TWI697562B - 抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼 - Google Patents

抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼 Download PDF

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Abstract

本案的課題在於：穩定提供一種確保耐蝕性同時抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼。該抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼之化學成分以質量%計含有：C：0.001~0.01%、Si：0.3%以下、Mn：0.3%以下、P：0.04%以下、S：0.01%以下、Cr：10~21%、Al：0.01~0.2%、Ti：0.015~0.3%、O：0.0005~0.0050%、N：0.001~0.02%、Ca：0.0015%以下、Mg：0.0003%~0.0030%，剩餘部分由Fe及不純物所構成；令含氧化物且長徑為1μm以上的複合夾雜物為複合夾雜物(A)，令前述複合夾雜物(A)中滿足(式1)~(式3)的複合夾雜物為複合夾雜物(B)，此時，前述複合夾雜物(B)個數相對前述複合夾雜物(A)個數的個數比滿足(式4)，前述複合夾雜物(B)中長徑為2μm以上且15μm以下的複合夾雜物之個數密度為2個/mm2 以上且20個/mm2 以下； Al2 O3 /MgO≦4・・・(式1) CaO≦20%・・・(式2) Al2 O3 +MgO≧75%・・・(式3) 複合夾雜物(B)個數/複合夾雜物(A)的個數≧0.70・・・(式4) 惟，(式1)~(式3)中Al2 O3 、MgO、CaO是表示氧化物中各自的質量%。

Description

抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼
發明領域 本發明是有關於一種肥粒鐵系不鏽鋼。
發明背景 肥粒鐵系不鏽鋼因為高耐蝕性、加工性而開始廣泛使用，但是，高加工性的反面便是會有產生起皺的問題。所謂起皺，是成形加工時形成在鋼板表面且呈連續土堆狀的皺褶。起皺有損設計性，將之除去需要研磨等，製造上會是較大的負擔。為了抑制起皺，提高鑄造時的等軸晶率、或使柱狀晶徑變小等，使凝固組織微細化的作法很有效，積極靈活應用夾雜物的方法已廣為人知。具體可舉例：令尖晶石(MgO・Al2 O3 )這種Mg-Al系氧化物或TiN分散於鋼液中的方法。肥粒鐵系不鏽鋼之凝固初晶即δ-Fe，由於晶格常數與尖晶石、TiN相近，故Mg-Al系氧化物、TiN具有促進鋼凝固之效果，結果，會促進形成出不帶特定方位的等軸晶而抑制起皺。 又，不僅是δ-Fe，尖晶石還會促進TiN生成，故也多會採取透過生成之TiN來促進δ-Fe生成的方法。
專利文獻1所記載技術之特徵在於，含有4(C+N)~0.40%之Ti，且夾雜物中的Mg/Al質量比設為0.55以上，此外，著眼於透過V、N來促進再結晶而將V×N設為0.0005~0.0015。
專利文獻2所記載之技術中，為了以實際使用上的Ti、N水準來促進TiN生成，必須添加Si。惟，Si會使加工性下降，故不是以TiN而是以Mg系氧化物作為δ-Fe凝固核來靈活應用。在此所謂的Mg系夾雜物，是一種含Mg的夾雜物，而其濃度則未規定。
專利文獻3所記載技術之特徵在於，含Mg氧化物若含有Ca時，凝固組織便不會微細化，為了消除前述缺點，而令Mg/Ca比達0.5以上之含Mg氧化物是以3個/mm2 以上存在。
先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開2008-285717號公報 專利文獻2：日本特開2004-002974號公報 專利文獻3：日本特開2001-288542號公報
發明概要 發明所欲解決之課題 在專利文獻1中，為了獲得Mg-Al系夾雜物所帶來促進δ-Fe生成之效果，不僅Mg-Al系夾雜物中的Mg/Al比要在一定以上，CaO濃度還必須低。因此，在這個未規定CaO濃度的方法中，當夾雜物之CaO濃度變高時，會無法達成所預期的微細化，亦無法達成減少起皺。
