JPH09195007A - 耐食性に優れたＣｒ−Ｍｎ−Ｎ系オーステナイトステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性に優れた安価なオーステナイトステン
レス鋼を提供する。 【解決手段】 mass％で、Mn：5.0 〜20.0％、Cr：10.0
〜20.0％、Ｎ：0.10〜0.29％を含有し、Ｃ，Ｐ，Ｓ，Ｏ
含有量の合計を0.0200未満とすることにより、耐食性が
著しく向上する。さらに、Si：１％以下、Al：３％以下
の群、Ni：５％以下、Cu：５％以下の群、Ｖ：３％以
下、Nb：３％以下、Ti：３％、Zr：３％以下の群および
Mo：３％以下の群の１つの群からあるいは異なる群から
選ばれた元素を組み合わせて添加してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、家電、厨
房、建築用等に使用されるステンレス鋼に関し、とくに
耐食性に優れたステンレス鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼はSUS304
に代表され、ステンレス鋼中最も多量にかつ広範囲の用
途に利用されている材料である。SUS304鋼は、Crを18％
以上含有し、表面に不動態皮膜を形成し、さらに不動態
皮膜の安定性を増すNiをも含有しているため、大気中や
酸、アルカリ等の腐食環境においても優れた耐食性を示
し、さらに高温での耐酸化性にも優れている。

【０００３】しかしながら、SUS304鋼は、Niを含有して
いるため、高価であるという欠点を有している。そのた
め、Niを安価な合金元素で代替しようとする試みがなさ
れている。Niの一部をMnやＮで置換した鋼種がSUS201，
202 としてＪＩＳに規格化されている。また、例えば特
開昭60−197853号公報には、Ni含有量が低く、Si：１％
以下、Mn：14〜16％、Cr：15〜19％、Ｎ：0.30〜0.40％
を含有する高強度非磁性ステンレス鋼が示されている。
また、特開平２−8351号公報には、Si：１〜５％、Mn：
16〜25％、Cr：５〜12％、Ｎ：0.1 〜0.3 ％のNiを含有
しない高強度高延性の高マンガン鋼が開示されている。
しかし、これらの鋼種は、NiをMnやＮで代替したもの
で、高強度が得られやすく、また非磁性となる有利な点
はあるが、Mnは耐食性の改善効果がNiに比べ著しく小さ
いため、この種の鋼材の用途、とくに耐食性の用途には
SUS304に比べ著しく限定されるという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑み、上記問題点を有利に解決し、耐食性に優れ
たCr−Mn−Ｎ系オーステナイトステンレス鋼を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、Cr−Mn−
Ｎ系オーステナイトステンレス鋼の耐食性の改善につい
て鋭意検討した結果、Ｃ，Ｐ，Ｓ，Ｏ含有量の合計を一
定値以下に低減することにより、Cr−Mn−Ｎ系において
も安定な不動態皮膜が形成され、これによりCr−Mn−Ｎ
系オーステナイトステンレス鋼の耐食性が著しく向上す
るという新しい知見を得た。これら知見をもとに本発明
を構成した。

【０００６】すなわち本発明は、mass％で、Ｃ：0.015
％以下、Mn：5.0 〜20.0％、Ｐ：0.015 ％以下、Ｓ：0.
010 ％以下、Cr：10.0〜20.0％、Ｎ：0.10〜0.29％、
Ｏ：0.0050％以下、を含み、かつＣ，Ｐ，Ｓ，Ｏ含有量
の合計がＣ＋Ｐ＋Ｓ＋Ｏ＜0.020 を満足し、残部がFeお
よび不可避的不純物からなることを特徴とする耐食性に
優れたCr−Mn−Ｎ系オーステナイトステンレス鋼であ
り、さらに、Si：１％以下、Al：３％以下のうちから選
ばれた１種または２種、Ni：５％以下、Cu：５％以下の
うちから選ばれた１種または２種、Ｖ：３％以下、Nb：
３％以下、Ti：３％以下、Zr：３％以下のうちから選ば
れた１種または２種以上、およびMo：３％以下をそれぞ
れ単独に添加してもよい。またはこれらを組合せて添加
してもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、本発明における化学組成の
限定理由について説明する。本発明においては、Ｃ，
Ｐ，Ｓ，Ｏ含有量を低減することを特徴としている。 Ｃ：0.015 ％以下 Ｃは粒界に偏析し発錆の起点となる。また、ステンレス
鋼の耐食性確保に必須である鋼中のCrと結合し炭化物を
形成することにより、マトリックスの有効Cr量を低減さ
せることも耐食性低下の要因となる。不動態皮膜中にお
いても、不動態皮膜の欠陥として皮膜の安定性を阻害し
耐食性を低下させる。このような悪影響を抑えるため
に、Ｃは 0.015％以下とする。好ましくは 0.005％以下
である。

