JPH08325691A - 曲げ加工性が良好な溶融めっきステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents

曲げ加工性が良好な溶融めっきステンレス鋼およびその製造方法

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JPH08325691A
JPH08325691A JP13228595A JP13228595A JPH08325691A JP H08325691 A JPH08325691 A JP H08325691A JP 13228595 A JP13228595 A JP 13228595A JP 13228595 A JP13228595 A JP 13228595A JP H08325691 A JPH08325691 A JP H08325691A
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JP
Japan
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less
stainless steel
hot
dip
bending workability
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JP13228595A
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Tetsuya Shimada
鉄也 島田
Hidehiko Sumitomo
秀彦 住友
Keiichi Omura
圭一 大村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ加工性が良好な溶融めっきフェライト系
ステンレス鋼を製造する。 【構成】 重量%でC:0.08%以下、Si:1%以
下、Mn:1%以下、Cr:10〜25%、Nb:1.
5%以下、N:0.03%以下、必要に応じてMo:
2.5%以下およびCu:0.5%以下の1種または2
種を含み、残部が不可避不純物からなるフェライト系ス
テンレス鋼にAl,Znあるいはそれらの合金が主成分
である金属溶融めっきを施した後、母材ステンレス鋼の
結晶粒度番号が7.5番以上であるか、その製造工程に
おいて、めっき原板の冷延後の焼鈍を再結晶温度以上1
000℃以下で5分以下の保定とする。 【効果】 従来、高価な溶融めっきオーステナイト系ス
テンレス鋼を使用せざるを得なかったが、本発明によ
り、曲げ加工に優れた溶融めっきフェライト系ステンレ
ス鋼の製造が安定して可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属めっきステン
レス鋼およびその製造方法に関するものである。特に、
薄鋼板や薄鋼帯として曲げ加工や軽度のプレス加工など
を行なう金属溶融めっきフェライト系ステンレス鋼およ
びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フェライト系ステンレス鋼は、Niを含
まないことから比較的安価な上に優れた耐食性を有する
ことから、化学工業用のプラント部材、自動車のモール
などの装飾部材、屋根や壁などの建築部材、ダムやトン
ネルなどの内外壁などの土木部材、厨房機器に使用され
ている。しかし、ステンレス鋼といえども大気中で腐食
の起きない合金金属ではないために、使用環境によって
は発銹などの微細な腐食が発生する。このため、屋外で
使用され特に人の目に触れる屋根や壁あるいは自動車の
装飾部材では、わずかな発銹も美観を損ね問題視され
る。
【0003】また、フェライト系ステンレス鋼は高い高
温強度と優れた耐高温腐食性を有していることから、煙
突や焼却炉用の部材、自動車排気系などの高温部材にも
使用されている。しかし、焼却炉ではプラスチックなど
の増加により焼却温度が高くならざるをえず、自動者エ
ンジンの効率向上や排気処理の効率向上を目的として排
気ガス温度の上昇が指向されているように、高温部材の
高温化が進行しつつある。
【0004】以上の耐食性不足や耐高温酸化性不足を補
う手段として、原板のステンレス鋼にZnやAlのめっ
きを施しためっきフェライト系ステンレス鋼が開発され
た。通常炭素鋼を溶融めっきする場合、めっき密着性の
阻害物質を除去するために表面を洗浄し次いでわずかに
表面に残る酸化物を還元して溶融金属槽に浸漬する。と
ころがステンレス鋼の場合、表面に残る非常に薄い酸化
皮膜(不動態皮膜)は普通鋼の酸化物を還元する工程で
は除去できない。すなわち、ステンレス鋼の表面酸化物
であるCrの酸化物の平衡酸素分圧は、Feの酸化物よ
り極めて低いので、事実上還元できないのである。
【0005】このため、めっき密着性を上げるためにめ
っき直前に表面を研磨したり、電気めっきにより例えば
純鉄を被覆するなどの対策とともに、めっき浴での反応
を促進し少しでも拡散による合金層を成長させることを
指向してきた。このための具体的な手段として、めっき
前の予加熱温度を高くして、めっき浴中の原板温度を高
く保つ工夫をしてきた。
