JPH11286754A - Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁特性や耐食性の優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼
板の靱性を向上し、高靱性を活用して冷間ないし温間の
圧延を容易にした鋼板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】Ｃｒ３０ｗｔ％以下、Ｓｉ：３．５〜１０
ｗｔ％を含有し、残部は主として鉄および不可避的不純
物からなる鋳片を、熱間圧延で３ｍｍ以下の厚みまで圧
延するＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板の製造方法、またはこの熱
延板を、焼鈍することなく冷間ないし温間で圧延するＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁特性や耐食性
の優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板およびその製造方法に関
するものであり、その靱性を向上することと、高靱性を
活用して冷間ないし温間の圧延を容易にすることを主眼
とする。

【０００２】

【従来の技術】Ｆｅ−Ｓｉ合金は電磁特性が非常に優れ
ることから、各種の電磁材料として使用されている。し
かし、Ｓｉが３．５％以上の含有量になると鉄合金の靱
性は著しく劣化し、材料としての用途が制限されるばか
りでなく、圧延やプレス成型等の加工さえも困難になる
弱点を持つ。一方、Ｆｅ−Ｃｒ合金は耐食性に優れた材
料として知られているが、さらに過酷な条件下で一層の
耐食性や耐熱性を確保するために、種々の元素が添加さ
れてきた。その代表例としてＭｏ，Ｃｏ，Ａｌ等があげ
られる。これにより、耐食性の代表的な指標である孔食
電位（３．５％ＮａＣｌ水溶液、３０℃、電流密度１０
μＡ／ｃｍ²)が５００ｍＶ以上となるような、極めて優
れた耐食性も実現される。しかし、これらの元素はいず
れも高価であり、コスト上の制約から耐食性、耐熱性を
ある程度犠牲にして添加量を抑えざるを得ないのが現状
である。

【０００３】それに対して、Ｓｉはこれらの元素に比べ
て安価であり、しかも耐食性あるいは耐熱性を改善する
効果も有するため、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金鋼の工業的な
活用が期待される。その例として、特公昭５７−２２６
７号公報においてはＳｉを５ｗｔ％以内含有する耐酸化
性の優れたフェライト系ステンレス鋼を開示しているも
のの、実際には、Ｓｉを３．５ｗｔ％以上含有すると加
工性が乏しくなり、冷間ないし温間圧延が困難になると
いう欠点があった。

【０００４】このような加工性を改善する観点から本発
明者らは研究を進め、高純度化によって靱性を著しく改
善することができるとの知見を得た（特願平９−２０７
７３２号）。一方、特開平３−５３０２５号公報では、
強圧下熱間圧延ののち急冷することにより、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｓｉ合金の靱性を向上させる技術を開示している。し
かし、通常とは異なる圧延プロセスが必要であり、コス
ト上昇要因となることから、これも万能の解決方法とは
言えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、高い靱性を有する高耐食性のＦｅ−Ｃｒ−Ｓ
ｉ鋼板を現状で工業的に可能な純度と通常のプロセスに
よって提供し、それを活用して冷間ないし温間圧延を容
易にすることを課題とした。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を行った結果、高Ｓｉ含有量であ
っても不純物濃度を極端に低減することなしに、熱間圧
延の仕上げ厚みを一定値以下にすることにより、極めて
高い靱性あるいは加工性が得られる事を見いだした。さ
らに、Ｃｒ含有量が高ければその有利な効果がより顕著
になることを見いだした。その要旨とするところは下記
のとおりである。 （１）Ｃｒ：３０ｗｔ％以下、Ｓｉ：３．５〜１０ｗｔ
％を含有し、残部は主として鉄および不可避的不純物か
らなる鋳片を、熱間圧延して３ｍｍ以下の厚みまで圧延
してなるＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板。 （２）前記（１）において、前記Ｃｒが３．５ｗｔ％以
上、３０ｗｔ％以下である請求項１に記載のＦｅ−Ｃｒ
−Ｓｉ鋼板。 （３）前記（１）または（２）において、さらに、Ｎ
ｉ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ａｌの元素のうち１種以上を１０ｗｔ
％以内含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板。 （４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載したＦｅ−
Ｃｒ−Ｓｉ鋼の熱延板を、焼鈍することなく冷間ないし
温間で圧延することを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板
の製造方法。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、発明を知見するに至った実
験結果について説明する。実験用の小型真空溶解炉に
て、Ｆｅ−１８ｗｔ％Ｃｒ−５ｗｔ％合金を１０ｋｇ溶
製した。ここで、脱酸はＡｌで行い、又Ｃ，Ｎ量を調節
するためにＦｅ−５ｗｔ％Ｃ母合金および窒化鉄を添加
し、不純物としてはＣ：２６ｐｐｍ，Ｍｎ：０．０１
％，Ｐ：８ｐｐｍ，Ｓ：５ｐｐｍ，Ｎ：７５ｐｐｍ，
Ｏ：１７ｐｐｍ，Ａｌ：３０ｐｐｍであった。これらの
鋼塊のスケールを除去した後、１１００℃に加熱して板
厚５．０，４．０，２．０，１．５ｍｍに圧延した。こ
の鋼板から、板厚１．０ｍｍ，幅１０ｍｍ，長さ５５ｍ
ｍ，切り欠き２ｍｍＶノッチのシャルピー試験片を圧延
方向と平行に採取し、各温度で衝撃値を測定して、脆性
破面率が５０％になる温度すなわち延性−脆性遷移温度
を靱性の指標として求めた。

