JP7616857B2 - Austenitic stainless steel sheet and method for producing same - Google Patents
Austenitic stainless steel sheet and method for producing same Download PDFInfo
- Publication number
- JP7616857B2 JP7616857B2 JP2020176631A JP2020176631A JP7616857B2 JP 7616857 B2 JP7616857 B2 JP 7616857B2 JP 2020176631 A JP2020176631 A JP 2020176631A JP 2020176631 A JP2020176631 A JP 2020176631A JP 7616857 B2 JP7616857 B2 JP 7616857B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- austenitic stainless
- less
- steel sheet
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an austenitic stainless steel sheet and a manufacturing method thereof.
自動車部品の中でも、排気部品は、高温の排気ガスを安定的に通気させる必要がある。加えて、排気部品は、排気ガスが冷却されて生じる凝縮水により激しく腐食が進む環境で、使用される。このため、排気部品には、耐酸化性、高温強度、熱疲労特性に代表される耐熱性、および耐食性に優れた材料が使用されている。 Exhaust parts, among other automotive parts, are required to stably ventilate high-temperature exhaust gases. In addition, exhaust parts are used in environments where condensation water produced when the exhaust gas cools causes severe corrosion. For this reason, exhaust parts are made of materials with excellent heat resistance, such as oxidation resistance, high-temperature strength, and thermal fatigue properties, as well as corrosion resistance.
排気部品の一例として、例えば、ターボチャージャ部品が挙げられる。ターボチャージャは、近年、燃費性向上、軽排気量化(「ダウンサイジング」ともいう。)および適正排気量化(「ライトサイジング」ともいう。)の観点から、自動車に搭載されることが多い。 One example of an exhaust part is a turbocharger part. In recent years, turbochargers are often installed in automobiles from the perspectives of improving fuel efficiency, reducing engine displacement (also known as "downsizing"), and achieving appropriate engine displacement (also known as "rightsizing").
このため、ターボチャージャ部品の素材として、耐熱性と耐食性とに優れた耐熱オーステナイト系ステンレス鋼が使用されており、例えば、特許文献1~4には、ターボチャージャへの使用を想定したオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。
For this reason, heat-resistant austenitic stainless steel, which has excellent heat resistance and corrosion resistance, is used as the material for turbocharger parts. For example,
加えて、ターボチャージャ部品は、高温無潤滑化において、繰り返し摩擦が生じる状況で使用されるものがある。この場合、使用環境で、接触する部品同士が摩耗し、凝着が生じることが考えられる。この結果、例えば、ターボチャージャの内部で、排気ガスの流量を調整するためのベーンおよびバルブにおいて、開閉の不具合が発生し、ガス流れ不良が生じることが考えられる。 In addition, some turbocharger parts are used in conditions where friction occurs repeatedly at high temperatures without lubrication. In such cases, parts that come into contact with each other may wear out and adhere to each other in the operating environment. As a result, for example, vanes and valves that regulate the flow rate of exhaust gas inside the turbocharger may malfunction when opening and closing, causing poor gas flow.
そこで、ターボチャージャ部品には、高温における耐摩擦、耐摩耗特性である、高温摺動性も要求される。特に、効率化および環境負荷の低減の観点から、通気する排気ガスの温度がより高温になりつつあるターボチャージャの状況下においては、部品同士の摩擦および凝着が生じやすいと言える。 Therefore, turbocharger parts are also required to have high-temperature sliding properties, which are friction and wear resistance at high temperatures. In particular, from the perspective of improving efficiency and reducing environmental impact, in turbocharger conditions where the temperature of the exhaust gas passing through is becoming higher, friction and adhesion between parts are likely to occur.
しかしながら、特許文献1~3に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼は、高温摺動性について、十分な検討を行っていない。このため、高温摺動性について、さらに改善の余地がある。また、特許文献4に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼は、Mn含有量およびCu含有量が高く、高温摺動性が比較的良好である。その一方、使用環境がさらに高温化し、厚いスケールが形成した場合には、スケールが剥離しやすくなることがある。そして、加熱と冷却とを繰り返す使用環境において、スケールの剥離と再生とが繰り返されることで、表面凹凸が大きくなる。これにより、部品同士の凝着が生じやすくなり、高温摺動性が低下する場合がある。
However, the austenitic stainless steels disclosed in
以上を踏まえ、本発明は、上記の課題を解決し、良好な高温摺動性を有するオーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。 In light of the above, the present invention aims to solve the above problems and provide an austenitic stainless steel sheet with good high-temperature sliding properties and a manufacturing method thereof.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のオーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the invention is the following austenitic stainless steel sheet and its manufacturing method.
