JPWO2016129580A1 - 面シール性に優れた自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板および鋼帯ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)質量%で、C:0.03%以下、N:0.03%以下、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.01〜1.0%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:10.0〜23.0%、Al:0.10%以下を含有し、
さらに、Ti:0.5%以下およびNb:0.5%以下を1種または2種含有し、かつ、(Ti+Nb)/(C+N)が8以上(Ti、Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%))であり、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
その表面粗さが算術平均粗さRaを指標として、5μm以下であり、板厚5.0〜15.0mmであることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
(2)Ti含有量を0.05%以下とすることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
(3)さらに、質量%で、
Mo:1.5%以下、Cu:0.5%以下、Ni:1%以下のいずれか1種または2種以上からなる第1群、
Sn:0.005〜0.1%からなる第2群、
V:1%以下、W:1%以下、Co:1%以下、B:0.0001%以上、0.005%以下、Ga:0.10%以下、Zr:0.50%以下、Ta:0.1%以下、Sb:0.30%以下、Mg:0.0030%以下、Ca:0.0030%以下のいずれか1種または2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
(4)前記熱延鋼板が熱延鋼帯であることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
(5)本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板から構成されるフランジ部材。
(6)溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗と実施されるフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造工程において、前記焼鈍前に研磨を行い、前記研磨−焼鈍−酸洗工程を1回以上繰り返すことを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
(7)溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗と実施されるフェライト系ステンレス鋼板の製造工程において、焼鈍後または酸洗後に研磨を行うことを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
(8)前記フェライト系ステンレス鋼板の製造工程において、酸洗または焼鈍−酸洗工程を省略し、最終工程が研磨工程であることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
(9)前記熱延鋼板が熱延鋼帯であることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
まず、本実施形態のステンレス熱延鋼板の鋼組成を限定した理由について説明する。なお、組成についての%の表記は、特に断りのない場合は、質量%を意味する。
Cは、成形性、耐食性、溶接性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。したがって、上限を0.03%とする。また、耐食性の観点を重視すると、上限を0.015%とすることが望ましい。但し、過度の低減は精錬コストの増加をもたらすので下限は0.001%が好ましい。0.002%がより好ましい。
Nは、Cと同様に成形性、耐食性、溶接性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。したがって、上限を0.03%とする。耐食性の観点を重視すると、上限を0.02%とすることが望ましい。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は0.001%とする。0.002%がより好ましい。
Siは、脱酸剤としても有用な元素であるとともに、高温強度や耐酸化性を改善させる元素である。脱酸効果は、Si量の増加とともに向上し、その効果は0.01%以上で発現するため、下限を0.01%とする。しかし、Siは鋼板を硬くするため、上限を1.0%とする。好ましい上限は、0.5%である。
Mnは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、中温域での高温強度上昇に寄与する元素である。0.01%以上でその効果を発現する。一方、過度な添加は、MnSを形成して耐食性を低下させるため、上限を1.0%とする。好ましい上限は0.5%である。
Pは、固溶強化能の大きな元素であるが、耐食性に対して有害な元素であるため、可能な限り少ないほうが好ましく、上限を0.04%とする。より優れた耐食性が必要な場合は、0.02%以下が好ましい。しかし、過度の低減は脱りん負荷が増大し、製造コストが増加するため、その下限を0.005%とするのが好ましい。
Sは、硫化物系介在物を形成し、鋼材の一般的な耐食性(全面腐食や孔食)を劣化させるため、その含有量の上限は少ないほうが好ましく、0.01%とする。好ましくは上限は0.0050%である。また、Sの含有量は少ないほど耐食性は良好となるが、低S化には脱硫負荷が増大し、製造コストが増大するので、その下限を0.0001%とするのが好ましい。なお、好ましい上限は0.0005%である。
Crは、耐食性確保のために必須な元素である。想定される環境で不動態皮膜を形成するためには、10.0%以上必要であり、これを下限とする。一方で、23.0%を超えると、耐食性の向上効果より、低温での加工性の低下や靭性の劣化をもたらすため、23%を上限とする。Crが高い場合は靭性が低下するため、より好ましくは18%を上限とする。
Alは脱酸元素として有用であり、その効果は、0.005%以上で発現する。しかし、過度の添加は、常温延性の低下を招くため、その上限を0.10%とする。Si等他の元素で脱酸できる場合、Alは含有しなくてもよい。
