TWI495736B

TWI495736B - 肥粒鐵系不鏽鋼

Info

Publication number: TWI495736B
Application number: TW102131585A
Authority: TW
Inventors: Katsuhisa Yamauchi; Kazuhide Ishii; Akinobu Kamimaru
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-08-11
Also published as: CN104603311A; KR101685402B1; JP5630595B2; KR20150028851A; TW201418483A; WO2014034152A1; JPWO2014034152A1; CN104603311B; JP2014196567A

Description

肥粒鐵系不鏽鋼

本發明是有關於一種表面品質、耐蝕性及加工性優異，且適合作為建築物的內飾及外飾用構件或家電零件的原材料的肥粒鐵系不鏽鋼。

肥粒鐵系不鏽鋼與含有大量的高價的Ni的沃斯田鐵(austenite)系不鏽鋼相比廉價，因此廣泛用於汽車排氣系統用構件、建築物的內飾及外飾用構件、廚房設備、洗衣機及微波爐等家電零件用構件等。另外，主要含有Ti的肥粒鐵系不鏽鋼由於加工性佳，與主要含有Nb的肥粒鐵系不鏽鋼相比亦廉價，因此用途不斷擴大。

關於含有Ti的肥粒鐵系不鏽鋼，例如專利文獻1中揭示：控制Ti及Mg的量而改善鑄造組織，而可獲得成形性與抗起皺性(ridging resistance)優異的不鏽鋼板的技術。專利文獻2中揭示：控制氧化物系夾雜物的組成而降低疤狀表面缺陷(scab like surface defect)，控制Ni、Cu或Co的量而提高耐蝕性的技術。並揭示藉由該技術，可獲得鋼板的表面性狀良好、且耐蝕性或成形加工性優異的不鏽鋼。如此，若與沃斯田鐵系不鏽鋼相比，則有存在問題的肥粒鐵系不鏽鋼的特性緩慢地實現改良、且用途亦日益擴大的傾向。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2001-294991號公報

專利文獻2：日本專利特開2000-1758號公報

然而，含有Ti的肥粒鐵系不鏽鋼中，由於Ti系析出物、主要為硬質且粗大地析出的TiN，而在鋼板表面容易產生條紋狀刮痕(linear scratch)或白條形態(white streak)，在製品的外觀上，大多成為問題。然而，在現有技術中，仍無法克服此種表面品質的問題。

本發明鑒於上述情況，目的是提供一種現有技術無法完成的鋼板的表面品質優異、且耐蝕性或加工性亦優異的含有Ti的肥粒鐵系不鏽鋼。

本發明者等為了解決上述問題，而調查含有Ti的肥粒鐵系不鏽鋼中的Ti系析出物的形態與鋼板表面的條紋狀刮痕或形態的關係，而且，進而對成分組成與Ti系析出物的析出形態的關係進行了詳細地研究。同時，亦研究了成分組成對耐蝕性或加工性所造成的影響。

其結果發現，除了Ti及N的添加量的限制外，若相對於Ti及N的添加量而在特定範圍內添加Si，則TiN的晶化 (crystallization)溫度會高溫化，鑄造時在鋼坯(slab)中，微細地分散而存在TiN。藉此，確認到冷軋鋼板的表面的條紋狀刮痕或形態亦降低。另外發現，除了Ti、C及N外，同時將S、Nb及Ca等控制在特定的範圍而可確保高的耐蝕性或加工性。

本發明是根據以上的發現而成，其要旨如以下所述。

[1]一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於：成分組成以質量%計含有C：0.020%以下，Si：0.15%以上且Ti×N×100%以上、0.50%以下，Mn：0.05%~0.40%，P：0.026%~0.040%，S：0.006%以下，Al：0.01%~0.15%，Cr：16.0%~19.0%，Ni：0.05%~0.50%，Ti：10×(C+N)%~0.35%，Nb：0.03%以下，N：0.015%以下，Ca：0.0003%~0.0025%，B：0.0001%~0.0020%；其餘部分包含Fe及不可避免的雜質。

[2]如上述[1]所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有C：0.003%以上、0.012%以下，Al：0.02%~0.08%，Cr：17.0%~18.5%，N：0.010%以下，B：0.0001%~0.0010%。

[3]如上述[1]或[2]所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有Si：0.15%以上且Ti×N×100%以上、0.36%以下。

[4]如上述[1]至[3]中任一項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有選自Cu：0.01%~0.14%、Mo：0.01%~0.14%、V：0.01%~0.20%中的一種以上。

