JPS5922784B2 - 耐食性の優れた光輝焼鈍仕上げ用フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

耐食性の優れた光輝焼鈍仕上げ用フェライト系ステンレス鋼

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JPS5922784B2
JPS5922784B2 JP56025249A JP2524981A JPS5922784B2 JP S5922784 B2 JPS5922784 B2 JP S5922784B2 JP 56025249 A JP56025249 A JP 56025249A JP 2524981 A JP2524981 A JP 2524981A JP S5922784 B2 JPS5922784 B2 JP S5922784B2
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章夫 山本
博己 稲垣
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【発明の詳細な説明】 本発明は光輝焼鈍処理仕上げにおける耐食性の劣化を抑
制した光輝焼鈍処理仕上げ用フェライト系ステンレス鋼
に関するものである。
SUS430鋼で代表されるフェライト系ステンレス鋼
は、SUS304鋼で代表されるオーステナイト系ステ
ンレス鋼に比べて一般的に耐食性では劣るものの安価で
あるため自動車外装部品や建築内装品などの比較的マイ
ルドな腐食環境で表面の美麗さを要求される用途に広く
用いられている。
このような用途のための表面仕上げはパラ鏡面研摩仕上
げをはじめとする機械研摩仕上げ(A3〜8仕上げ)あ
るいは冷間圧延後H2+N2ガス、Coガスなどの非酸
化性ガス中で光輝焼鈍(以下BA処理と呼ぶ)を施した
BA処理仕上げが選ばれる。中でもBA処理仕上げは、
生産性が高(大量生産に適しているため広く用いられて
いるが、局部的な発銹を起こし表面の美麗さを損なう場
合があって一般にパラ研摩仕上げ材に比べて耐食性が劣
る傾向にあった。従来は、このような欠点のために、パ
ラ研摩仕上げ材を使用する場合に比べて例えばMoの必
要以上の多量添加など母材の耐食性を高めることで対処
せざるを得なかった。
本発明者らはBA処理仕上げステンレス鋼における耐食
性と発銹の状況について調査検討を重ねた結果、BA処
理仕上げステンレン鋼の耐食性はBA酸化皮膜直下の表
面の耐食性に依存し、BA処理仕上げによって耐食性の
劣化したステンレス鋼は皮膜直下の表面の耐食性が母材
に比べて著しく劣っているためであるとの知見を得た。
以下にこれらの関係を調査結果に基づいて説明する。
ステンンス鋼の耐食性は不働態化のしやすさと不働態の
安定度で比較され、それぞれ電気化学的な陽極分極曲線
の評価と不働態電位保持時間の測定評価が比較の有効な
手段である。
第1図および第2図に市販のBA処理仕上げ17Crス
テンレス鋼(SUS43O)の中からJIS−Z237
lによる塩水噴霧試験で評価した耐食性の優れた鋼と劣
った鋼について5%H2SO4(25℃)中における陽
極分極曲線を示した。
第1図はBA処理仕上げのまま(入手まま:で電気化学
的にBA酸化皮膜を還元溶解し、BA酸化皮膜直下の表
面の特性を測定した例であり、第2図は実験室的に#6
00まで湿式研摩しなおし母材の特性を測定した例であ
る。不働態化のしやすさは、図中の矢印1、矢印2およ
び矢印3で示した電流ピーク、即ち不働態化電流密度で
評価され低電流密度程不働態化しやすい。
第1図のBA酸化皮膜直下の表面の不働態化電流密度は
、耐食性の劣った鋼の方が優れた鋼より高《塩水噴霧試
,験による評価と良《一致している。それに対して第2
図の母材の不働態化電流密度は両者で差が認められない
ことから母材の耐食性には差がないものと推定される。
さらに第1図と第2図を比較すると塩水噴霧試験の評価
で耐食性の優れた鋼はBA酸化皮膜直下の表面と母材の
