JPH07278760A - 建材用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

建材用フェライト系ステンレス鋼

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JPH07278760A
JPH07278760A JP7619694A JP7619694A JPH07278760A JP H07278760 A JPH07278760 A JP H07278760A JP 7619694 A JP7619694 A JP 7619694A JP 7619694 A JP7619694 A JP 7619694A JP H07278760 A JPH07278760 A JP H07278760A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軟質(硬さ特性)で耐銹性に優れかつ延性
(伸び特性)に優れる建材用フェライト系ステンレス鋼
を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.005〜0.020%、
Si:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、
S:0.001〜0.010%、Cr:21.5〜3
1.0%、Mo:0.3〜4.0%、N:0.005〜
0.020%、Ti:0.10〜0.20%、Nb:
0.15〜0.25%を含み、残部がFeおよび不可避
的不純物からなり、(1)式のPIの値が28以上、か
つ(2)式のHIが31以下で更に、必要に応じてCe
を0.005〜0.050%含有する建材用フェライト
系ステンレス鋼。 PI=Cr+1.7Mo …………………………
……(1) HI=Cr+2.4Mo …………………………
……(2)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軟質(硬さ特性)で耐
銹性に優れかつ延性(伸び特性)に優れる建材用フェラ
イト系ステンレス鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Niを含まないフェライト系ステンレス
鋼は安価であること、塩化物環境において応力腐食割れ
に免疫であることから、化学プラントや建築内外装品に
いたって幅広く使用されている。また、フェライト系ス
テンレス鋼の特徴としてオーステナイト系ステンレス鋼
に比べて熱膨張率が小さい利点がある。
【0003】従来、溶接工法や折版工法による屋根用ス
テンレス鋼としては、SUS304やSUS316のオ
ーステナイト系ステンレス鋼が使用されてきたが、ウォ
ータフロントの開発の活発化に伴い耐銹性が必ずしも十
分でなく、長尺の屋根では熱膨張・収縮による疲労の問
題から耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼が望ま
れている。また、施工性から金切りハサミによって切断
し易いこと、すなわち軟質であること、更に曲げ加工な
どの面から冷間加工性が良いことが要望されている。
【0004】フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上
させる方法には、CrおよびMo量の増加が有効である
が、これらの成分濃度を高めると硬くなり、また、伸び
が低下することが知られている。また、溶接部の耐食性
を向上させるにはCとNの低減やTiやNb等のC,N
の安定化元素を添加することが有効であることが知られ
ている 母材部と共に溶接部の耐食性が優れたTiやNbを添加
したフェライト系ステンレス鋼については、特公昭55
−21102号公報、特公昭62−19972号公報、
特公昭62−22210号公報、特公昭59−5222
6号公報および特公平1−159319に開示されてい
る。該ステンレス鋼は化学工業機器や海水を使用する熱
交換器などの用途に開発されたものであり、また、前記
特公昭55−21102号公報を除く前記公報に示され
た方法ではフェライト系ステンレス鋼の特徴である耐応
力腐食割れ性を阻害するCuあるいはNiが添加されて
いること、本発明者らの研究によるとこれら元素は耐銹
性の向上効果が余り見られないこと、そして特公昭55
−21102号公報に示された方法は耐銹性の不足やT
iおよびNbが多量に添加され、高価であるとともに建
材用、特に屋根材としての必要特性である軟質と冷間加
工性を考慮されたものではなく、冷間加工性と共に耐銹
性を満足するには不十分であるという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、建材
用ステンレス鋼としてフェライト系ステンレス鋼の特徴
である低熱膨張、耐応力腐食割れ性などを損なうことな
く、建材に要求される特性の冷間加工性を確保するとと
もに、臨海地区、特に屋根軒裏部などでの腐食性の高い
環境における母材部と溶接部の耐銹性を改善するもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は建材用フェライ
ト系ステンレス鋼の成分について鋭意研究を行った結果
なし得たものであり、その要旨とするところは、重量%
にて、C :0.005〜0.020%、 Si:0.
1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、 S
:0.001〜0.010%、Cr:21.5〜3
1.0%、 Mo:0.3〜4.0%、N :0.