【0006】しかし、ステンレス鋼は炭素鋼と異なりC
r炭化物析出に伴う品質劣化すなわち鋭敏化現象がある
ため、これを避けるために特開昭55−97460号公
報や特開昭63−47356号公報に示されているよう
に原板の焼鈍から予加熱までの温度履歴を限定したり、
冷却速度を限定するなどの方策が講じられ、またさら
に、Cr炭化物析出を根本的に防止すべくNbを添加し
た原板の使用がなされてきた。
【0007】一方、めっきフェライト系ステンレス鋼
は、めっき直前の原板に比べて延性が低下することが認
められている。これに対して、ステンレス鋼原板の延性
を改善すべくステンレス鋼原板の冷延後の焼鈍温度を高
くして結晶粒を粗大化することを指向してきた。以上の
ように、めっきフェライト系ステンレス鋼の製造は、め
っき原板の高温焼鈍による再結晶粒の粗大粒化により原
板の延性向上を図ってきたのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
製造された溶融めっきフェライト系ステンレス鋼は曲げ
加工によって脆性破面を有する割れが発生することがあ
った。曲げ加工性の改善には、従来から延性の向上が有
効である。ところが、Nbを含有するフェライト系ステ
ンレス鋼を原板とする溶融めっきステンレス鋼板は、こ
れらの処理を行っても曲げ性の改善が認められないので
ある。本発明は、このような状況に鑑み、曲げ性の優れ
た溶融めっきフェライト系ステンレス鋼およびその製造
方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明らは、Nbを含有
する溶融めっきフェライト系ステンレス鋼の曲げ加工時
の亀裂の発生伝播挙動を詳細に調査するとともに、めっ
き原板の冷延後の焼鈍条件による溶融めっきフェライト
系ステンレス鋼の曲げ加工性の変化を調査し、曲げ性の
改善を検討した。その結果、曲げ性の不良な溶融めっき
鋼板のステンレス鋼原板は延性そのものの劣化に加え
て、靭性の劣化があることが判明した。すなわち、Nb
を含有するフェライト系ステンレス鋼を原板とする曲げ
加工性が良好な溶融めっき鋼板は、原板の結晶粒度が細
かいことが明らかとなった。
【0010】図1は、溶融めっきフェライト系ステンレ
ス鋼の曲げ加工性に及ぼすステンレス鋼原板の結晶粒度
番号の影響を示したものである。曲げ試験は、1t−1
80゜曲げを行い、曲げ面の割れの有無を評価した。割
れの評価は、全く割れのないものを評点1、逆に割れが
板を貫通し完全に2枚に分断するほどの割れを評点5と
し、その間を官能的に3段階に分離評価した。溶融めっ
き後のステンレス鋼原板の結晶粒度番号が7.5未満で
は評点2以上の曲げ割れが発生するものの、粒度番号が
7.5以上では全く曲げ割れは発生せず、すべて評点1
であった。このように、溶融めっきフェライト系ステン
レス鋼板の曲げ性を改善するためには、従来の知見によ
る延性向上対策ではなく、以上に示した従来知見とは異
なる新しい知見に基づいて、原板の靭性の改善を図るこ
とが必要であることが判明した。
【0011】本発明は、このように従来の考え方では解
消されない新しい知見に基づいてなされたものである。
すなわち、(1) 重量%で、C :0.08%以下、
Si:1.0%以下、Mn:1.0%以下、
Cr:10〜25%、Nb:1.5%以
下、 N :0.03%以下 必要に応じて、Mo:2.5%以下、 C
u:0.5%以下の1種あるいは2種を含み、残部が不
可避不純物からなるフェライト系ステンレス鋼をめっき
原板とし、Zn,Alあるいはそれらの合金が主成分で
ある金属溶融めっきステンレス鋼の母材ステンレス鋼の
結晶粒度番号を7.5以上とすることを特徴とする溶融
めっきフェライト系ステンレス鋼。および(2) その製造
工程において、めっき原板ステンレス鋼の冷延後の焼鈍
を再結晶温度以上1000℃以下で5分以下の保定とす
ることを特徴とする曲げ加工性の優れた溶融めっきフェ
ライト系ステンレス鋼の製造方法である。
【0012】本発明の技術的な考え方は、めっき原板の
冷延後の焼鈍で再結晶は図るものの、結晶粒度を7.5
番未満に粗大化することを抑制し溶融めっき後の曲げ加
工性を改善しようとするものである。
【0013】次に、本発明対象鋼のめっき原板であるフ
ェライト系ステンレス鋼の成分限定理由を示す。Cは、
鋼中に固溶しても炭化物として析出しても延靭性を低下
させ、溶融めっき後の曲げ加工性を著しく低下させるこ
とから、0.08%を上限とした。Siは、過剰に含有
すると冷間加工性を低下させるため、その上限を1.0
%とした。好ましくは0.15%以下が良い。Mnは、
脱酸剤およびSの結晶粒界への偏析による粒界脆化を防
ぐために必要であるが、あまり多いと鋼板の延性を低下
させるため、その上限を1.0%とした。
【0014】Crは、ステンレス鋼としての基本的な耐
食性を得るために必須の合金元素であるため、10%を
下限とした。望ましくは15%である。その含有量に応
じてステンレス鋼としての耐食性を向上するものの、A
lめっきの犠牲陽極を含むめっきステンレス鋼としての
耐食性は飽和し、Cr増量効果が見られないので、25
%を上限とした。
【0015】Nbは、溶接部の耐粒界腐食性を確保し結
