JPS61235540A - Nb含有高純度フエライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材 - Google Patents

Nb含有高純度フエライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材

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JPS61235540A
JPS61235540A JP7773685A JP7773685A JPS61235540A JP S61235540 A JPS61235540 A JP S61235540A JP 7773685 A JP7773685 A JP 7773685A JP 7773685 A JP7773685 A JP 7773685A JP S61235540 A JPS61235540 A JP S61235540A
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JP
Japan
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bright
stainless steel
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ferritic stainless
rust resistance
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Shigeru Kitani
滋 木谷
Shozo Fujiyama
藤山 昭三
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Nippon Stainless Steel Co Ltd
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Nippon Stainless Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、Nb含有高純度フェライト系ステンレス鋼光
輝焼鈍材、特に耐銹性を改善した1llb含有高純度フ
ェライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材に関する。
(従来の技術) ステンレス鋼の光輝焼鈍(Bright Anneal
ing。
以下rBAJと略す)材は、冷間圧延後のステンレス鋼
を水素と窒素との混合ガス等の還元性雰囲気中で焼鈍す
ることにより、表面酸化スケールの生成を防止し、酸洗
を行うことなく、最終製品としたものである。
光輝焼鈍処理の目的とするところは、表面酸化スケール
生成を防止して残留応力の除去、材質軟化にある。した
がって、結果的に、ステンレス鋼BA材は酸洗による肌
荒れが全くないために表面光沢の良好なものが容易に得
られるということから、光輝焼鈍処理は、特に耐食性の
すぐれた材料を大量に生産する方法として今日ステンレ
ス鋼には広く採用されている方法である。
ところで、上述のように表面酸化スケール生成はBA処
理によって防止できるが、ステンレス鋼BA材の耐食性
、とりわけ、耐銹性は、最終のBA工程において、表面
に生成する掻く薄い酸化皮膜の性質に大きく影響される
ことが明らかになった。このようなステンレス鋼BA材
表面に生成した厚さ数十人(一般には約20人)の酸化
物皮膜は、BA雰囲気中に微量に含まれる水分が、ステ
ンレス鋼に含まれる金属元素(St、 Cr、 Fes
 etc、)と、+1)式のように反応して酸化物とな
ったものであるが、最も酸化されやすいStが優先的に
酸化されるため、一般には酸化皮膜中の濃度はSrが最
も高い。
X M + Y H20M X OY + Y H2、
、(11ただし、iはSi、Cr、Fe等の通常ステン
レス鋼に含有される金属元素を示す。
上記酸化物皮膜中のSr、 Cr、Fe、 etc、の
濃度はBA雰囲気中の水分量(露点)のほかに、焼鈍温
度や焼鈍時間等によって変わるものであり、このような
りA条件は、製品の耐銹性に大きく影響する。一般には
、表面皮膜中のSi濃度が高ければ高い程、その耐銹性
は優れているといわれている。
したがって、これまでにも表面皮膜中のSi濃度を高め
る方法などが研究されてきた。
例えば、特開昭58−197282号には、St分を原