かつ、(Ti+Nb)/(C+N)が8以上(Ti、Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%))
本発明は自動車用フランジ材料として使用されることから、溶接は必須である。したがって、溶接部の耐食性とくに、耐粒界腐食性に優れる必要がある。そのため、溶接部の耐食性を低下させるCr系炭窒化物の形成を抑制するために、C,Nを炭窒化物として固定できるNbおよびTiの1種または2種の添加を必須とする。その必要量は、大凡、(Ti+Nb)/(C+N)で評価でき、優れた耐粒界腐食性を発現するためには、この値が8以上であれば良い。しかし、過度の添加は、常温加工性を低下させるため、Ti、Nbともに、その上限を0.5%とする。
Moは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加すれば良く、これらの効果を発揮させるため、下限を0.01%とすることが好ましい。好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.5%である。一方、過度の添加は加工性を低下させるため、上限を1.5%とする。好ましくは1.1%である。
Cuは、耐食性を向上させる元素である。その効果は、0.05%以上で発現する。好ましくは0.1%以上である。一方、過度な添加は、熱延加熱時に異常酸化を生じ表面疵の原因ともなる上、靭性も低下させるため、上限を0.5%とする。好ましい上限は0.2%である。
Niは、孔食の進展抑制に有効な元素であり、その効果は0.05%以上の添加で安定して発揮される。併せて、熱延板の靱性向上に有効である。したがって、下限を0.05%とする。0.10%以上でより効果的である。0.15%以上がさらに有効である。また、多量の添加は、固溶強化による材質硬化を招くおそれがあるため、その上限を1.0%とする。なお、合金コストを考慮すると上限は0.30%が望ましい。
Snは、耐食性や高温強度の向上に有効な元素である。また、常温の機械的特性を大きく劣化させない効果もある。耐食性への効果は0.005%以上で発現するため、下限は0.005%とする。好ましくは下限を0.01%とする。更に好ましくは0.03%である。一方、過度に添加すると製造性や溶接性が著しく劣化するため、上限を0.1%とする。
V、W、Coは、高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて添加することができる。本発明では好ましくは、0.05%以上とする。さらに好ましくは0.1%以上である。しかし、過度の添加は、常温延性の低下を招くため、1%を上限とする。好ましくは0.5%以下である。
Bは、加工性に有害なNの固定や、二次加工性改善に有効であり、添加しても良い。0.0001%以上の添加でその効果を発現する。しかし、加工性を低下させるため、その上限を0.005%とする。
Gaは、耐食性向上や水素脆化抑制のため、0.1%以下で添加してもよい。さらに、製造性やコストの観点ならびに、延性や靭性の観点から0.0020%以下が好ましい。硫化物や水素化物形成の観点から下限は0.0002%とすると好ましい。
本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板は、自動車フランジ用に使用されるため、表面粗さに優れている必要がある。排気系等のパイプ部材同士を接続するためにフランジが使用される。フランジ同士を合わせて接続し、フランジ部とする。フランジ部からのガス漏れを防止するためには、ガスケット等の締結材を使用する場合もあるが、ガスケットを使用しない場合も多い。ガスケットを使用しない場合、フランジ同士の面シール性が重要である。そのため、これまではフランジの面シール部を表面研削で仕上げていた。しかし、この方法では研削コストがかかる。したがって、熱延鋼板の表面ままで使用可能とするためには、熱延鋼板段階で表面を平滑にする必要がある。その指標として、JIS B 0601に規定される算術的表面粗さRaを採用し、その値が5μm以下であれば十分であることを見出した。そのため、熱延鋼板のRaの上限を5μmとする。この値は小さいほど、平滑であり、より面シール性を向上させるには、3μm以下が好ましい。
また、本発明の熱延鋼板は、その板厚を5mm以上15mm以下とする。5mm未満では、薄すぎて剛性不十分で十分な面シール性を保てず、15mmを超えると、重くなりすぎ、フランジ材として不適当になるためである。面シール性の関係から、6mm以上がより好ましい。重さの関係から、10mm以下がより好ましい。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、熱延鋼板であり、溶解・鋳造・熱延・焼鈍・酸洗の工程を経て製品となる。設備に特段の制限はなく、常法の製造設備を使用できる。通常、圧延方向に非常に長い、いわゆる、鋼帯の形態で製造される場合が多く、巻かれて、コイル状の形で保管・移動される。しかし、板厚が10mm以上ある場合は、板状に圧延し、切断して、保管・移動することが多い。
その後、熱延コイルを1000〜1100℃で焼鈍し、常温まで冷却した。この時、800〜450℃の範囲の平均冷却速度を10℃/s以上とした。続いて、熱延焼鈍板を酸洗し、製品板とした。
2 フランジ
3 パイプ
4 ボルト
5 締結部
6 ボルト穴
7 穴
8 空気流
(3)さらに、質量%で、
Mo:1.5%以下、Cu:0.5%以下、Ni:1%以下のいずれか1種または2種以上からなる第1群、
Sn:0.005〜0.1%からなる第2群、
V:1%以下、W:1%以下、Co:1%以下、B:0.0001%以上、0.005%以下、Ga:0.10%以下、Zr:0.50%以下、Ta:0.1%以下、Sb:0.30%以下、Mg:0.0030%以下、Ca:0.0030%以下のいずれか1種または2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
(4)前記熱延鋼板が熱延鋼帯であることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
(5)本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板から構成されるフランジ部材。
(6)溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗と実施されるフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造工程において、前記焼鈍前に研磨を行い、前記研磨−焼鈍−酸洗工程を1回以上繰り返すことを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