在專利文獻2中，當CaO濃度高時並不會展現其效果。此外，就算含Mg且同時亦含Al，當Mg/Al比低時(會生成高Al2 O3 的剛玉(corundum))，便無法成為δ-Fe、TiN的核。因此，會無法達成以微細化帶來減少起皺。
在專利文獻3中，就算Mg/Ca比為0.5以上，當氧化物中存在有Al2 O3 時，是無助於凝固組織的微細化，因此，會無法達成減少起皺。
本發明針對肥粒鐵系不鏽鋼查明帶給起皺影響的因素，其課題在於確保耐蝕性同時改善抗起皺性，且目的在於穩定提供抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼。
用以解決課題之手段 本案發明人等針對各種方法所製造出的肥粒鐵系不鏽鋼，詳細調查一般認為會對抗起皺性帶來影響的因素。結果理解到，複合夾雜物的存在狀態及複合夾雜物所含氧化物之組成、構成比率等會影響到抗起皺性。 又，本說明書中所述的複合夾雜物，是指所謂的夾雜物。例如氧化物周圍被氮化物所覆蓋時，該夾雜物的大小是定為：含蓋該氮化物之夾雜物的大小之意。
獲得以下見解：長徑為2μm以上之複合夾雜物以2個/mm2 以上之密度存在於鋼中，且該複合夾雜物就夾雜物所含氧化物之組成而言是滿足Al2 O3 與MgO之比率(Al2 O3 /MgO)為4以下、CaO為20%以下、Al2 O3 與MgO之和為75%以上；並且，就長徑為1μm以上之夾雜物來說，滿足上述氧化物組成者與不滿足者的個數比率設為0.7以上，藉此便會提升抗起皺性。 本發明便是基於上述見解而成者，其要旨如下。
(1) 一種抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於： 其是成分為下述的鋼：以質量%計含有：C：0.001~0.010%、Si：0.30%以下、Mn：0.30%以下、P：0.040%以下、S：0.0100%以下、Cr：10.0~21.0%、Al：0.010~0.200%、Ti：0.015~0.300%、O：0.0005~0.0050%、N：0.001~0.020%、Ca：0.0015%以下、Mg：0.0003%~0.0030%，剩餘部分由Fe及不純物所構成； 令含氧化物且長徑為1μm以上的複合夾雜物為複合夾雜物(A)， 令前述複合夾雜物(A)中滿足(式1)~(式3)的複合夾雜物為複合夾雜物(B)，此時， 前述複合夾雜物(B)個數相對前述複合夾雜物(A)個數的個數比滿足(式4)， 前述複合夾雜物(B)中長徑為2μm以上且15μm以下的複合夾雜物之個數密度為2個/mm2 以上且20個/mm2 以下； Al2 O3 /MgO≦4・・・(式1) CaO≦20%・・・(式2) Al2 O3 +MgO≧75%・・・(式3) 複合夾雜物(B)個數/複合夾雜物(A)個數≧0.70・・・(式4) 惟，(式1)~(式3)中Al2 O3 、MgO、CaO是表示氧化物中各自的質量%。 (2) 如(1)之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其以質量%計更含有下述1種或2種以上：B：0.0020%以下、Nb：0.60%以下、Mo：2.0%以下、Ni：2.0%以下、Cu：2.0%以下、Sn：0.50%以下、V：0.200%以下、Sb：0.30%以下、W：1.00%以下、Co：1.00%以下、Zr：0.0050%以下、REM：0.0100%以下、Ta：0.10%以下、Ga：0.0100%以下。 (3) 如(1)或(2)之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其中，前述複合夾雜物(A)含TiN，並且，前述化學成分滿足(式5)； 2.44×[%Ti]×[%N]×{[%Si]+0.05×([%Al]-[%Mo])-0.01×[%Cr]+0.35}≧0.0008・・・(式5) 惟，[%Ti]、[%N]、[%Si]、[%Al]、[%Mo]、[%Cr]表示鋼中各自的元素之質量%；未含有時則代入0。 (4) 如(1)至(3)中任1項之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其中，前述化學成分滿足(式6)； 250×[%C]+2×[%Si]+[%Mn]+50×[%P]+50×[%S]+0.06×[%Cr]+60×[%Ti]+54×[%Nb]+100×[%N]+13×[%Cu]≧36・・・(式6) 惟，[%C]、[%Si]、[%Mn]、[%P]、[%S]、[%Cr]、[%Ti]、[%Nb]、[%N]、[%Cu]表示鋼中各自的元素之質量%；未含有時則代入0。