子%で30%以上含む非晶質シリカを主成分とする皮膜
を表面に形成させて耐銹性を高めることが開示され、同
59−1685号には光輝焼鈍の前処理として無機の珪
酸塩化合物の水溶液もしくはシリカゾルの水懸濁液中で
処理することから成る耐銹性に優れたステンレス鋼の製
造法が開示され、さらに同59−23881号には同様
にケイ素含有水溶液で予備処理する方法が開示されてい
る。
すなわち、表面皮膜の!襞が見い出されたが、ステンレ
ス鋼の成分として本来含有されているSi量では不十分
であるためそのSt分を高めるために予備処理としての
表面でのSi分分化化処理行うことが提案されるに至っ
た。しかしながら、その処理操作はむしろ高価なものと
なりつつあり、ためにそのような付加工程は製造コスト
を上げることとなり好ましくない。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、ステンレス鋼が屋外で使用される場合に最も
問題となりやすいのは、孔食やすきま腐食のような局部
腐食に起因する発銹である。前記の酸化物皮膜が緻密な
構造を有している場合には、地金を保護する力が強く、
発銹は起こりにくいが、欠陥の多い構造の場合には耐銹
性は劣る。ステンレス鋼BA材の表面酸化物皮膜の欠陥
を少なくするためには不純物元素(S、C,N)を少な
くすることが有効であり、この意味では高純度フェライ
ト系ステンレス鋼のBA材は優れた耐銹性を得やすい、
つまり、かならずしもSlの高いものが耐銹性がよいと
は言えない。
一方、このような高純度フェライト系ステンレス鋼とし
ては、Nb含有フェライト系ステンレス鋼がそのすぐれ
た耐食性から近年多く使用されるようになってきた。
そこで、その用途を拡大するためにがかるNb含有鋼に
おける耐銹性を一層改善する手段が求められている。し
かしながら、そのような手段といってもフェライト系ス
テンレス鋼が安価な大量生産品ということから、コスト
上昇を招く程高価なものであってはならない。
かくして、本発明の目的とするところは、Nb含有高純
度フェライト系ステンレス鋼の耐銹性を一層改善するこ
とである。
さらに、本発明の別の目的は、Nb含有高純度フェライ
ト系ステンレス鋼の耐銹性を一層改善するにあたって、
何ら製造コストを上昇させない安価な手段を提供するこ
とである。
(問題点を解決するための手段) ここに、本発明者らは、 Nbで安定化された高純度フ
ェライト系ステンレス鋼の場合には、表面酸化皮膜の中
に、Stのほかに、いくらかのNbが含有されているこ
とに着目し、BA条件を種々変え、表面酸化皮膜の組成
と耐銹性の関係を調べた結果、表面酸化皮膜中のNbの
存在量が耐銹性に大きく影響することを知り、特に、す
ぐれた耐銹性を示すものは表面から20μ−までの深さ
の表層部(主として酸化物から成る)中のSiとNbの
平均原子%の比が0.1〜0.3の範囲にあることが、
X線光電子分光法(XPSまたはESCA)およびイオ
ンマイクロアナリシス(IMA)を用いた表面分析によ
り明らかになり、本発明を見い出した。
なお、xpsによる解析によれば、Siは5102、N
bはNbOまたはNb2O5として存在する。SiとN
bの平均原子%の比を上記の範囲にするためには、BA
雰囲気の露点、焼鈍温度、焼鈍時間、昇温速度、冷却速
度、材料の化学組成を適当に組合わせる必要があるが、
どのような組合わせであっても、上記表面酸化物層中の
平均Nb/St原子%比が0.1〜0.3の範囲にあれ
ばすぐれた耐銹性を示す、これは、この範囲の表面皮I
Nが、これ以外のものに比べて著しく緻密で欠陥が少な
いためと推測される。好ましくは、上記比は0.2〜0
.3である。
よって、本発明の要旨とするところは表面から20人ま
での深さの表層部中のStおよびNbの平均原子%の比
が Nb/5i=0.1〜0.3 であることを特徴とする、耐銹性のすぐれたNb含有高
純度フェライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材である。
ここに、高純度フェライト系ステンレス鋼とは、一般に
S、N、Cなど不純物をそれぞれ0.01%、0.02
%、0.02%以下に制限したフェライト系ステンレス
鋼を云うが、特にそれにのみに制限されない、母材中の
Nb含有量は制限されないが、一般には0.4%以上で
あればよい、しかし、BA処理後の表層部(深さ20人
まで)中に含まれるSiとNbの平均原子%の比が0.