005〜0.020%、 Ti:0.10〜0.20
%、Nb:0.15〜0.25%を含み、残部がFeお
よび不可避的不純物からなり(1)式の耐孔食性指数P
I値が28以上および(2)式の軟質性指数HI値が3
1以下である場合に、軟質でかつ母材部と溶接部の耐銹
性に優れる建材用フェライト系ステンレス鋼である。本
発明は上記成分に更にCeを0.005〜0.050%
含有させることにより延性の向上を図ることができる。 PI=Cr+1.7Mo ………………………………(1) HI=Cr+2.4Mo ………………………………(2)
【0007】
【作用】本発明者らは、軟質で母材部と溶接部の耐銹性
に優れ、かつ、延性を兼ね備えた建材用フェライト系ス
テンレス鋼について鋭意研究した結果、以下の知見を得
た。耐銹性について研究した結果、臨界地区における軒
裏部では屋根上面などの雨水が当たる部位に比し海塩粒
子の飛来により塩素イオンが濃縮し易いことを定量的に
把握した。図1は沖縄の海岸から50m離れた場所で1
年間の屋外暴露試験した材料の発銹状況を示すものであ
る。暴露試験は#500エメリー研磨した材料を屋根構
造を模擬した暴露試験台に設置した。発銹状況は前記の
PI値(Cr+1.7Mo)によって整理でき、PI値
の増加とともに耐銹性は向上し、発銹なしの評点1を得
るにはPI値が28以上であった。
【0008】図2はこのPI値とJIS G0577に
よる孔食電位試験における孔食電位との関係を示す図で
ある。上記暴露試験で発銹を生じないPI値が28以上
を確保するには、孔食電子Vc′100 が1000mV(vs
SCE)を超え孔食を生じない電位であることが必要で
ある。
【0009】硬さについては、合金成分を変えた1mm厚
の材料を金切りハサミにより切断した時の切断の難易性
により評価した。図3に、ビッカース硬さと切断性の関
係を示すように、比較的切断し易いと評価されたビッカ
ース硬さは200以下であった。図4に、ビッカース硬
さと前記軟質性指数HI値(Cr+2.4Mo)との関
係を示した。図にみられるように、HI値とビッカース
硬さには良い相関がみられ、HI値が31以下でビッカ
ース硬さ200以下を得ることができる。
【0010】次に各々の合金元素の成分範囲を規定した
理由について説明する。CおよびNは溶接部の耐粒界腐
食性を劣化させる元素であり低い方が望ましいが、Ti
およびNbの添加によりCおよびNを固定することによ
り無害化し得る。しかしながら、CとN量の増加に応じ
てTi,Nb量を高める必要があり、また、C,Nは靭
性を劣化させることから、通常の製鋼法で容易に到達で
きるC量0.005〜0.02%、N量0.005〜
0.02%とした。好ましくは両元素とも0.015%
以下にすることが望ましい。
【0011】Siは脱酸剤として精錬上必要であるが、
ビッカース硬さを増加させ硬くなることから、0.1〜
1.0%とした。望ましい範囲は0.2〜0.5%であ
る。MnはSiと同様に脱酸剤として働くが、1%超の
添加は耐銹性を劣化させるため0.1〜1.0%とし
た。望ましくは0.1〜0.6%である。
【0012】CrおよびMoは、海塩粒子などに含まれ
る塩素イオンに対する耐孔食性を高めて耐銹性を向上さ
せるに有効な元素であり、これらの量を高めるほど耐銹
性が向上する。軒裏部の発銹を抑制するには(1)式の
耐孔食性指数PIが28以上必要であるが、これら元素
は(2)式の軟質性指数HIに示されるように硬くな
り、Hv200以下を得るにはHI値が31以下となる
ようにしなければならない。これらのことから、Cr,
Mo量はCr:21.5〜31.0%、Mo:0.3〜
4.0%において(1)式と(2)式を満足する範囲と
した。
【0013】TiおよびNbは、溶接熱影響部のクロム
炭化物の生成による粒界腐食を防止するために添加する
が、Tiは不働態皮膜中への濃縮効果により耐銹性を高
めること、更に非金属介在物がNb添加のみの場合には
MnSの腐食の起点となり易い介在物となるが、Tiを
0.10%以上添加することによって化学的に安定なT
i系介在物となる効果がある反面、過剰の添加は製品表
面に疵を生じ易くなることから、これらを総合してTi
量は0.10〜0.20%とした。Nbは耐粒界腐食性
を高めるとともに、適量添加によって靭性を改善するた
めに0.15%以上添加するが、Nb量が0.25%を
超えて添加してもその効果が飽和すること、かつ高価と
なることから0.15〜0.25%とした。