發明效果 依據本發明，便能穩定提供一種連耐蝕性也能確保同時抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼。
用以實施發明之形態 以下，說明本發明。只要未特別申明，有關成分的「%」便是表示鋼中的質量%。在未特別規定下限時，則亦可包含未含有的情況(0%)。
>關於鋼成分> C：0.001~0.010% C由於會生成Cr的碳化物而使耐蝕性下降，還會使加工性顯著下降，故設為0.010%以下。惟，過度減少會提高精煉時的脫碳負荷，故設為0.001%以上。適宜的是，下限設為0.002%而上限設為0.008%即可。更適宜的是，下限設為0.004%而上限設為0.007%即可。
Si：0.30%以下 Si是雖一種有助於脫氧的元素，但會使加工性下降。透過比Si還有力的元素即Al就能充分脫氧，故並無添加Si之必要，不過，在添加Al前作為預脫氧所使用的成分中，添加亦無妨。要添加時，為了展現其效果，含有0.01%以上即可，宜設為0.05%以上即可。另一方面，為了防止加工性下降，設為0.30%以下，宜設為0.25%以下即可。
Mn：0.30%以下 Mn雖與Si同樣是一種有助於脫氧的元素，但會使加工性下降。透過比Mn還有力的元素即Al就能充分脫氧，故無添加Mn之必要，不過，在添加Al前作為預脫氧所使用的成分中，添加亦無妨。要添加時，為了展現其效果，含有0.01%以上即可，宜設為0.05%以上即可。另一方面，為了防止加工性下降，設為0.30%以下，宜設為0.25%以下即可。
P：0.040%以下 P會使韌性或熱加工性、耐蝕性下降等，對不鏽鋼來說是有害的，故越少越好，設為0.040%以下即可。惟，過度減少會提高精煉時的負荷、或者必須使用高價位的原料，故實際作業上亦可含有0.005%以上。
S：0.0100%以下 S會使韌性或熱加工性、耐蝕性下降等，對不鏽鋼來說是有害的，故越少越好，將上限設為0.0100%以下即可。惟，過度減少會提高精煉時的負荷、或者必須使用高價位的原料，故實際作業上亦可含有0.0002%以上。
Cr：10.0~21.0% Cr是一種會給不鏽鋼帶來耐蝕性的重要元素，含有10.0%以上即可，宜設為12.5%以上，更宜設為15.0%以上即可。另一方面，含有過量則會導致加工性下降，故設為21.0%以下即可，宜設為19.5%以下，更宜設為18.5%以下。
Al：0.010~0.200% Al是一種用以對鋼脫氧所必須的元素，也是一種用以脫硫而提升耐蝕性所必須的元素。因此，下限設為0.010%，宜含有0.120%以上，更宜含有0.130%以上即可。添加過量則會使加工性下降，故設為0.200%以下即可，宜設為0.160%以下，更宜設為0.120%以下。
Ti：0.015~0.300% Ti會藉由使C、N安定化之作用來確保耐蝕性，此外，TiN還是一種會促進等軸晶生成而提升抗起皺性的重要元素。為使C、N安定化，必須為0.015%以上，宜含有0.030%以上，更宜含有0.05%以上，再更適宜含有0.09%以上即可。不過，一旦過度添加，則TiN會顯著生成而導致製造時的噴嘴阻塞或製品表面缺陷，故設為0.300%以下即可，宜設為0.250%以下，更宜設為0.210%以下即可。
O：0.0005~0.0050% O是用以形成一種促進生成TiN所需氧化物的必須元素，下限設為0.0005%，宜設為0.0010%，更宜設為0.0020%即可。一旦存在有大於0.0050%，則不僅會形成MnO或Cr2 O3 、SiO2 這般低級氧化物而降低潔淨度，還會因為用以促進生成TiN的氧化物在鋼液中與氧接觸、結合導致其性質改變，故設為0.0050%以下即可，宜設為0.0045%以下，更宜設為0.0040%以下。