[5]如上述[4]所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有V：0.01%~0.10%。

根據本發明，除了汽車排氣系統零件等主要要求加工性或耐蝕性的用途外，可廣泛用作建築物的內飾或外飾用構件、廚房設備、洗衣機及微波爐等家電零件用構件中重視外觀的構件。另外，藉由控制成分組成，成為鋼板表面所產生的條紋狀刮痕或形態的主要原因的TiN會微細地分散於鋼中，因此不需要先前為了除去局部存在於鋼板表層的TiN而實施的熱軋板的研削等維護。

以下，對本發明的各構成要件的限定理由進行說明。

1.關於成分組成

首先對規定本發明的鋼的成分組成的理由進行說明。另外，成分%全是指質量%。

C：0.020%以下

為了降低耐蝕性，而將C設為0.020%以下。C量理想為0.012%以下。另一方面，為了確保強度，理想為含有0.001%以上的C。因此，C量較佳為0.001%~0.020%的範圍。C量更佳為0.003%~0.012%的範圍。C量尤佳為0.005%~0.012%的範圍。

Si：0.15%以上且Ti×N×100%以上、0.50%以下

另外，上述式中的Ti、N是指各元素的含量(質量%)。

Si具有使TiN微細化及分散化的功能，對於降低因TiN引起的鋼板的表面刮痕有效。為了獲得該效果，必須含有0.15%以上且Ti×N×100%以上的Si。但Si會使熱軋板的藉由酸洗的脫鏽皮性降低。特別是若含有超過0.50%的Si，則熱軋板的藉由酸洗的脫鏽皮性明顯變差，而阻礙製造。因此，Si量設為0.15%以上且Ti×N×100%以上、0.50%以下的範圍。Si量較佳為0.15%以上且Ti×N×100%以上、0.36%以下的範圍。Si量更佳為0.15%以上且Ti×N×100%以上、0.30%以下的範圍。

Mn：0.05%~0.40%

Mn作為脫氧元素而有效，含有0.05%以上。但若含有超過0.40%的Mn，則Mn會促進成為腐蝕的起點的MnS的析出，而使耐蝕性降低。因此，Mn量設為0.05%~0.40%的範圍。Mn量較佳為0.10%~0.30%的範圍。

P：0.026%~0.040%

P會與Fe及Ti生成微細的析出物FeTiP並導致延展性的降低。因此，P量設為0.040%以下。P量理想為低，但為了降低P，而製造成本會明顯地增加，因此設為0.026%以上。因此，P量設為0.026%~0.040%的範圍。

S：0.006%以下

S會與Ca等形成硫化物而使耐蝕性劣化，因此S量設為0.006%以下。另外，在含有0.0015%以上的Ca時，S量較佳為設為0.004%以下。在含有0.0020%以上的Ca時，S量較佳為設為 0.002%以下。

Al：0.01%~0.15%

Al作為脫氧元素而有效。而且，對於抑制在含有Ti的鋼中成為問題的製鋼時的鑄造噴嘴的閉塞亦有效。因此，Al量設為0.01%以上。Al量較佳為0.02%以上。但若含有超過0.15%的Al，則將以Al₂O₃為主體的氧化物作為核而形成粗大的TiN。因此，Al量設為0.01%~0.15%的範圍。另外，若Al含量增加，則熔接部的熔入深度(depth of penetration)降低，熔接部的加工性降低，因此Al量較佳為設為0.08%以下。因此，較佳的Al量的範圍為0.02%~0.08%。

Cr：16.0%~19.0%

Cr對於改善耐蝕性有效，為了獲得良好的耐蝕性，而必須有16.0%以上的含量。但若含有超過19.0%的Cr，則加工性降低。因此，Cr量設為16.0%~19.0%的範圍。Cr量較佳為17.0%~18.5%的範圍。

Ni：0.05%~0.50%

Ni是對於提高耐蝕性有效的元素，為了獲得該效果，而必須有0.05%以上的含量。但若含有超過0.50%的Ni，則鋼硬化，而延展性降低。另外，Ni為高價的元素。因此，Ni量設為0.05%~0.50%的範圍。Ni量較佳為0.20%~0.50%的範圍。

Ti：10×(C+N)%~0.35%

另外，C、N是指各元素的含量(質量%)。

Ti會將C、N固定為碳氮化物，並提高耐蝕性或加工性，因此是有效的元素，而必須含有10×(C+N)%以上。但若含有超過0.35%的Ti，則使加工性降低，因此Ti量設為10×(C+N)%~0.35%的範圍。Ti量較佳為0.20%~0.30%的範圍。