【0014】Sは非金属介在物を生成し清浄度を悪くす
ることからできるだけ低い方が好ましく、下限を設定し
なくても良いが、工業レベルで達成できる範囲として
0.001〜0.010%とした。好ましくは0.00
6%以下である。
【0015】Ceは、特に曲げ加工性が要求される場合
に添加する。図5は23.9Cr−3Mo鋼の延性にお
よぼすCe添加量の影響を示すが、0.005%以上の
Ce添加により、延性が向上し0.05%を超えて添加
しても効果が飽和することから、0.005〜0.05
0%とした。なお、CeはSと非金属介在物を生成する
元素であるが、発銹の起点にならないことから耐銹性を
劣化させない。以上の鋼成分の組み合わせと限定によ
り、建材に要求される軟質で耐銹性に優れ、かつ延性に
優れたフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。
【0016】
【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。表1は
本発明鋼(No.1〜7)と比較鋼(No.8〜17)の成
分とHIおよびPI値の計算値、Hv硬さの実測値、孔
食電位および暴露試験による耐銹性の評価結果、引張り
試験による伸びの測定値を示したものである。真空溶解
炉にて溶解後45kgのインゴットを鋳造し、熱間圧延に
て板厚5mmの熱延板とした後、1050℃で3分間保定
後空冷の熱処理を施した。引き続いて酸洗後1mm厚の冷
延板とし、1050℃で1分間保定の加熱後空冷する熱
処理を行い、酸洗した後母材は#500エメリー研磨紙
により研磨を行い、また、溶接材はTIG溶接後に#5
00エメリー研磨仕上げを行い孔食電位試験に供した。
暴露試験は屋根構造を模擬した暴露台に#500エメリ
ー研磨した母材試験片を取り付け、沖縄の海岸から50
m離れた場所で1年間の暴露試験を行い、耐銹性を評価
した。また、Hv硬さは母材部の断面を伸びの測定はJ
IS13号B試験片により測定した。
【0017】本発明鋼の鋼種番号1〜7は母材、溶接材
共に孔食電位が1000mV以上を示し、沖縄における暴
露試験でも発銹なく、また、硬さもHv200以下と両
特性を満足する。また、Ceを添加した鋼種番号5,
6,7は延性が向上している。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上の如く本発明鋼はフェライト系ステ
ンレス鋼の特徴を損なうことなく、軟質で母材部および
溶接部の耐銹性に優れるとともに延性に優れ、建材に要
求される特性を有しており、工業的な利益は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】沖縄で屋根構造を模擬した試験片を海に向け
て、1年間の暴露試験結果で得られた発銹程度と耐孔食
性指数PI値との関係を示す図。
【図2】JIS孔食電位試験(JIS G0577)に
よる孔食電位と耐銹性指標PI値との関係を示す図。
【図3】金切りハサミによる切断性とビッカース硬さの
関係を示す図。
【図4】ビッカース硬さと軟質性指数HI値との関係を
示す図。
【図5】Ce添加量と伸びの関係を示す図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.005〜0.02%、 Si:0.1〜1.0%、 Mn:0.1〜1.0%、 S :0.001〜0.010%、 Cr:21.5〜31.0%、 Mo:0.3〜4.0%、 N :0.005〜0.020%、 Ti:0.10〜0.20%、 Nb:0.15〜0.25% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
    (1)式の耐孔食性指数PIの値が28以上、かつ
    (2)式の軟質性指数HI値が31以下である軟質でか
    つ母材部と溶接部の耐銹性に優れることを特徴とする建
    材用フェライト系ステンレス鋼。 PI=Cr+1.7Mo ………………………………(1) HI=Cr+2.4Mo ………………………………(2)
  2. 【請求項2】 前項の鋼に更に重量%でCeを0.00
    5〜0.050%含むことを特徴とする請求項1記載の
    建材用フェライト系ステンレス鋼。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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