
1t曲げでは(C+N)量が0.05%を超えると割れ
が生じ界面剥離(×印)を起こすことが明らかとなっ
た。すなわち、表層のステンレス鋼と内層の炭素鋼の境
界部に生成するマルテンサイト相に固溶する(C+N)
量によって、クラッド鋼材の曲げ加工性が大きく依存す
ることが判明した。このため、内層鋼の(C+N)量の
上限を規定することで、クラッド鋼の曲げ加工性を向上
させることが可能となった。
【0009】図2は、界面に生成するマルテンサイト相
に相当する成分を有する熱延鋼材を、室温まで冷却しマ
ルテンサイト相とした後、熱処理を施した時の全伸びに
及ぼす熱処理条件の影響を示している。熱処理温度と時
間が1000<T・ln(t/3)を満たす時、全伸び
が向上することが明らかとなった。この結果に基づい
て、鋳込み複層鋳片を熱間圧延し、1000<T・ln
(t/3)なる条件で熱処理したクラッド鋼材の曲げ加
工性に及ぼす内層成分の(C+N)量の影響を図3に示
す。(C+N)量を0.08%以下とすることによって
1t曲げ試験でも割れが生じないことが明らかとなっ
た。
【0010】以上の知見から、極低(C+N)鋼の表層
をオーステナイト系ステンレス鋼で鋳ぐるんだ鋳込み複
層鋳片を熱間圧延し、必要に応じて熱処理を施すことに
よって、優れた加工性を有するオーステナイト系ステン
レス鋳込みクラッド鋼材の製造が可能となった。
【0011】次に、本発明において各成分の限定範囲に
ついて述べる。
【0012】〈内層成分〉 C,N:侵入型固溶元素として、強度を上げるのに顕著
な働きを持つ。しかし、多量に含有すると、クラッド鋼
材の曲げ加工性が著しく劣化するため、総量の上限を、
熱延まま材では0.05%、熱処理材では0.08%と
した。
【0013】Si:延性を損なうことなく、固溶強化に
よって強度を増すのに有効な元素であることから、少な
くとも0.1%以上含有しなければならない。しかし、
多量に添加すると、溶接性あるいは衝撃靭性が低下する
ことから、1.5%を上限とした。
【0014】Mn:熱間脆化の抑制、固溶強化およびフ
ェライトの細粒化に有効な元素であることから、少なく
とも0.1%以上含有しなければならない。しかし、多
量に添加すると、溶接性が低下するため、上限を1.5
%とした。
【0015】Cr:固溶強化によって強度を増すのに有
効な元素であるが、多量に添加すると焼入れ性が向上す
るため、焼入れマルテンサイト相を生成しやすくなり衝
撃靭性が劣化する。このため、上限を1.5%とした。
Crは必要に応じて添加すればよく、複層鋳造によって
表層成分から不可避的に混入する0.01%を下限とし
た。
【0016】Ni:固溶強化によって強度を増すのに有
効な元素であるが、多量の含有は合金コストによる製造
コストアップとなるため、1.0%以下とした。Crと
同様に、Niは必要に応じて添加すればよく、複層鋳造
によって、表層成分から不可避的に混入する0.01%
を下限とした。
【0017】Nb,Ti:微細炭化物の形成によって、
製品組織を細粒化し強度を上げるのに極めて有効な元素
である。内層成分の(C+N)量の上限を規定すること
によって生ずる強度不足を補う必要があることから、総
量で少なくとも0.01%以上含有しなければならな
い。しかし、多量の含有は、合金コストによる製造コス
トアップとなるだけでなく、溶接靭性の低下を招くの
で、総量で0.06%以下とした。
【0018】Al:鋼の清浄度を上げ靭性および熱間加
工性を向上させるのに有効であることから、少なくとも
0.001%以上含有する必要がある。しかし、その効
果は0.1%で飽和するので、上限を0.1%とした。
【0019】不純物元素として、Sは靭性の劣化を招く
ため少ない方がよく、0.05%以下が望ましい。ま
た、Pも靭性を下げるためにその含有量は少ないことが
必要で、0.040%以下が望ましい。
【0020】〈表層成分〉上述の内層鋼を鋳ぐるむ鋼と
して、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼と
した。このオーステナイト系ステンレス鋼の(C+N)
の総量についても、クラッド鋼材の曲げ加工性の点か
ら、0.08%以下であることが望ましい。上記のよう
な成分組成で張り合わせたオーステナイト系ステンレス
鋳込みクラッド鋼材は、転炉、電気炉などの溶解炉で溶
製された溶鋼を、造塊法・分塊法あるいは連続鋳造法に
よって複層鋳片とした後直ちにまたは高温度に加熱し、
各種の形状に熱間圧延して製造される。さらに本発明に
おいては圧着後の接合界面の割れ感受性を一層弱めるた
め、熱間圧延終了後次のような冷却と後熱処理を施して
製造してもよい。
【0021】熱間圧延終了後、200℃以下に冷却する
のは、Ms点以下に冷却し、接合界面のオーステナイト
相をマルテンサイト相に変態させるためである。冷却終
了温度は、マルテンサイト相の生成量を増加させる意味
から、できるだけ室温付近まで冷却することが望まし
い。
【0022】冷却後、500〜650℃の温度範囲にt
分以上保持する。保持温度の下限を500℃としたの
は、500℃未満ではマルテンサイト相が十分軟化され