Nb：0.03%以下

Nb若過量地添加，則再結晶溫度上升，而必須使退火溫度為高溫。另外，藉由添加過量的Nb，而鋼板的強度增加，而導致加工性的降低。因此，Nb量設為0.03%以下。Nb量較佳為0.01%以下。

N：0.015%以下

N與C同樣是降低耐蝕性的元素。而且，N與Ti形成TiN，而導致鋼板表面產生條紋狀刮痕或形態。因此，N量設為0.015%以下。N量較佳為0.012%以下。N量更佳為0.010%以下。將N量降低至小於0.004%時，必須延長精煉時間，並導致製造成本的上升及生產性的降低，因此欠佳。因此，N量更佳為0.005%~0.012%。

Ca：0.0003%~0.0025%

Ca對於控制氧化物的組成、防止製鋼時鑄造噴嘴的閉塞有效。因此，Ca設為0.0003%以上。但若含有超過0.0025%的Ca，則形成硫化物而成為生銹的起點，而使耐蝕性降低。因此，Ca量設為0.0003%~0.0025%的範圍。Ca量較佳為0.0005%~0.0020%的範圍。

B：0.0001%~0.0020%

B對於提高熱加工性或防止二次加工脆化(secondary cold-work embrittlement)有效。因此，B設為0.0001%以上。但若含有超過0.0020%的B，則熱加工性降低。因此，B量設為0.0001%~0.0020%的範圍。B量較佳為0.0002%~0.0010%的範圍。B量更佳為0.0002%~0.0005%的範圍。

以上是本發明的基本化學成分，其餘部分包含Fe及不可避免的雜質，但就進一步提高耐蝕性的觀點而言，可含有選自Cu、Mo、V中的1種以上。

選自Cu：0.01%~0.14%、Mo：0.01%~0.14%中的一種以上

Cu、Mo對於提高耐蝕性有效，Cu、Mo的含量分別設為0.01%以上。但若分別含有超過0.14%的Cu、Mo，則加工性降低。因此，在含有Cu時，Cu量較佳為設為0.01%~0.14%的範圍。在含有Mo時，Mo量較佳為設為0.01%~0.14%的範圍。Cu、Mo更佳為均為0.02%~0.10%的範圍。

V：0.01%~0.20%

V會與C、N鍵結而抑制敏銳化而提高耐蝕性。該效果可藉由添加0.01%以上的V而獲得。但若含有超過0.20%的V，則加工性降低，因此，在含有V時，較佳為設為0.01%~0.20%的範圍。V量更佳為0.01%~0.10%的範圍。V量尤佳為0.01%~0.06%的範圍。

2.關於製造條件

接著，對本發明鋼的較佳的製造方法進行說明。

首先，藉由轉爐、電爐等與利用強攪拌-真空氧氣脫碳處理(strong stirring vacuum Oxygen Decarburization)(SS-VOD)、氬氣-氧氣脫碳處理(Argon Oxygen Decarburization)(AOD)的2次精煉(secondary refining)，而熔製上述較佳的成分組成的鋼，藉由連續鑄造法或造塊法製成鋼原材料(鋼坯)。接著，加熱至1050℃~1200℃進行熱軋，而製成熱軋鋼板。接著，進行800℃~1020℃的連續退火與酸洗、或箱內退火(box annealing，batch annealing)與酸洗後，實施冷軋、820℃~990℃的最終退火，而製成冷軋鋼板。

就TiN的微細化及分散化的觀點而言，鑄造時的澆鑄溫度理想為設為相對於熔鋼的凝固溫度而高30℃~60℃的溫度。

關於冷軋時的軋縮率，為了確保充分地加工性，特別是為了確保30%以上的拉伸試驗中的伸展率，理想為以50%以上的軋縮率進行軋製。而且，在確保32%以上的拉伸試驗中的伸展率時，理想為軋縮率設為60%以上。另外，冷軋可進行1次或進行中間包含退火的2次以上。

另外，最終退火(final annealing)後，在可確保加工性的範圍內在伸展率為2.0%以下、理想為1.0%以下的範圍內，可實施調質(skin pass)軋製、張力平整機(tension leveler)。