晶粒の粗大化を抑制するため、極めて有効な合金元素で
ある。また、固溶強化元素として高温で使用されるフェ
ライト系ステンレス鋼に比較的多量に添加されることが
ある。しかし、あまり多く添加すると固溶Nb量が増加
し、溶融めっき前の予加熱でFeとNbの金属間化合物
を生成し、めっき処理後の曲げ加工性を著しく劣化させ
ることから、1.5%を上限とした。Nは、鋼中に固溶
しても窒化物として析出しても延靭性を劣化させ、溶融
めっき後の曲げ加工性が低下することから、0.03%
を上限とした。
【0016】Moは、耐食性、特に耐孔食性を向上させ
るために極めて有効な元素であるものの、合金コストが
高いことに加えて、多量に添加するとσ層が容易に析出
し、靭性が著しく劣化することから、上限を2.5%以
下とした。Cuは、耐食性を向上させるのに極めて有効
な元素であるが、多量に添加するとフェライト相中に固
溶できず、熱間加工性が著しく阻害されることから、
0.5%を上限とした。
【0017】次に、本発明である溶融めっきフェライト
系ステンレス鋼の製造条件の限定理由を示す。めっき原
板であるフェライト系ステンレス鋼の冷延後の焼鈍温度
は、焼鈍の目的から再結晶温度以上、好ましくは950
℃以上にする必要があるが、1000℃を超えると再結
晶粒の粗大化が起こり、溶融めっき後の曲げ加工性が急
激に低下するため、1000℃を上限とした。また、焼
鈍の加熱保定時間が5分を超えると結晶粒が粗大化し、
溶融めっき後の曲げ加工性が劣化するため、5分を上限
とした。
【0018】
【作用】本発明方法では、次のような冶金的挙動がめっ
き原板であるフェライト系ステンレス鋼に作用するもの
と考えられる。本発明でめっき原板とするMoおよびN
bを含むフェライト系ステンレス鋼は、従来条件の冷延
焼鈍により結晶粒が粗大化する。その後のめっきの予加
熱では、結晶粒の成長速度の小さい温度域であるため、
さらなる結晶粒の成長が起こることなくめっき浴に浸漬
され、溶融めっきステンレス鋼となる。
【0019】めっき原板であるフェライト系ステンレス
鋼の靭性を劣化させる結晶粒の粗大化がないため、曲げ
加工時に起こるめっき合金層の脆性的な破壊に伴う衝撃
的な応力の伝播にも脆性的な亀裂発生がなく、局所的な
伸びで吸収し割れを生ずることがないものと考えられ
る。このような過程で、曲げ加工性の優れた溶融めっき
フェライト系ステンレス鋼が製造可能となる。
【0020】
【実施例】表1に示した化学組成のNb含有フェライト
系ステンレス鋼の0.8mm厚の冷延板を製造し、同じく
表2に示した焼鈍条件、めっき金属およびめっき条件
で、溶融めっきフェライト系ステンレス鋼板を製造し
た。その後、この溶融めっきフェライト系ステンレス鋼
板を切出しt/2−180゜曲げを行ない、曲げ面の割
れの有無を評価した。この結果を、表2に併せて示し
た。
【0021】曲げ面の観察評価は、Al系のめっきでは
NaOHの濃厚水溶液でめっき金属層をさらにりん酸水
溶液でめっき合金層を溶解した後、またZn系のめっき
では硝酸水溶液でめっき金属層をさらにりん酸水溶液で
めっき合金層を溶解した後、肉眼で行なった。割れの評
価は、全く割れのないものを評点1、逆に2枚に分離す
るほどの割れを評点5とし、その間を官能的に3段階に
分類評価した。
【0022】表2に示すようにNo.1〜8の本発明方
法による溶融めっきフェライト系ステンレス鋼板は、曲
げ面が健全で割れの発生もなく良好な曲げ性を示した。
しかし、比較に実施した焼鈍温度の高く、母材ステンレ
ス鋼の結晶粒度が大きいNo.9〜16のめっきステン
レス鋼は、脆性破面を有する亀裂が生じた。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】本発明により、曲げ加工性の優れた溶融
めっきフェライト系ステンレス鋼の製造が可能になっ
た。従来、曲げ加工性の不良な製品は歩留り落ちとせざ
るを得なかったが、本発明により製品歩留りが増大し、
工業的な利益は極めて大きい。
【0026】従来、溶融めっきフェライト系ステンレス
鋼は、主として軽加工の部材に用いられることを期待し
て製造されたものである。しかし、簡単な曲げ加工でも
割れが生ずるため、例え割れのない状態で使用されたと
しても、石がぶつかるなどの頻繁に起こり得る軽度の事
故によって破壊が生ずる危険性を払拭できず、広範に使
用されることはなかった。このような場合、従来Niを
多量に含んだオーステナイト系ステンレス鋼をめっき原
板とした溶融めっきオーステナイト系ステンレス鋼が用
いられてきた。
【0027】本発明により、溶融めっきフェライト系ス
テンレス鋼の曲げ加工性が向上し、しかも簡単な事故で
も懸念された破壊の危険性が解消したため、Niを含む
高価な溶融めっきオーステナイト系ステンレス鋼の必要
がなくなる。特に屋根材では、熱膨張率の低い溶融めっ
きフェライト系ステンレス鋼が使用できるため、構造体
としての設計も容易になった。このように、本発明によ
り間接的に得られる経済的な効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】フェライト系ステンレス鋼における曲げ加工性