不働態化電流密度が同レベルであるが、耐食性の劣った
鋼はBA酸化皮膜直下の不働態化電流密度が母材に比べ
て高《劣っていることがわかる。第3図は同じ2種類の
BA処理仕上げ17Crステンレス鋼のBA酸化皮膜直
下と母材について5%H2SO4(25゜C)溶液中で
一定に不働態化処理した後、同じ溶液中での不働態電位
保持時間を測定した結果である。図から塩水噴霧試験に
よる評価で耐食性の優れた鋼は、BA酸化皮膜直下の表
面と母材とほぼ同レベルの不働態電位保持時間を示すが
、耐食性の劣った鋼はBA酸化皮膜直下の不働態電位保
持時間が特に短か《、不働態の安定度も劣化しているこ
とがわかる。以上のように、塩水噴霧試験で耐食性が劣
ったBA処理仕上げステンレス鋼はBA酸化皮膜直下の
表面の耐食性が、耐食性の優れた鋼のBA酸化皮膜直下
の表面や母材に比べて劣化していることがわかった。
本発明者らはこの知見に基づきBA酸化皮膜直下の表面
の耐食性劣化を抑制することができる成分系について種
々検討した結果、NbとCuの複合添加およびMn量の
制限がきわめて有効であることを見出し本発明をなしと
げた。
即ち本発明はNb:下記(1)式の有効Nb量にて)
0.05〜0.8%、Cu: 0.2〜1.0%、M
n:0.7%以下、Cr: 11.5〜22.0%、C
:0.03%以下、N:0.025%以下、S:0.0
1%以下、O:0.01%以下、Si:1.O%以下、
またはさらにMO,Niをそれぞれ1.5%以下の1種
以上を含有し残部Feおよび不可避不純物からなる光輝
焼鈍処理仕上げ用耐食性のすぐれたフエライト系ステン
レス鋼である。
以下にこれら添加元素の効果を説明する。
先ず(1)式の有効Nb量とは鋼中のC,Nと結合して
炭化物、窒化物(NbC,NbN)として析出した場合
、マトリックス中の有効Nb量が減少することを考慮し
て理論的に求められたものである。
この場合〔%C〕および〔%N〕の係数は各々Nbとの
原子量の比である。次に第4図はCu量を0.07〜1
,49%の範囲、Nb量を0.93%以下の範囲、Cを
0.06%以下の範囲、Nを0.012%以下の範囲で
変えた。17%Crステンレス鋼をハブ鏡面研摩後、2
5%H2−75%N2、露点−35℃の雰囲気中で82
0℃−5汗のBA処理を行ない、しかる後にBA酸化皮
膜宣下の表面と母材の不働態化電流および不働態化眠位
保持時間を比較した図である。
図においてX印はBA酸化皮膜直下の表面の特性が母材
の特性より劣ることを示し、○印は両者に差が認められ
忙いことを示す。Nb量が(1)式に示した有効Nb計
で0.05%以上、かつCu量が0.2%以上の範用で
BA酸化皮膜直下の表面の特性が母材と同レベルになる
。なお、Nbについては有効Nb量が0.8%を超えて
も、添加量に見合うだけの効果が得られず、またCuに
ついては1.0%を超えて添加すると熱間加工性が低下
する。NbとCuが相乗効果をもたらす原因は必ずしも
明確でないが、光輝焼鈍時に表面のCrが酸化されるた
めBA酸化皮膜直下のCrが欠乏するのに対して、Cu
とNbは酸化されないため逆に濃縮してCr減少による
耐食性劣化を抑制することによるものと考えている。
以上示したようにNb,Cuの複合添加によりBA酸化
皮膜直下の耐食性は母材のレベルを維持することができ
、BA処理仕上げを施しても安定して優れた耐食性を示
すステンレス鋼の製造が可態となり、徒らに高価な合金
元素を多量に添加した鋼種を使用する必要がなくなって
工業的に大きな利益を得ることができる。
また本発明者らはBA処理仕上げステンレス鋼の耐食性
は、BA酸化皮膜そのものの耐食性にも依存しているこ
とを見出しその原因はBA酸化皮膜の構成酸化物の違い
であることをつきとめた。
第5図は同一成分系(17%Cr、0.02%C、0.
015%N,O.4%Nb、0.4%Cu,O.5%S
i)のMn量を変えた鋼を25%H2−75 %N2、
露点−35℃の雰囲気中で820−C−5分のBA処理
を行ない、しかる後BA処理ままの表面で塩水噴霧試験
(JIS−Z237l2hr但し液中にH2O2を0.