實施例1

以下，根據實施例對本發明進行說明。

將澆鑄溫度設為凝固溫度+50℃，而將表1-1、表1-2所示的成分組成的肥粒鐵系不鏽鋼進行澆鑄，而製成30kg鋼塊。接著，加熱至1100℃的溫度後進行熱軋，而製成板厚為4.0mm的熱軋鋼板。接著，於950℃下實施退火及酸洗，進行冷軋而製成板厚為1.0mm。接著，進行930℃的最終退火及酸洗，而對於各鋼塊分別製作5片的寬度20cm×長度40cm的冷軋鋼板。

對所得的冷軋鋼板觀察表面及背面的條紋狀刮痕或形態的有無，將長度為30mm以上者為0個的情形評價為◎AA(合格、非常良好)，將長度為30mm以上者為1個~3個的情形評價為○A(合格、良好)，將長度為30mm以上者為4個以上的情形評價為×C(不合格)。

耐蝕性是分別製作2片藉由砂研磨紙(emery paper)#600研磨冷軋鋼板的表面而成的60mm×80mm的試驗片，進行依據日本工業規格(Japanese Industrial Standards，JIS)Z 2371(2000)的鹽水噴霧試驗(salt spray test)(SST)並評價。鹽水噴霧試驗是將35℃、5質量%NaCl液噴霧並進行4小時後，使用光學式顯微鏡數出0.5mmΦ以上的生銹點(rust point)，以各2片的合計數進行評價。將生銹點為0個的情形評價為◎AA(合格、非常良好)，將生銹點為1個~4個的情形評價為○A(合格、良好)，將生銹點為5個以上的情形評價為×C(不合格)。

加工性是分別製作3根與軋製方向平行的JIS13號B試驗片，進行依據JIS Z 2241(2011)的拉伸試驗，以伸展率的平均值進行評價。將伸展率的平均值為35%以上評價為◎AA(非常良好)，將伸展率的平均值為32%以上評價為○A(良好)，將伸展率的平均值為30%以上評價為△B(合格)，將伸展率的平均值小於30%評價為×C(不合格)。

將根據以上而得的評價結果一併表示於表1-2。

可知，作為本發明鋼的No.1~No.7及No.17~No.19的表面品質、耐蝕性及加工性的任一種均為合格水準以上，而為良好。

另一方面，Si為0.06%而低於申請專利範圍的No.9、Si含量低於Ti×N×100%的No.10、No.14、No.16、No.24，表面品質不合格。而且，Al含量為0.16%而高於申請專利範圍的No.13及Si含量為0.51%而高於申請專利範圍的No.23，表面品質亦不合格。

另外，根據Ti含量的下限Ti≧10×(C+N)%，而Ti/(C+N)≧10，因此Ti/(C+N)小於10的No.8、Ca含量為0.0037%而高於申請專利範圍的No.11及、S含量為0.010%或0.008%而高於申請專利範圍的No.12及No.20，耐蝕性不合格。

而且，Nb含量為0.05%而高於申請專利範圍的No.21、Ti含量為0.39%或0.38%而高於申請專利範圍的No.15及No.22，加工性不合格。

[產業上之可利用性]

根據本發明，除了汽車排氣系統零件等主要要求加工性或耐蝕性的用途外，可廣泛用作建築物的內飾或外飾用構件、廚房設備、洗衣機及微波爐等家電零件用構件中重視外觀的構件用途。

Claims

一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於：成分組成以質量%計含有C：0.020%以下，Si：0.15%以上且Ti×N×105%以上、0.50%以下，Mn：0.05%~0.40%，P：0.026%~0.040%，S：0.006%以下，Al：0.01%~0.15%，Cr：16.0%~19.0%，Ni：0.05%~0.50%，Ti：10×(C+N)%~0.35%，Nb：0.03%以下，N：0.015%以下，Ca：0.0003%~0.0025%，B：0.0001%~0.0020%；其餘部分包含Fe及不可避免的雜質。
如申請專利範圍第1項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有C：0.003%以上、0.012%以下，Al：0.02%~0.08%，Cr：17.0%~18.5%，N：0.010%以下，B：0.0001%~0.0010%。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有Si：0.15%以上且Ti×N×105%以上、0.36%以下。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有選自Cu：0.01%~0.14%、Mo：0.01%~0.14%、V：0.01%~0.20%中的一種以上。
如申請專利範圍第3項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有選自Cu：0.01%~0.14%、Mo：0.01%~0.14%、V：0.01%~0.20%中的一種以上。
如申請專利範圍第4項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有V：0.01%~0.10%。
如申請專利範圍第5項所述之肥粒鐵系不鏽鋼，其中成分組成以質量%計進一步含有V：0.01%~0.10%。