N：0.001~0.020% N會使加工性下降且會與Cr結合而使耐蝕性下降，故越少越好，設為0.020%以下即可，宜設為0.018%以下，更宜設為0.015%以下即可。另一方面，過度減少則精煉步驟上的負荷較大，故亦可含有0.001%以上。又，其是一種會形成TiN的元素，若為0.008%以上，便有可能會生成TiN。 在不使TiN生成之情況下所適宜的範圍，是設為0.001%以上且小於0.008%即可，在要使TiN生成之情況下所適宜的範圍，則是設為0.008%以上且0.015%以下即可。
Ca：0.0015%以下 Ca一旦存在有大於0.0015%，則用以促進生成TiN的氧化物中之濃度會提高而喪失其作用，故含有0.0015%即可。較宜設為0.0010%以下，更宜設為0.0005%以下。 下限雖未特別限定，不過，Ca是爐渣的主成分，並無法避免或多或少的混入。又，要想完全除去是很困難的，且過度減少會提高精煉時的負荷，故實際作業上亦可設為含有0.0001%以上。
Mg：0.0003~0.0030% Mg是用以形成一種促進生成TiN所需氧化物的必須元素，含有0.0003%以上即可，宜含有0.0006%以上，更宜含有0.0009%以上。不過，添加過量會導致耐蝕性下降，故設為0.0030%以下即可，宜設為0.0027%以下，更宜設為0.0024%以下即可。
上述鋼成分的剩餘部分是Fe及不純物。在本案所述不純物乃意指：工業上製造鋼時，以礦石、廢料等原料為首，因製造步驟的種種因素而混入的成分，並且是在不對本發明帶來不良影響的範圍下所容許的成分。
又，本實施形態的肥粒鐵系不鏽鋼亦可更含有下述之1種或2種以上來取代Fe：以質量%計，B：0.0020%以下、Nb：0.60%以下，還有Mo：2.0%以下、Ni：2.0%以下、Cu：2.0%以下、Sn：0.50%以下。
B：0.0020%以下 B是一種會提高晶界強度的元素，而有助於提升加工性。在含有的情況下，為了展現此效果，含有0.0001%以上即可，宜設為0.0005%以上。另一方面，添加過量反而會因為延性下降而導致加工性下降，故含量設為0.0020%以下即可，宜設為0.0010%以下即可。
Nb：0.60%以下 Nb具有提高成形性、耐蝕性之作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.10%以上即可，宜設為0.25%以上即可。另一方面，一旦添加大於0.60%，則會變得難以再結晶而組織會變得粗大，故設為0.60%以下即可，宜設為0.50%以下即可。
Mo：2.0%以下 透過添加Mo，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.1%以上即可，宜設為0.5%以上即可。另一方面，由於其價位非常高，不僅添加大於2.0%也不會獲得與合金成本增加相襯的效果，在高Cr下會形成脆的σ(sigma)相而導致脆化與耐蝕性下降，故設為2.0%以下即可，宜設為1.5%以下。
Ni：2.0%以下 透過添加Ni，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.1%以上即可，宜設為0.2%以上即可。另一方面，由於其是高價位的元素，添加大於2.0%也不會獲得與合金成本增加相襯的效果，故設為2.0%以下即可，宜設為1.5%以下即可。
Cu：2.0%以下 透過添加Cu，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.1%以上即可，宜設為0.5%以上即可。另一方面，添加過量並不會出現與製造成本相襯的性能提升，故設為2.0%以下即可，宜設為1.5%以下即可。
Sn：0.50%以下 透過添加Sn，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.01%以上即可，宜設為0.02%以上即可。另一方面，添加過量會導致加工性下降，故設為0.50%以下即可，宜設為0.30%以下即可。