(1)化学組成が、質量%で、
C:0.005~0.30%、
Si:1.00~4.00%、
Mn:0.90~8.00%、
P:0.01~0.05%、
S:0.0001~0.01%、
Ni:5.0~15.0%、
Cr:19.50~26.00%、
N:0.02~0.40%、
Al:0.001~0.50%、
Cu:0~3.0%、
REM:0~0.100%、
Mo:0~2.0%、
V:0~1.0%、
Ti:0~0.30%、
Nb:0~0.30%、
B:0~0.005%、
Ca:0~0.010%、
W:0~3.0%、
Zr:0~0.30%、
Sn:0~0.50%、
Co:0~0.30%、
Mg:0~0.010%、
Sb:0~0.50%、
Ga:0~0.30%、
Ta:0~1.0%、
Hf:0~1.0%、
Bi:0~0.02%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式および(ii)式を満足する、オーステナイト系ステンレス鋼板。
11.5≦(Cr+Mn)/(Si+Al)≦15.0 ・・・(i)
0.80≦X/Y≦1.00 ・・・(ii)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとし、上記式中の各記号は、以下のように定義される。
X:表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域における最大Mn濃度(質量%)
Y:表面から板厚方向に10.0μm深さ位置におけるMn濃度(質量%)
(1) Chemical composition, in mass%,
C: 0.005-0.30%,
Si: 1.00-4.00%,
Mn: 0.90-8.00%,
P: 0.01-0.05%,
S: 0.0001-0.01%,
Ni: 5.0 to 15.0%,
Cr: 19.50-26.00%,
N: 0.02-0.40%,
Al: 0.001-0.50%,
Cu: 0-3.0%,
REM: 0-0.100%,
Mo: 0-2.0%,
V: 0 to 1.0%,
Ti: 0 to 0.30%,
Nb: 0 to 0.30%,
B: 0 to 0.005%,
Ca: 0-0.010%,
W: 0 to 3.0%,
Zr: 0 to 0.30%,
Sn: 0 to 0.50%,
Co: 0 to 0.30%,
Mg: 0 to 0.010%,
Sb: 0 to 0.50%,
Ga: 0-0.30%,
Ta: 0-1.0%,
Hf: 0-1.0%,
Bi: 0-0.02%,
The balance is Fe and impurities.
An austenitic stainless steel sheet satisfying the following formulas (i) and (ii):
11.5≦(Cr+Mn)/(Si+Al)≦15.0...(i)
0.80≦X/Y≦1.00...(ii)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, it is set to zero. Each symbol in the above formula is defined as follows.
X: Maximum Mn concentration (mass%) in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the sheet thickness direction
Y: Mn concentration (mass%) at a depth of 10.0 μm from the surface in the sheet thickness direction
(2)前記化学組成が、質量%で、
Cu:0.01~3.0%、
REM:0.0001~0.100%、
Mo:0.1~2.0%、
V:0.05~1.0%、
Ti:0.005~0.30%、
Nb:0.005~0.30%、
B:0.0002~0.005%、
Ca:0.0005~0.010%、
W:0.1~3.0%、
Zr:0.05~0.30%、
Sn:0.01~0.50%、
Co:0.03~0.30%、
Mg:0.0002~0.010%、
Sb:0.005~0.50%、
Ga:0.0002~0.30%、
Ta:0.001~1.0%、
Hf:0.001~1.0%、および
Bi:0.001~0.02%、
から選択される一種以上を含有する、上記(1)に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。
(2) The chemical composition is, in mass%,
Cu: 0.01 to 3.0%,
REM: 0.0001-0.100%,
Mo: 0.1-2.0%,
V: 0.05-1.0%,
Ti: 0.005-0.30%,
Nb: 0.005-0.30%,
B: 0.0002 to 0.005%,
Ca: 0.0005-0.010%,
W: 0.1-3.0%,
Zr: 0.05-0.30%,
Sn: 0.01-0.50%,
Co: 0.03 to 0.30%,
Mg: 0.0002 to 0.010%,
Sb: 0.005 to 0.50%,
Ga: 0.0002-0.30%,
Ta: 0.001 to 1.0%,
Hf: 0.001 to 1.0%, and Bi: 0.001 to 0.02%,
The austenitic stainless steel sheet according to the above (1), comprising one or more selected from the following:
(3)850℃大気中で1h保持後に、荷重0.5N、試験距離20mの条件でピンオンディスク法摩擦摩耗試験を行った場合に、平均摩耗痕深さが5.0μm以下である、上記(1)または(2)に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。 (3) An austenitic stainless steel sheet according to (1) or (2) above, which, after being held in air at 850°C for 1 hour, exhibits an average wear scar depth of 5.0 μm or less when subjected to a pin-on-disk friction and wear test under conditions of a load of 0.5 N and a test distance of 20 m.