【０００８】Mn：5.0 〜20.0％ Mnはオーステナイトを安定化する元素であり、オーステ
ナイト相を維持するために必須な元素である。オーステ
ナイト相を安定化するためには5.0 ％以上の含有が必要
である。しかし20.0％を超えて過剰に添加すると耐食性
が低下するため、20.0％を上限とする。

【０００９】Ｐ：0.015 ％以下 Ｐは鋼中においては燐化物となるかあるいは粒界に偏析
し発錆の起点となる。また、不動態皮膜中においても、
不動態皮膜の欠陥として皮膜の安定性を阻害し耐食性を
低下させる。このような悪影響を防止するため、Ｐは
0.015％以下とする。粒界偏析の点から、好ましくは 0.
005％以下である。

【００１０】Ｓ：0.010 ％以下 Ｓは鋼中においては硫化物となるかあるいは粒界に偏析
し発錆の起点となる。また、不動態皮膜中においても、
不動態皮膜の欠陥として皮膜の安定性を阻害し耐食性を
低下させる。このため、Ｓは 0.010％以下とする。好ま
しくは、介在物の形成が少なくなる 0.005％以下であ
る。

【００１１】Cr：10.0〜20.0％ Crは不動態皮膜の形成を促進する元素で、耐食性向上に
必須の元素である。このため10.0％以上の添加を必要と
するが、20.0％を超えるとオーステナイト相を不安定に
するため20.0％を上限とした。 Ｎ：0.10〜0.29％以下 ＮはＣ、Ｓ等と同様に不純物元素として耐食性を阻害す
るが、本発明におけるように、多量に含有する場合に
は、逆に耐食性を向上させる。また、Ｎは、オーステナ
イト相の安定化に有効な元素である。オーステナイト相
の確保および耐食性向上のためには、Ｎは0.10％以上の
含有が必要である。しかし、過剰に含有すると窒化物を
形成し耐食性を低下させるため、0.29％を上限とする。

【００１２】Ｏ：0.0050％以下 Ｏは鋼中においては酸化物となり発錆の起点となる。ま
た、不動態皮膜中においても、不動態皮膜の欠陥として
皮膜の安定性を阻害し耐食性を低下させる。このため、
Ｏは0.0050％以下とする。 Ｃ＋Ｐ＋Ｓ＋Ｏ＜0.0200 Ｃ，Ｐ，Ｓ，Ｏ含有量の合計が0.0200未満となるよう
に、Ｃ，Ｐ，Ｓ，Ｏ含有量を低減する。Ｃ，Ｐ，Ｓ，Ｏ
いずれも不動態皮膜を不安定とする元素であり、これら
元素の含有量の合計が皮膜の安定性に著しい影響を及ぼ
す。Ｃ＋Ｐ＋Ｓ＋Ｏ含有量が0.0200未満で安定な皮膜が
形成され、耐食性が著しく向上するため、Ｃ＋Ｐ＋Ｓ＋
Ｏ含有量を0.0200未満に限定した。

【００１３】上記組成に加え、本発明では下記に示す群
の任意添加元素を、１つの群のみあるいは異なる群から
選ばれた元素を組合せて添加できる。 Si：１％以下、Al：３％以下のうちから選ばれた１種ま
たは２種 Si、Alはいずれも不動態皮膜の形成に寄与する元素であ
り、Crの一部を置換できる。しかし過剰に添加するとオ
ーステナイト相を不安定とするため、Siは１％、Alは３
％を上限とした。なお、好ましくはSiは 0.2〜0.7 ％、
Alは 0.2〜0.9％である。

【００１４】Ni：５％以下、Cu：５％以下のうちから選
ばれた１種または２種 Ni、Cuはいずれもオーステナイト相を安定化する元素
で、Mnを多量に添加できないときに利用する。経済性の
観点からNiは５％、Cuは５％を上限とする。 Ｖ：３％以下、Nb：３％以下、Ti：３％以下、Zr：３％
以下のうちから選ばれた１種または２種以上 Ｖ，Nb，Ti，Zrは炭化物を形成する元素であり、鋼中の
炭素を炭化物として固定し、Cr炭化物による有効Cr量の
低下を抑制し耐食性を向上するのに有効である。しか
し、これら元素はフェライトを安定化する元素であり、
過剰の添加はオーステナイト相を不安定にするので、Ｖ
は３％以下、Nbは３％以下、Tiは３％以下、Zrは３％以
下とした。なお好ましくは、Ｖは 0.005〜0.30％、Nbは
0.005〜0.30％、Tiは 0.005〜0.30％、Zrは 0.005〜0.
30％である。