又，本實施形態的高純度肥粒鐵系不鏽鋼亦可更含有下述來取代Fe：以質量%計，V：0.20%以下、Sb：0.30%以下、W：1.0%以下、Co：1.0%以下、Zr：0.0050%以下、REM：0.0100%以下、Ta：0.10%以下、Ga：0.01%以下。
V：0.200%以下 透過添加V，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.050%以上即可，宜設為0.100%以上。另一方面，一旦含有高濃度，則會導致韌性下降，故其上限設為0.200%。
Sb：0.30%以下 透過添加Sb，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用，故亦可含有0.01%以上。又，由於會助長生成TiN而會變得易於生成δ-Fe，故凝固組織會微細化而抗起皺性會提升。獲得此等效果所適宜的含量為0.10%以下。
W：1.00%以下 透過添加W，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.05%以上即可，宜含有0.25%以上。另一方面，其價位非常高，就算添加過量也不會獲得與合金成本增大相襯的效果，故其上限設為1.00%。
Co：1.00%以下 透過添加Co，會具有更加提升不鏽鋼之高耐蝕性的作用。在含有的情況下，為了獲得此效果，含有0.10%以上即可，宜含有0.25%以上即可。另一方面，其價位非常高，就算添加過量也不會獲得與合金成本增大相襯的效果，故其上限設為1.00%。
Zr：0.0050%以下 Zr由於具有固定S效果而能提高耐蝕性，故亦可含有0.0005%以上。惟，其與S的親和性非常高，故一旦添加過量則在鋼液中會形成粗大硫化物，反而耐蝕性會下降。故其上限設為0.0050%。
REM：0.0100%以下 REM(稀土族金屬：Rare-Earth Metal)由於與S親和性高而作為固定S元素發揮作用，可預期抑制生成CaS之效果，故亦可含有0.0005%以上。惟，一旦過量含有REM，則除了鑄造時會成為噴嘴阻塞的原因之外，一旦形成粗大硫化物反而會導致耐蝕性惡化。因此，上限設為0.0100%。又，REM是指由Sc、Y及鑭系元素所構成之合計17種元素，REM的含量則意指此等17種元素的合計含量。
Ta：0.10%以下 Ta由於具有固定S效果而可提高耐蝕性，故亦可含有0.01%以上。惟，添加過量會導致韌性下降，故上限設為0.10%。
Ga：0.0100%以下 Ga由於具有提高耐蝕性之效果，故可視需求而以0.0100%以下的量來含有。Ga的下限雖未特別限定，不過，宜含有0.0001%以上以獲得穩定的效果。
>關於複合夾雜物> 在本說明書中，令含氧化物且長徑為1μm以上的複合夾雜物為複合夾雜物(A)，還令複合夾雜物(A)中氧化物以質量%計滿足(式1)~(式3)的複合夾雜物為複合夾雜物(B)。惟，(式1)~(式3)中Al2 O3 、MgO、CaO是表示氧化物中各自的質量%。
>關於氧化物組成> (Al2 O3 /MgO≦4.0) Al2 O3 /MgO＝4.0時，大致相當於純尖晶石組成。Al2 O3 -MgO系夾雜物具有從純尖晶石至純MgO之範圍的組成，其對於促進生成δ-Fe會有效發揮作用。越接近純MgO就越會提升生成δ-Fe之可能性，故設為Al2 O3 /MgO≦4.0。宜為Al2 O3 /MgO≦1.0。又，在會生成TiN之條件下，一旦落在上述組成範圍則TiN便易於生成。 Al2 O3 /MgO≦4.0・・・(式1)
(氧化物中的CaO濃度≦20%) 一旦氧化物中的CaO濃度高，則熔點會下降而δ-Fe會在凝固溫度下不會變成固體，或者，與δ-Fe、TiN的晶格匹配度會變差。因此，δ-Fe、TiN的凝固核會消失，而無法期待凝固組織微細化。CaO濃度越低就越會促進生成δ-Fe、TiN，故設為CaO≦20%。宜為CaO≦15%，更宜為CaO≦10%。 CaO≦20%・・・(式2)
(Al2 O3 +MgO≧75%) 氧化物在與δ-Fe、TiN的格子匹配性佳這點很重要。不僅是CaO，一旦Al2 O3 、MgO以外的成分變多則會導致熔點變低，或者，導致結晶構造產生變化。因此，設為Al2 O3 與MgO之和達75%以上，宜設為85%以上即可。 Al2 O3 +MgO≧75%・・・(式3)