(7)溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗と実施されるフェライト系ステンレス鋼板の製造工程において、焼鈍後に研磨を行うことを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
(8)前記フェライト系ステンレス鋼板の製造工程において、酸洗または焼鈍−酸洗工程を省略し、最終工程が研磨工程であることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
(9)前記熱延鋼板が熱延鋼帯であることを特徴とする本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
[0012]
本発明によると、面シール性に優れた自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼熱延鋼板および鋼帯が提供可能となる。
さが十分に良好とならない可能性が高くなるためである。焼鈍前に研削を行い、研削後に焼鈍、酸洗を行うと、研削後よりも粗さが改善する傾向が見られるので好ましい。もちろん、本発明の表面粗度を実現できれば、研削はどの工程で行っても良い。
[0047]
研削する設備は特に定めないが、通常、使用されるものは使用可能である、一般的には研削ベルトが用いられる。その研磨の番手は、製造後の状況を見て、適宜選択可能であるが、#80以上が好ましい。#80未満であると粗すぎて、表面の粗さを達成できない可能性が高いからである。また、細かくなると研磨に時間が掛かり過ぎることから、#600以下が好ましい。
[0048]
粗さが十分に達成されない場合は、これら研削−熱処理―酸洗は繰り返しても良い。この場合、2回目以降の焼鈍温度は1回目より低いことが望ましい。
[0049]
また、本発明の粗さが実現できていれば、研削まま製品としても問題ない。さらには、酸洗工程を省略して研削工程を最終工程としても問題ない。つまり、本発明の粗さが実現できていれば、研削工程は、製造工程中のどこに何回おいても問題はない。
[0050]
本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板は、自動車フランジ用のフェライト系ステンレス鋼板として、特に好適に用いることができる。
[0051]
本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板から構成されるフランジ部材は、自動車フランジ用として特に好適に用いることができる。自動車の排気系部材であるパイプに本発明のフランジ部材を接合してフランジとする。これにより、面シール性に優れたフランジを構成することができる。
[0052]
以下、実施例により本発明の効果を説明するが、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。
実施例1
[0053]
本実施例では、表1−1、表1−2の成分の鋼を溶製してインゴットを鋳
Claims (9)
- 質量%で、
C:0.03%以下、
N:0.03%以下、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:0.01〜1.0%、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:10.0〜23.0%、
Al:0.10%以下を含有し、
さらに、
Ti:0.5%以下および
Nb:0.5%以下を1種または2種含有し、
かつ、(Ti+Nb)/(C+N)が8以上(Ti、Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%))であり、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
その表面粗さが算術平均粗さRaを指標として、5μm以下であり、板厚5.0〜15.0mmであることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。 - 質量%で、
Ti含有量を0.05%以下とすることを特徴とする請求項1記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。 - さらに、質量%で、
Mo:1.5%以下、Cu:0.5%以下、Ni:1%以下のいずれか1種または2種以上からなる第1群、
Sn:0.005〜0.1%からなる第2群、
V:1%以下、W:1%以下、Co:1%以下、B:0.0001%以上、0.005%以下、Ga:0.10%以下、Zr:0.50%以下、Ta:0.1%以下、Sb:0.30%以下、Mg:0.0030%以下、Ca:0.0030%以下のいずれか1種または2種以上からなる第3群のうち、少なくともいずれかの群を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。 - 前記熱延鋼板が熱延鋼帯であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
- 前記請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板から構成されるフランジ部材。
- 溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗と実施されるフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造工程において、前記焼鈍前に研磨を行い、前記研磨−焼鈍−酸洗工程を1回以上繰り返すことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
- 溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗と実施されるフェライト系ステンレス鋼板の製造工程において、焼鈍後または酸洗後に研削を行うことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
- 前記フェライト系ステンレス鋼板の製造工程において、酸洗または焼鈍−酸洗工程を省略し、最終工程が研削工程であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
- 前記熱延鋼板が熱延鋼帯であることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の自動車フランジ用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
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