【００１５】Mo：３％以下 Moは不動態皮膜の安定性を高める作用を有し、耐食性を
向上させる。しかし、Moはフェライト相を安定化させる
元素であり、多量に添加するとオーステナイト相を不安
定とするため、３％を上限とした。なお、好ましくは
0.1〜1.0 ％である。

【００１６】その他は不可避的不純物であるが、できる
だけ低減する。本発明の鋼の溶製は、通常公知の方法が
いずれも適用できる。なかでも、転炉、電気炉が好適で
ある。また、取鍋等での炉外精錬、真空脱ガス処理等を
適用してもよい。鋳込は、造塊あるいは連続鋳造いずれ
も適用できる。溶製−鋳込により作製した鋼素材は、熱
間圧延を施し所定の板厚としたのち、必要に応じ焼鈍を
施し、冷間圧延により製品板厚とする。冷延後は仕上げ
焼鈍を実施するのが好ましい。

【００１７】

【実施例】転炉で溶製したのち、必要に応じ取鍋精錬、
脱ガス処理を施し、連続鋳造により表１に示す化学組成
のスラブとした。該スラブを、熱間圧延−熱延板焼鈍−
冷間圧延の工程および仕上げ焼鈍（1150℃無酸化雰囲
気）を施し、２mm厚の鋼帯とした。これら鋼帯につい
て、組織および耐食性を評価した。耐食性はJIS G0577
に従い孔食電位を、JIS G0575 に従い耐粒界腐食性を評
価した。孔食電位は、電流密度10μA/cm² に対応する電
位のうち最も貴な値を示す。評価結果を表１に併記す
る。

【００１８】鋼１〜４、11〜23は本発明例であり、組織
はオーステナイト相で孔食電位も従来鋼と比較し高く、
粒界腐食割れも発生していない。鋼24の従来鋼(SUS304)
と同等以上の耐食性を有している。それに比較し、Ｃ，
Ｓ，Ｃ＋Ｐ＋Ｓ＋Ｏが本発明範囲からはずれる鋼５、
６、７は孔食電位も低く、粒界腐食割れも発生して耐食
性が劣化している。また、鋼８はCrが本発明範囲の上限
を超えるもので、組織がγ単相でなくγ＋α２相となっ
て、孔食電位が低く粒界割れも発生し、耐食性が低い。
また鋼９はMnが本発明範囲の上限をはずれるので耐食性
が低下している。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、従来鋼のSUS304と同等
以上の耐食性を有するCr−Mnオーステナイトステンレス
鋼を提供でき、耐食性に優れたステンレス鋼が安価に供
給できるようになり、経済的効果は大きい。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 mass％で、 Ｃ：0.015 ％以下、 Mn：5.0 〜20.0％、 Ｐ：0.015 ％以下、 Ｓ：0.010 ％以下、 Cr：10.0〜20.0％、 Ｎ：0.10〜0.29％、 Ｏ：0.0050％以下、 を含み、かつＣ，Ｐ，Ｓ，Ｏ含有量の合計がＣ＋Ｐ＋Ｓ
   ＋Ｏ＜0.0200を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物
   からなることを特徴とする耐食性に優れたCr−Mn−Ｎ系
   オーステナイトステンレス鋼。
2. 【請求項２】 請求項１記載の組成に加えて、さらにma
   ss％で、Si：１％以下、Al：３％以下のうちから選ばれ
   た１種または２種を含有することを特徴とする耐食性に
   優れたCr−Mn−Ｎ系オーステナイトステンレス鋼。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の組成に加えて、
   さらにmass％で、Ni：５％以下、Cu：５％以下のうちか
   ら選ばれた１種または２種を含有することを特徴とする
   耐食性に優れたCr−Mn−Ｎ系オーステナイトステンレス
   鋼。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の組成に加え
   て、さらにmass％で、Ｖ：３％以下、Nb：３％以下、T
   i：３％以下、Zr：３％以下のうちから選ばれた１種ま
   たは２種以上を含有することを特徴とする耐食性に優れ
   たCr−Mn−Ｎ系オーステナイトステンレス鋼。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４記載の組成に
   加えて、さらにmass％で、Mo：３％以下を含有すること
   を特徴とする耐食性に優れたCr−Mn−Ｎ系オーステナイ
   トステンレス鋼。