(複合夾雜物(B)個數/複合夾雜物(A)個數≧0.70) 在含氧化物且長徑為1μm以上的複合夾雜物中，含有未滿足(式1)~(式3)條件之氧化物的複合夾雜物，會阻礙含有滿足(式1)~(式3)條件之氧化物的複合夾雜物(B)展現成為δ-Fe、TiN之核的效果。尤其，複合夾雜物(B)個數佔含有未滿足(式1)~(式3)條件之氧化物的複合夾雜物(A)個數的個數比小於0.7(70%)時，複合夾雜物(B)就會變得難以成為δ-Fe、TiN之核。因此，複合夾雜物(B)個數佔複合夾雜物(A)個數之個數比設為0.70(70%)以上。複合夾雜物(B)個數/複合夾雜物(A)個數≧0.70・・・(式4)
(複合夾雜物(B)中長徑為2.0~15.0μm的個數密度：2~20個/mm2 ) 複合夾雜物(B)中，尤其具有最大徑為2μm以上之大小者，是容易成為δ-Fe的凝固核。惟，大到大於15μm時，會成為表面缺陷的原因，故設為15.0μm以下。宜為10.5μm以下，較宜為5.0μm以下。又，在本案中所述複合夾雜物(B)，是含有滿足(式1)~(式3)條件之氧化物的鋼中粒子，亦可為TiN伴隨在氧化物周圍的形態。 使2個/mm2 以上的長徑為2.0~15.0μm的複合夾雜物(B)分散於鋼中，藉此作為凝固核而有效發揮作用，故等軸晶率會變高，抗起皺性會提升。另一方面，長徑為2.0~15.0μm的複合夾雜物(B)所含Al2 O3 -MgO系氧化物，在組成上是高熔點且硬質，一旦大量存在則容易成為表面缺陷、裂紋之原因。因此，上限設為20個/mm2 。
(2.44×[%Ti]×[%N]×{[%Si]+0.05×([%Al]-[%Mo])-0.01×[%Cr]+0.35}≧0.0008) 可確認出：在鋼中成分滿足(式5)條件之情況下，TiN在鋼液中容易生成於上述氧化物周圍，即使氧化物較小也能透過TiN來確保大小而能成為凝固核。可認為：就算未滿足此條件，鋼板中也仍會有TiN存在於氧化物周圍，不過，大多在凝固後會析出，而對於微細化的幫助有限。 2.44×[%Ti]×[%N]×{[%Si]+0.05×([%Al]-[%Mo])-0.01×[%Cr]+0.35}≧0.0008・・・(式5) 惟，[%Ti]、[%N]、[%Si]、[%Al]、[%Mo]、[%Cr]表示鋼中各自的元素之質量%；未含有時則代入0。
(250×[%C]+2×[%Si]+[%Mn]+50×[%P]+50×[%S]+0.06×[%Cr]+60×[%Ti]+54×[%Nb]+100×[%N]+13×[%Cu]≧36) 可確認出：在鋼中成分滿足(式6)條件之情況下，以複合夾雜物(B)為核的δ-Fe就容易生成出來，又，一旦生成便難以再熔解。據此，透過滿足(式6)，δ-Fe生成頻率會變高，核成長並未大幅進展便能完成整體凝固，故不僅等軸晶率會變高，組織會易於微細化，因此，抗起皺性會進一步提升。 250×[%C]+2×[%Si]+[%Mn]+50×[%P]+50×[%S]+0.06×[%Cr]+60×[%Ti]+54×[%Nb]+100×[%N]+13×[%Cu]≧36・・・(式6) 惟，[%C]、[%Si]、[%Mn]、[%P]、[%S]、[%Cr]、[%Ti]、[%Nb]、[%N]、[%Cu]表示鋼中各自的元素之質量%；未含有時則代入0。
以下，說明夾雜物之測定方法。觀察鑄片或鋼板之剖面，隨機選取含氧化物且長徑1.0μm以上的夾雜物100個以上，並以此作為母集團，以SEM-EDS分析母集團所含夾雜物來鑑定夾雜物之大小及種類與個數。此時，連觀察面積也預先記錄。又，在鋼板之情況下，觀察與輥軋方向垂直的剖面，並進行上述操作。在鋼板之情況下，觀察時的夾雜物在輥軋等影響下而有變形，常常無法評價與輥軋方向平行之剖面中的長徑。另一方面，板寬方向上幾乎未變形，故可認為在垂直的剖面下所觀察的夾雜物長徑會與凝固時夾雜物徑大致相同。因此，在鋼板的情況下，是觀察與輥軋方向垂直的剖面。