1〜0.3となることが必要である。Wb/St原子%
比が0.1未満では耐食性が十分でなく、一方0.3を
超えると同様に耐食性は劣化する。
本発明において使用される代表的鋼組成は、次に示す通
りである。
(重量%) 平均Wb/St原子%比を0.1−0.3に調整するに
は、すでに述べたように、BA雰囲気の露点、焼鈍温度
、焼鈍時間、昇温速度、冷却速度、材料の化学組成の調
整等があるが、露点上昇、加熱時間長期化等はいずれも
Nb/Si原子%比を増大させる傾向にある。もちろん
のことながら、合金組成を例えばNbを増大させるよう
に調節することによっても上記比を増大させることがで
きる。
例えば、Nb−0,5%含有するNb含有高純度フェラ
イト系ステンレス鋼にあっては、露点−45℃雰囲気下
で950℃で2〜3分間光輝焼鈍する場合、上記モル比
は0.2から0.25まで変化する。
従来もNb含有高純度フェライト系ステンレス鋼BA材
は多量に製造されてきたが、上記のことがわからなかっ
たために、耐銹性が比較的劣るもの↓ しかできなかった、これは、露点、昇温深度、焼鈍時間
などをある一定の範囲に管理するだけではなし得ないこ
とである0例えば、従来の代表的光輝焼鈍処理条件は、
焼鈍温度950℃、焼鈍時間30〜60秒間、露点−4
5℃であり、本発明と比較して焼鈍時間が短く、平均N
b/St原子%比は0.1未満となってしまう。
上記平均Wb/St原子%比を表面から20人の深さの
領域で定める理由は、一般に光輝焼鈍のときに形成され
る表面皮膜は厚さほぼ15〜25人となることから、本
発明においても表面から20人の深さの表層部の平均値
をもって上記比を求めているのである。
なお、平均Nb/St原子%比が0.1〜0.3である
と緻密で欠陥の少ない表面皮膜が得られ、耐銹性が改善
される理由は、まだ十分解明されていない。
いずれにしても、本発明によれば、安酒な手段でもって
耐銹性に優れたNb含有高純度フェライト系ステンレス
鋼が得られる。
次に本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。
実施例 第1表に化学組成を示す3種類のNb含有高純度フェラ
イト系ステンレス鋼を、10kg高周波誘導加熱真空熔
解炉を用いて溶製し、鍛造、焼鈍、皮剥後、冷間圧延に
より板厚0.4−  の冷間圧延板とした。
これより試験片を切りだし、アルカリ脱脂、水洗、乾燥
後、小型B、A実験炉を用いて光輝焼鈍した。光輝焼鈍
にあたっては、雰囲気ガス(H2:N2−3 : 1、
容量比)の露点を−20〜−60℃、焼鈍温度を900
〜1000℃とし、焼鈍時間を変化させることによって
表面酸化皮膜の組成を変化させた。BA処理された試験
片の表面をxps法により分析し、海岸から約300−
の試験地で約2ケ月間大気暴露して耐銹性を調べた。第
2表にxps法で国ぺた試験片表面から20人深さまで
の表層部の組成(原子%)と大気暴露試験後の発銹の程
度をJIS 00201−1964のレイティングナン
バーで示す。
添付図面は第2表に示す結果をグラフにまとめて示すも
のである。
第1表 供試材の化学組成 (重量%)第2表および添
付図面に示す結果から明らかなように、表面から20人
の深さの領域における平均Nb/Si原子%比が0.1
〜0.3の範囲にある本発明に係るBA材は耐銹性が良
好(レイティングナンバーが大きい)なのに対して、比
較材は耐銹性が劣るのが分かる。
(発明の効果) このように、Nb含有高純度フェライト系ステンレスm
BA材の深さ20人までの表面酸化物層中の平均Nb/
Si[子%比を0.1〜0.3に調節することによって
得られる本発明に係るBA材は、耐銹性が極めてすぐれ
ており屋外で使用される耐久消費材として特に有用であ
り、かくして本発明のそのすぐれた効果は明らかである
【図面の簡単な説明】
添付図面はNb/5iji子%比とレイティングナンバ
ーとの関係をまとめて示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 表面から20Åまでの深さの表層部中に含まれるSiお
    よびNbの平均原子%の比が Nb/Si=0.1〜0.3 であることを特徴とする、耐銹性のすぐれたNb含有高
    純度フェライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材。
JP7773685A 1985-04-12 1985-04-12 Nb含有高純度フエライト系ステンレス鋼光輝焼鈍材 Granted JPS61235540A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02185962A (ja) * 1989-01-13 1990-07-20 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 高温での耐変色性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02185962A (ja) * 1989-01-13 1990-07-20 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 高温での耐変色性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法
JPH0548293B2 (ja) * 1989-01-13 1993-07-21 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd

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