1%添加)を行なった結果である。Mn量が多い程銹評
点( RatingNumberRN)は小さ《なり(
即ち、発銹面積が増し)、特に0.7%を超えると太き
《劣化することがわかる。この結果からBA処理仕上げ
用ステンレス鋼の耐食性はMn量を低下せしめることで
優れた耐食性を示し、前述したNb,Cuの複合添加を
組合わせることにより、優れたBA処理仕上げ用ステン
レス鋼を提供することができる。次に本発明鋼を構成す
るその他の成分の限定理由を説明する。
Crは11.5%未満では母材のステンレス鋼としての
基本的な耐食性が不足するため下限とし、また22%を
超えると加工性が劣化する上、BA処理仕上げを必要と
する用途がな《工業的には利 ・益が認められないので
これを上限とした。
C,Nはそれ自体はBA処理仕上げ材の耐食性に及ぼす
影響は小さいが炭化物、窒化物としてNbを消費し一定
の有効Nb量を得るために多量のNb添加が必要となる
だけでな《、析出した炭化物等が発銹の起点となるなど
悪影響があるためCの上限を0.03%、Nの上限を0
.025%とした。
S,Oもそれ自体はBA処理仕上げ材の耐食性に及ぼす
影響は少ないが、発銹の起点となって母材そのものの耐
食性レベルを低下させるため、S″ の上限を0.01
%、0の上限を0,01%とした。
SiはBA処理仕上げ材の耐食性に及ぼす影響は小さい
が、多量に添加すると加工割れ感受性が高まるので上限
を1,0%とした。本発明における鋼ではBA処理仕上
げでの耐食性に及ぼすAIの効果は認められないが、脱
酸を行なうために0.05%までの添加は許容される。
その他不可避不純物として含まれるPはBA処理仕上げ
材の耐食性に及ぼす影響は小さいが、基本的な母材の耐
食性を劣化させるため出来得る限り低減せしめることが
有利である。また、BA処理仕上げステンレス鋼の用途
には自動車外装部品など、要求される耐食性レベルの比
較的高いものがあるが、本発明は要求される耐食性レベ
ルに応じてMO,Niの1種以上を添加したステンレス
鋼に対しても同様に効果が認められる。
この場合、多量の添加はコスト的に不利であるばかりで
なく熱間加工性が劣化するためMOの上限を1.5%、
Niの上限を1.5%とした。次に実施例を挙げて説明
する。第1表に示した化学成分を有する17Crステン
レン鋼、MO含有17Crステンレス鋼およびNi含有
19Crステンレス鋼を通常の方法により熱間圧延、焼
鈍、冷間圧延を行い、さらに5%H2+95%N2、露
点−35℃の雰囲気中で820゜C−5分のBA処理を
施した。
第2表にこれらのBA処理仕上げ薄板めBA処理ままの
表面、BA酸化皮膜直下の表面および母材(研摩面)の
耐食性試験結果を示した。第2表に示したとおり、本発
明鋼はBA処理仕上げのままでも母材と同じ耐食性を示
していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、市販のBA処理仕上げ17Crステンレス鋼
でJIS−Z237lによる塩水噴霧試験により耐食性
が優れていた鋼と劣っていた鋼についてBA酸化皮膜直
下の表面の5%H2SO4(25℃)中におけるアノー
ド分極曲線を示す図、第2図は同じく2種類の鋼につい
て母材の5%H2SO4(25℃)中におけるアノード
分極曲線を示す図、第3図は同じく2種類の鋼について
BA酸化皮膜直下の表面および母材の5%H2SO,(
25℃)中での不働態電位保持時間を示す図、第4図は
17Cr鋼における、BA酸化皮膜直下の表面と母材の
不働態化電流密度および不働態電位保持時間のレベル差
とCuおよび(1)式による有効Nb量との関係を示す
図、第5図はBA処理材の塩水噴霧試験結果に及ぼすM
n量の影響を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Nb:下記(1)式の有効Nb量にて0.05〜0
    .8%、Cu:0.2〜1.0%、Mn:0.7%以下
    、Cr:11.5〜22.0%、C:0.03%以下、
    N:0.025%以下、S:0.01%以下、O:0.
    01%以下、Si:1.0%以下を含み、残部はFeお
    よび不可避不純物からなる耐食性の優れた光輝焼鈍仕上
    げ用フェライト系ステンレス鋼。 有効Nb量=〔%Nb〕−92.9/12.0〔%C〕
    −92.9/14.0〔%N〕・・・(1)2 Nb:
    下記(1)式の有効Nb量にて0.05〜0.8%、C
    u:0.2〜1.0%、Mn:0.7%以下、Cr:1
    1.5〜22.0%、C:0.03%以下、N:0.0
    25%以下、S:0.01%以下、O:0.01%以下
    、Si:1.0%以下を含み、さらにMo:1.5%以
    下、Ni:1.5%以下の1種以上を含有し、残部Fe
    および不可避不純物からなる耐食性の優れた光輝焼鈍仕
    上げ用フェライト系ステンレス鋼。 有効Nb量=〔%Nb〕−92.9/12.0〔%C〕
    −92.9/14.0〔%N〕・・・(1)
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