【０００８】各仕上げ厚みによるシャルピー遷移温度は
次のとおりである。 熱間圧延仕上げ厚み（ｍｍ） 遷移温度（℃） ５．０ ＋１１０ ４．０ ＋１００ ３．０ ＋７０ ２．０ −１０ １．５ −４０ このように熱間圧延の仕上げ厚みを３ｍｍ以下にするこ
とによって高い靱性を得ることができることが明らかに
なった。また、熱間圧延の仕上げ厚みを２ｍｍ以下にし
たものは、その後、冷間圧延を行うことも可能である。

【０００９】この発明は、上記の実験事実に基づいたも
のであり、成分系、純度のみならず熱延の仕上げ厚みが
重要な役割を担う。以下、これらの限定理由について説
明する。

【００１０】まず、Ｃｒは耐食性を向上させる基本的な
合金元素であり、高い耐食性を得ようとする場合には最
低限３．５ｗｔ％添加することが好ましい。しかも、高
Ｓｉ含有量で高靱性を得るのに極めて有効であり、その
ためにも３．５ｗｔ％以上が好ましい。一方、３０ｗｔ
％を超えるとこれらの効果が飽和するとともに、かえっ
て加工性を損ねる上にコスト上昇を招く。従って、Ｃｒ
の含有量は３０ｗｔ％以下、さらに、耐食性と靱性の格
段の向上を図るには３．５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下と
規定する。好ましくは１０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下で
ある。

【００１１】次に、ＳｉはＣｒとともに耐食性および耐
熱性を向上するほか、磁気特性を改善する元素である。
３．５ｗｔ％未満では極めて優れた耐食性および磁気特
性は得られない。一方、１０ｗｔ％越えると高い靱性が
確保できないので、Ｓｉの含有量は３．５〜１０ｗｔ％
と規定する。好ましくは、３．５〜８、より好ましくは
４〜７ｗｔ％がよい。

【００１２】このほかに、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ａｌなど
の耐食性ないし磁気特性向上のための元素を含有するこ
とも、加工性を妨げるものではない。ただし、過剰に含
有するとコスト上昇の問題があるほか、特性向上も飽和
するので、各々１０ｗｔ％以下とする。好ましくはそれ
ぞれ０．５〜５．０、０．０３〜３．０、０．０３〜
３．０、０．５〜５．０ｗｔ％とする。鋼材の不純物量
はＣおよびＮの合計で１５０ｐｐｍ以下、Ｃ，Ｎ，Ｏ，
Ｓ，Ｐの合計で５００ｐｐｍ以下とするのが好ましい。
またＭｎ２００ｐｐｍ以下が好ましい。

【００１３】また、熱間圧延の仕上げ厚みを３ｍｍ以下
とすることにより急激に靱性を改善することができる。
これは熱間加工する際に導入された転位が、熱延厚みを
薄くすることで板厚の急激な下降により緩和することな
く残存し、微細なサブグレインを形成するためと考え
る。これらは、熱間圧延の仕上げ厚み１．５ｍｍの試料
の薄膜／透過電子顕微鏡観察により確認した。従って、
仕上げ厚みを３ｍｍ以下と規定した。この値は圧下率８
５％以上に相当する。

【００１４】しかしながら、これらの効果は焼きなまし
焼鈍を行うと失われる。これは、加工により形成した微
細なサブグレインが再結晶により緩和してしまうためと
考える。そのため、高靱性を確保するには熱延および冷
延後の焼きなまし焼鈍は避けた方がよい。したがってＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼の熱延板は、焼鈍することなく冷間な
いし温間で圧延してＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板を製造するこ
とが好ましい。ここで温間とは５０〜３５０℃の範囲を
いう。