ず、曲げ加工を施すと界面剥離割れを生ずるため、50
0℃を下限とした。しかし、650℃を超えると、接合
界面が再びオーステナイト化するため、冷却後は焼入れ
ままマルテンサイト組織となり曲げ加工で剥離割れが生
ずる。したがって、上限を650℃とした。
【0023】さらに、500℃〜650℃の温度範囲に
保持する時間tをt(分)=3・exp(1000/
T)以上としたのは、この時間未満では接合界面のマル
テンサイト相が十分軟化せず、曲げ加工によって剥離割
れが生ずるためである。
【0024】
【実施例】表1に示すように、内層が炭素鋼で表層がオ
ーステナイト系ステンレス鋼の複層鋳片(スラブ)を鋳
込み法にて溶製した。このスラブを1180℃に加熱し
た後、板厚20mmまで熱間圧延した。表2のNo.3,
4,6,8の鋼は、熱間圧延した後、一旦室温まで冷却
しさらに550℃あるいは650℃で熱処理し、材質試
験に供した。これ以外の鋼は、熱間圧延ままで材質試験
を行った、材質試験は、JIS1号試験片を用いて18
0°−1t曲げ試験を実施した。表2の○印は曲げ試験
後、曲げ面に割れが生じなかったことを示し、×印は割
れが生じたことを示す。さらに、JIS1A号試験片を
用いて、内層材の引張り試験を実施した。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】本発明であるNo.1〜No.6の鋼は、1t
曲げでも割れが生じず、内層鋼も溶接構造用鋼相当の引
張り強さ41kgf/mm2 以上が得られる。一方、比較鋼の
No.7,8は1t曲げ試験で割れが生ずる。また、No.
9は1t曲げで割れは生じないものの、Nb,Tiが添
加されていないため、溶接構造用鋼として十分な強度が
得られない。
【0028】以上の実施例から、本発明は鋼の成分組成
とその複層効果が密接に関連し極めて効果的に作用し、
熱間加工性に優れるとともに、優れた耐食性および耐S
CC性を有する非磁性鋼材を安価に製造することが可能
であることが明らかである。
【0029】
【発明の効果】炭素鋼の表層にオーステナイト系ステン
レス鋼を鋳ぐるんだ鋳込み複層鋳片を熱間圧延し、必要
に応じて熱処理を施すことによって、製造コストが安価
で加工性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド
鋼材を製造することが可能となった。本技術が及ぼす産
業上および社会的意義は極めて多大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】表層がSUS316よりなる鋳込みクラッド鋼
材(圧延まま)の曲げ加工性に及ぼす内層鋼のC+N量
の影響を示す図。
【図2】界面をマルテンサイト相とした後、熱処理を施
した時の全伸びに及ぼす熱処理条件(温度、時間)の影
響を示す図。
【図3】図2の結果に基づき、熱処理したクラッド鋼材
の曲げ加工性に及ぼす内層成分のC+N量の影響を示す
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B32B 15/01 A C21D 8/02 Z 7412−4K (72)発明者 高橋 良輔 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で、 C+N;0.05%以下、 Si;0.1〜1.50%、 Mn;0.1〜1.5%、 Cr;0.01〜1.5%、 Ni;0.01〜1.0%、 Al;0.001〜0.10%、 NbまたはTiの1種あるいは2種;0.01〜0.0
    6%を含み、残部が不可避不純物からなる鋼を内層と
    し、オーステナイト系ステンレス鋼を表層とすることを
    特徴とする加工性に優れたオーステナイト系ステンレス
    鋳込みクラッド鋼材。
  2. 【請求項2】 重量で、 C+N;0.08%以下、 Si;0.1〜1.50%、 Mn;0.1〜1.5%、 Cr;0.01〜1.5%、 Ni;0.01〜1.0%、 Al;0.001〜0.10%、 NbまたはTiの1種あるいは2種;0.01〜0.0
    6%を含み、残部が不可避不純物からなる鋼を内層と
    し、オーステナイト系ステンレス鋼を表層とする鋳込み
    複層鋳片を熱間圧延し200℃以下に冷却した後、50
    0〜650℃の温度範囲に加熱し、該温度での保持時間
    を下式で求めたt分以上とする熱処理を施すことを特徴
    とする加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋳込
    みクラッド鋼材の製造方法。 t(分)=3・exp(1000/T) 但し、T:加熱温度(K)
JP22052492A 1992-08-19 1992-08-19 加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋳込みクラッド鋼材およびその製造方法 Withdrawn JPH0665686A (ja)

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