に及ぼす結晶粒度の影響を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 2/12 C23C 2/12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.08%以下、 Si:1.0%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr:10〜25%、 Nb:1.5%以下、 N :0.03%以下を含有し、残部がFeおよび不可
    避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼をめっき
    原板とし、その表面にZnあるいはAlを主成分とする
    溶融めっきを施した溶融めっきステンレス鋼の、めっき
    後の原板の結晶粒度番号が7.5番以上であることを特
    徴とする曲げ加工性が良好な溶融めっきステンレス鋼。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.08%以下、 Si:1.0%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr:10〜25%、 Nb:1.5%以下、 N :0.03%以下さらにMo:2.5%以下とC
    u:0.5%以下の1種または2種を含有し、残部がF
    eおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレ
    ス鋼をめっき原板とし、その表面にZnあるいはAlを
    主成分とする溶融めっきを施したステンレス鋼の、めっ
    き後の原板の結晶粒度番号が7.5番以上であることを
    特徴とする曲げ加工性が良好な溶融めっきステンレス
    鋼。
  3. 【請求項3】 重量%で、 C :0.08%以下、 Si:1.0%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr:10〜25%、 Nb:1.5%以下、 N :0.03%以下を含有し、残部がFeおよび不可
    避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼の冷延鋼
    板をめっき原板とし、前記めっき原板に再結晶温度以上
    1000℃以下の温度範囲で5分以下保定する焼鈍を行
    った後、その表面にZnあるいはAlを主成分とする溶
    融めっきを施すことを特徴とする曲げ加工性が良好な溶
    融めっきステンレス鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%で、 C :0.08%以下、 Si:1.0%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr:10〜25%、 Nb:1.5%以下、 N :0.03%以下さらにMo:2.5%以下とC
    u:0.5%以下の1種または2種を含有し、残部がF
    eおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレ
    ス鋼をめっき原板とし、前記めっき原板に再結晶温度以
    上1000℃以下の温度範囲で5分以下保定する焼鈍を
    行った後、その表面にZnあるいはAlを主成分とする
    溶融めっきを施すことを特徴とする曲げ加工性が良好な
    溶融めっきステンレス鋼の製造方法。
JP13228595A 1995-05-30 1995-05-30 曲げ加工性が良好な溶融めっきステンレス鋼およびその製造方法 Pending JPH08325691A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003102258A1 (fr) * 2002-06-03 2003-12-11 Xinhui Rixing Stainless Steel Product Company Limited Application d'un alliage dans la fabrication d'ustensiles de cuisine
WO2009017245A1 (ja) 2007-07-31 2009-02-05 Nisshin Steel Co., Ltd. 二輪車排ガス経路部材用Al系めっき鋼板および部材
WO2009017246A1 (ja) 2007-07-31 2009-02-05 Nisshin Steel Co., Ltd. 高温強度に優れた二輪車排ガス経路部材用Al系めっき鋼板および部材

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US7416619B2 (en) 2002-06-03 2008-08-26 Xinhui Rixing Stainless Steel Product Company Limited Application of an alloy in kitchen utensil products
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