【００１５】

【実施例】実験用の小型真空溶解炉にて、表１に示す合
金を１０ｋｇずつ溶製した。ここで、脱酸はＡｌで行
い、またＣ，Ｎ量を調節するためにＦｅ−５ｗｔ％Ｃ母
合金および窒化鉄を添加し、不純物としてはＣ：１０〜
３０ｐｐｍ，Ｍｎ：０．０１％，Ｐ：８〜１０ｐｐｍ，
Ｓ：５〜１０ｐｐｍ，Ｎ：５０〜９０ｐｐｍ，Ａｌ：３
０ｐｐｍ，Ｏ：１０〜３０ｐｐｍであった。これらの鋼
塊を４０×６０×１００ｍｍに切り出し、Ａｒ中で１１
００℃に加熱して３０分保持したのち、６０ｍｍを２０
ｍｍにつぶす形に粗熱延し、さらに１１００℃に再加熱
して１５分保持してから、板厚４．０，３．０，２．
０，１．５ｍｍまでに圧延した。この鋼板から、板厚
１．０ｍｍ，幅１０ｍｍ，長さ５５ｍｍ，切り欠き２ｍ
ｍＶノッチのシャルピー試験片を圧延方向と平行に採取
し、２５℃おきの温度でシャルピー衝撃値を測定して、
脆性破面率が５０％になる温度すなわち延性一脆性遷移
温度を靱性の指標として求めた。

【００１６】次に、さきの各仕上げ厚みの熱延板の表面
をショットで手入れしてから０．３５ｍｍまで冷間圧延
を行った。ただし、遷移温度が室温を超える場合は、３
００℃に加熱して温間圧延とした。この時の圧延後の板
の割れの有無を顕微鏡で観察し、冷間ないし、温間圧延
性の指標とした。表１に各鋼種の仕上げ熱延厚み、遷移
温度、冷延性を同時に示す。

【００１７】鋼種Ａ，Ｂは本発明においてＣｒを含有せ
ずに、または２ｗｔ％しか含有していないが２ｍｍ以下
に熱延することによって遷移温度を０℃または２５℃と
したものである。それに対して鋼種Ｃは鋼種Ｂと同様の
組成であるが。熱延の仕上げ厚みが４．０ｍｍと本発明
の規定を満足しないために靱性が劣化している。また、
鋼種Ｄ，ＥにおいてＣｒを１８ｗｔ％程度含有する場合
でも、熱延の仕上げ厚みを３ｍｍ以下としたものと、し
ないものとでは靱性が大きく異なり、本発明の規定を満
足する圧延を行えば靱性が飛躍的に改善されることが明
らかである。また、本発明の規定を満足する鋼種は冷間
圧延が可能になっている。

【００１８】また、鋼種Ｆは高いＳｉ含有量であるが、
Ｃｒを約１８ｗｔ％含有し、熱延の仕上げ厚みを２ｍｍ
とすることで遷移温度５０℃を確保している。さらに、
鋼種Ｇ〜Ｉはさらに鋼耐食性を得るためにＮｉ，Ｍｏ，
Ａｌ，Ｃｏといった元素をそれぞれ添加したものである
が、いずれも２ｍｍの熱延を施すことにより靱性の劣化
は認められない。鋼種Ｊ、ＫはＳｉ量が過剰であり、靱
性が劣化している。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明により従来特殊な設備でしか製造
できなかった高Ｓｉ含有量の鋼板を、通常のプロセスに
おいて圧延、製造できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃｒ３０ｗｔ％以下、Ｓｉ：３．５〜１０
   ｗｔ％を含有し、残部は鉄および不可避的不純物からな
   る鋳片を、熱間圧延して３ｍｍ以下の厚みまで圧延して
   なるＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板。
2. 【請求項２】前記Ｃｒが３．５ｗｔ％以上、３０ｗｔ％
   以下である請求項１に記載のＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板。
3. 【請求項３】さらに、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ａｌの元素の
   うち１種以上を１０ｗｔ％以内含有するＦｅ−Ｃｒ−Ｓ
   ｉ鋼板。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のＦｅ−Ｃ
   ｒ−Ｓｉ鋼の熱延板を、焼鈍することなく冷間ないし温
   間で圧延することを特徴とするＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ鋼板の
   製造方法。