JP5885884B2 - フェライト系ステンレス熱延鋼板とその製造方法及び鋼帯 - Google Patents
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Description
(1)Crをできるだけ低減する。
(2)Siを低減する。
(3)Tiを無添加、又は、できるだけ低減する。
(4)Niを微量添加する。
(5)Bを微量添加する。
Cは、成形性と耐食性、熱延板靭性を劣化させるので、その含有量は少ないほど好ましい。また、本発明では、Cを炭窒化物として安定化させるためにNbを添加しているので、Nb量を低減する点においても、C量は少ないほど好ましい。したがって、C量の上限を0.015%とする。ただし、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%とするのが好ましい。また、耐食性の観点を重視すると、0.002〜0.010%とすることが好ましい。さらに、好ましくは、0.002〜0.007%未満である。
Nは、Cと同様に、成形性、耐食性、及び熱延板靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。また、本発明では、Nを炭窒化物として安定化させるためにNbを添加しているので、Nb量を低減する点においても、N量は少ないほど好ましい。したがって、N量の上限を0.020%とする。ただし、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%とするのが好ましい。耐食性を重視すると、0.002〜0.015%とすることが好ましい。
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%以上で発現するので、Si量の下限を0.01%とする。Siの過度の添加は常温延性を低下させる。また、Siは、焼鈍後の冷却過程でLaves相の析出を促進し靭性を劣化させる作用もある。そのため、Si量の上限を0.4%とする。より、好ましくは、0.01〜0.2%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。Mnは、靭性にあまり影響しない。上記の効果を得るためには、Mn量を0.01%以上とする必要がある。一方、過度な添加は、MnSを形成して耐食性を低下させるので、Mn量の上限を0.8%とする。好ましくは0.5%以下である。
Pは、固溶強化能の大きな元素であるが、フェライト安定化元素であり、しかも耐食性や靭性に対しても有害な元素であるので、可能な限り少ないほうが好ましい。
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)を劣化させるので、その含有量は少ないほうが好ましく、0.010%とする。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0.001%とするのが好ましい。なお、好ましくは0.001〜0.008%である。
Crは、耐食性確保のために必須の元素である。しかしながら、Crは、靭性を低下させる元素でもある。Crの含有量が14.0%未満では、耐食性確保の効果は得られず、Crの含有量が18.0%以上になると、特に低温での加工性の低下や靭性の劣化をもたらすので、Crの含有量は14.0〜18.0%未満とする。焼鈍後の冷却過程での475脆性を回避するためには、Cr量は少ない方がよい。耐食性をより考慮すると、15.0〜18.0%未満が好ましい。
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、Ni量の下限を0.05%とする。0.10%以上とするとより効果的であり、0.15%以上がさらに有効である。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ので、上限は1.0%とする。合金コストを考慮すると0.05〜0.30%が好ましい。
Nbは、炭窒化物を形成することでステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。Nbの過度に添加すると、Laves相の生成に起因し、靭性が低下する。これらを考慮し、Nbの下限を0.3%、上限を0.6%とする。さらに、溶接部耐食性から、Nb/(C+N)を、ほぼ等量比である16を下限とする。より溶接部での鋭敏化を防止するためには、Nb/C+Nを20以上とするのが好ましい。式中、Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%)を意味する。
Tiは、Nbと同様に炭窒化物を形成することで、ステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。しかしながら、形成されるTiNは大きな角状析出物であり、破壊の起点となりやすく、靭性を低下させる。また、Tiは、焼鈍後の冷却過程でLaves相の析出を促進し、靭性を劣化させる。したがって、本発明では、できるだけ低減する必要があり、その上限を0.05%とする。好ましくは、0.02%未満である。
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、Alの過度の添加は、常温延性、靭性が低下するので、その上限を0.10%とする。Alは含有しなくてもよい。
Bは、加工性に有害なNの固定や、二次加工性改善に有効な元素であり、靭性の改善も期待できる。その効果は、0.0002%以上で発現するため、B量の下限は0.0002%とする。0.0020%を超えて添加してもその効果は飽和し、Bによる加工性劣化が起こるので、Bの上限は0.0020%とする。好ましくは0.0003%以上、0.0008%以下である。
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よく、これらの効果を発揮させるためには、0.01%以上添加することが好ましい。より好ましくは0.10%以上、さらに好ましくは0.5%以上添加するのがよい。過度の添加は、Laves相の生成を生じさせて、靭性の低下を生じるおそれがある。しかしながら、本発明のように、Nbを多く含む鋼では、Laves相の生成もそれほど加速せず、靭性も低下しない。これらを考慮し、Mo量の上限は1.5%とする。好ましくは1.1%以下である。
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、0.005%以上添加することが好ましい。より好ましくは0.01%以上、さらに好ましくは0.03%以上添加するのがよい。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、Sn量の上限は0.1%とする。
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。効果を得るためにより好ましい添加量は0.1%以上である。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ため、Cu量の上限は1.5%とする。好ましくは1.0%以下、さらに好ましくは0.5%以下である。
V、W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。高温強度向上の効果を得るためは、0.05%以上添加することが好ましい。より好ましくは0.1%以上である。過度の添加は、常温延性、靭性が低下するので、添加量の上限は1%とする。好ましくは0.5%以下である。
表1に示す成分組成の鋼を溶製してスラブに鋳造した。このスラブを1150〜1250℃に加熱後、仕上げ温度を850〜950℃の範囲内として、板厚6mmまで熱間圧延し、熱延鋼板とした。表1において、本発明範囲から外れる数値にはアンダーラインを付している。熱延鋼板は気水冷却により、450℃まで冷却した後、コイル状に巻き取った。
2242に準拠して行った。本実施例における試験片は、熱延焼鈍板の板厚ままのサブサイズ試験片であるので、吸収エネルギーを断面積(単位cm2)で割ることにより、各実施例における熱延焼鈍板の靭性を比較し評価した。なお、靭性の評価基準は、0℃での吸収エネルギー値で、10J/cm2以上を良好とし、「G」とした。
本実施例では、板厚及び製造条件を変えた例を示す。表1中のNo.3鋼、No.8鋼、No.9鋼を選び、その成分組成の鋼を溶製してスラブに鋳造した。このスラブを1150〜1250℃に加熱後、仕上げ温度を850〜950℃の範囲内として、板厚5〜9mmの範囲で板厚を変えて、熱間圧延し、熱延鋼板とした。熱延鋼板は気水冷却により、450℃まで冷却した後、コイル状に巻き取った。引き続き、熱延コイルを焼鈍し、常温まで冷却した。この時の焼鈍温度、冷却条件を変更した。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.015%以下、
Si:0.01〜0.4%、
Mn:0.01〜0.8%、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:14.0〜18.0%未満、
Ni:0.05〜1%、
Nb:0.3〜0.6%、
Ti:0.02%未満、
N:0.020%以下、
Al:0.10%以下、及び
B:0.0002〜0.0020%
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物であり、
Nb、C、及びNの含有量が
Nb/(C+N)≧16
を満たし、
0℃におけるシャルピー衝撃値が10J/cm2以上であり、
板厚が5.0〜9.0mmである
ことを特徴とする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、Sn:0.005〜0.1%、Cu:0.05〜1.5%、V:1%以下、及びW:1%以下の1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
- 溶解・鋳造−熱延−焼鈍−酸洗の工程の中で、焼鈍工程での焼鈍温度を1000℃以上1100℃以下、その後の冷却過程で、800℃から400℃までの冷却速度が5℃/sec以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
- 請求項1又は2に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
- 請求項1又は2に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板からな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鋼板。
- 請求項4に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼帯からな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鋼帯。
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