接著，說明本實施形態的肥粒鐵系不鏽鋼之製造方法。 在熔煉出已調整成上述預定成分的鋼時，於二次精煉初期中以Al進行脫氧處理，在此階段下將鋼液中O濃度作成0.0060%以下。藉此，滿足(式3)所示Al2 O3 +MgO≧75%的複合夾雜物之量、比率可穩定提高。此時，在Al之前亦能以Si、Mn來進行預脫氧。在一次精煉中混入鋼液中所生成的夾雜物之CaO濃度較高，故在充分浮上、除去後，添加Ti、Mg。Ti與Mg之添加順序並不論就。又，Mg的添加形態雖未特別限定，但可舉金屬Mg、Ni-Mg等的合金形態。此外亦可為下述方法：將MgO添加於精煉爐渣，使Mg從爐渣還原至鋼液來間接添加。與Mg的添加形態無涉，爐渣中MgO的活量越高越好，雖於無法透過與其他成分的關係來論定，不過大概以純固體MgO基準計為0.7左右即可。藉此，滿足(式1)所示Al2 O3 /MgO≦4、及(式2)所示CaO≦20%的複合夾雜物之量、比率可穩定提高。此時，在作業上，要想測定爐渣中MgO的活量是有困難的，故測定爐渣之組成，透過熱力學資料集、商用熱力學計算軟體來算出即可。
爐渣中所含MgO的活量以純固體MgO基準計設為0.7以上，並且，將鋼成分作成上述預定成分，藉此滿足(式1)所示Al2 O3 /MgO≦4、及(式2)所示CaO≦20%的複合夾雜物之量、個數比率可獲提高。在作業時，要想測定MgO的活量是有困難的，故測定爐渣之組成，透過對照熱力學資料集或使用通用熱力學計算軟體來算出即可。
在二次精煉初期中以Al進行脫氧處理，在此階段下使鋼液中O下降至0.0060%以下為止，最終作成0.0050%以下，藉此低級氧化物濃度不會變高，而可提高夾雜物的量、個數比率以滿足(式3)所示Al2 O3 +MgO≧75%。
調整夾雜物組成、量後的鋼液，則是透過連續鑄造而進行鑄造並作成本發明之肥粒鐵系不鏽鋼，之後，經過熱輥軋、冷輥軋等而供應至各種製品。惟，本發明之製造方法並不限於此，在能獲得本發明之不鏽鋼的範圍下可適宜設定。 [實施例]
在二次精煉中，以Al等進行脫氧或爐渣調整，並添加金屬Mg或Mg合金、Ti合金等來控制成分及夾雜物量、組成並進行熔煉，將具有表1所示成分的鋼液以連續鑄造機來進行鑄造，並施行熱輥軋。就二次精煉時爐渣中MgO而言，以純MgO固體為基準的活量一併列示於表1。進一步施行熱軋板退火、酸洗，並進行冷輥軋和退火、酸洗，藉此製造出1.0mm厚的冷軋板，並供應至夾雜物之測定與起皺高度之測定。又如後所述，一部分是在中途中止鑄造。
夾雜物組成是以與冷軋板輥軋方向垂直的剖面作為觀察面，隨機選擇含氧化物且長徑1.0μm以上的夾雜物100個，並以SEM-EDS來測定長徑與氧化物部分之組成。此時，紀錄所觀察到的面積，並算出個數密度。 起皺高度的測定，是依循JIS Z2241而採取5號拉伸試驗片，並在輥軋方向上賦予15%拉伸應變。拉伸後，針對試驗片平行部中央，以粗度計獲得凹凸側寫。從凹凸側寫中，將鄰接的凸部、凹部之頂點間在板厚方向的長度(凹凸高度)最大值定義為起皺高度，透過起皺高度，進行後述抗起皺性的排名。起皺高度小於10μm的AA、A及B定為良好(合格)。 AA：小於3μm，A：小於5μm，B：小於10μm，C：小於20μm，D：20μm以上
如表2所示，就試驗材B1~B21而言，其鋼成分及複合夾雜物的量、個數比率滿足本發明，確保了耐蝕性同時抗起皺性亦良好。二次精煉時爐渣中MgO活量亦達0.7以上。
就試驗材b1而言，其O濃度較低，因此，複合夾雜物(B)中長徑為2~15μm且成為等軸晶之核的複合夾雜物的量未能滿足個數密度，故產生大幅起皺。又，N濃度較高，加工性也很差。
就試驗材b2而言，其為低Al濃度且O濃度較高，因此，低級氧化物之濃度變高，未滿足(式1)、(式3)的夾雜物較多，且未滿足(式4)。因此，產生起皺。又，脫硫亦不充分而S濃度較高，故也會發生因硫化物系夾雜物所致腐蝕。
就試驗材b3而言，其Ca濃度較高，未滿足(式2)的夾雜物較多，且未滿足(式4)。又，複合夾雜物(B)中長徑為2~15μm且成為等軸晶之核的複合夾雜物的量也未能滿足個數密度。因此，產生大幅起皺。又，Si濃度較高，加工性也很差。
就試驗材b4而言，其爐渣中MgO活量較低，故Mg濃度較低，未滿足(式1)、(式3)的夾雜物較多，且未滿足(式4)。又，複合夾雜物(B)中長徑為2~15μm且成為等軸晶之核的複合夾雜物的量也未滿足個數密度。因此，產生大幅起皺。又，Mn濃度、Cr濃度較高，加工性也很差。
就試驗材b5而言，其Ti濃度較高，在鑄造前大量生成TiN，因而發生噴嘴阻塞而無法鑄造(中途中止鑄造)。
就試驗材b6而言，其Al濃度或Ca濃度、Mg濃度較高，還有O濃度也略高，故大量生成夾雜物，複合夾雜物(B)個數密度非常多。惟，未滿足(式1)的夾雜物也很多，且未滿足(式4)，故產生起皺。又，受到大量的Al2 O3 -MgO系夾雜物，大量出現表面缺陷。
[表1]
Figure 02_image001
[表2]
Figure 02_image003
產業上之可利用性 本發明之鋼可利用於車輛、家電製品等各種工業製品。尤其適用到設計性高的工業製品上即可。
無。

Claims (5)

  1. 一種抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於：其是成分為下述的鋼：以質量%計含有：C：0.001%~0.010%、Si：0.30%以下、Mn：0.30%以下、P：0.040%以下、S：0.0100%以下、Cr：10.0%~21.0%、Al：0.010%~0.200%、Ti：0.015%~0.300%、O：0.0005%~0.0050%、N：0.001%~0.020%、Ca：0.0015%以下、Mg：0.0003%~0.0030%，剩餘部分由Fe及不純物所構成；令含氧化物且長徑為1μm以上的複合夾雜物為複合夾雜物(A)，令前述複合夾雜物(A)中滿足(式1)~(式3)的複合夾雜物為複合夾雜物(B)，此時，前述複合夾雜物(B)個數相對前述複合夾雜物(A)個數的個數比滿足(式4)， 前述複合夾雜物(B)中長徑為2μm以上且15μm以下的複合夾雜物之個數密度為2個/mm2以上且20個/mm2以下；Al2O3/MgO≦4‧‧‧(式1) CaO≦20%‧‧‧(式2) Al2O3+MgO≧75%‧‧‧(式3) 複合夾雜物(B)個數/複合夾雜物(A)個數≧0.70‧‧‧(式4)惟，(式1)~(式3)中Al2O3、MgO、CaO是表示氧化物中各自的質量%。
  2. 如請求項1之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其以質量%計更含有下述1種或2種以上：B：0.0020%以下、Nb：0.60%以下、Mo：2.0%以下、Ni：2.0%以下、Cu：2.0%以下、Sn：0.50%以下V：0.200%以下、Sb：0.30%以下、W：1.00%以下、Co：1.00%以下、Zr：0.0050%以下、REM：0.0100%以下、 Ta：0.10%以下、Ga：0.0100%以下。
  3. 如請求項1或2之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其中，前述複合夾雜物(A)含TiN，並且，前述化學成分滿足(式5)；2.44×[%Ti]×[%N]×{[%Si]+0.05×([%Al]-[%Mo])-0.01×[%Cr]+0.35}≧0.0008‧‧‧(式5)惟，[%Ti]、[%N]、[%Si]、[%Al]、[%Mo]、[%Cr]表示在鋼中各自的元素之質量%。
  4. 如請求項1或2之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其中，前述化學成分滿足(式6)；250×[%C]+2×[%Si]+[%Mn]+50×[%P]+50×[%S]+0.06×[%Cr]+60×[%Ti]+54×[%Nb]+100×[%N]+13×[%Cu]≧36‧‧‧(式6)惟，[%C]、[%Si]、[%Mn]、[%P]、[%S]、[%Cr]、[%Ti]、[%Nb]、[%N]、[%Cu]表示鋼中各自的元素之質量%；未含有時則代入0。
  5. 如請求項3之抗起皺性優異的肥粒鐵系不鏽鋼，其中，前述化學成分滿足(式6)；250×[%C]+2×[%Si]+[%Mn]+50×[%P]+50×[%S]+0.06×[%Cr]+60×[%Ti]+54×[%Nb]+100×[%N]+13×[%Cu]≧36‧‧‧(式6)惟，[%C]、[%Si]、[%Mn]、[%P]、[%S]、[%Cr]、[%Ti]、[%Nb]、[%N]、[%Cu]表示鋼中各自的元素之質 量%；未含有時則代入0。
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