(4)ターボチャージャ部品に用いられる、上記(1)~(3)のいずれか1項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。 (4) An austenitic stainless steel sheet according to any one of (1) to (3) above, used for turbocharger parts.
(5)上記(1)~(4)のいずれか1項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた排気部品。 (5) An exhaust part using an austenitic stainless steel sheet according to any one of (1) to (4) above.
(6)1140~1250℃の温度域で、5~60秒間滞留させる焼鈍熱処理を行う、上記(1)~(5)のいずれか1項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。 (6) A method for manufacturing an austenitic stainless steel sheet according to any one of (1) to (5) above, which involves annealing heat treatment in a temperature range of 1140 to 1250°C for 5 to 60 seconds.
本発明によれば、良好な高温摺動性を有するオーステナイト系ステンレス鋼板を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an austenitic stainless steel sheet having good high-temperature sliding properties.
本発明者は、オーステナイト系ステンレス鋼板の高温摺動性について詳細な検討を行い、以下の(a)~(c)の知見を得た。 The inventors conducted detailed studies on the high-temperature sliding properties of austenitic stainless steel sheets and obtained the following findings (a) to (c).
(a)ターボチャージャが使用される温度域は、高温であるため、使用環境において、厚さの厚いスケールが形成する。そこで、本発明者らは、高温摺動性を高めるために、この酸化スケールに着目した。形成する酸化スケールによっては、部品同士が擦れ合う際に、相互に摺動面に移着し、摩擦係数を下げる、いわゆる自己潤滑作用が働く。このような自己潤滑作用が働くと、高温摺動性が向上する。したがって、自己潤滑作用を有するスケールを形成させることが望ましい。 (a) The temperature range in which turbochargers are used is high, so thick scale forms in the operating environment. The inventors therefore focused on this oxide scale in order to improve high-temperature sliding properties. Depending on the oxide scale that is formed, when parts rub against each other, it transfers to the sliding surfaces and reduces the coefficient of friction, resulting in a so-called self-lubricating effect. When this self-lubricating effect occurs, high-temperature sliding properties are improved. Therefore, it is desirable to form a scale that has a self-lubricating effect.
(b)例えば、Si系酸化物、Mn系酸化物といった酸化物が含まれるスケールが形成すると、自己潤滑作用が生じる。その一方、Mn系酸化物を多く含むスケールが形成すると、形成するスケールが厚くなり、スケールが剥離しやすくなる場合があることを、本発明者らは明らかにした。そして、スケールが剥離した部分においても、自己潤滑作用が生じるものの、このような部分は、表面の凹凸が大きくなるため、高温摺動性が時間の経過とともに、劣化しやすくなる。 (b) For example, when scale containing oxides such as Si-based oxides and Mn-based oxides is formed, a self-lubricating effect occurs. On the other hand, the inventors have clarified that when scale containing a large amount of Mn-based oxides is formed, the formed scale becomes thick and may become more prone to peeling. And, although a self-lubricating effect occurs even in the area where the scale has peeled off, such an area has a large surface irregularity, and therefore the high-temperature sliding properties are easily deteriorated over time.
(c)そこで、本発明者らは、スケールにおけるMn濃度を適切な範囲に制御するとともに、自己潤滑作用を有するスケールの形成に効果的なCrの濃度と、スケール中で高温摺動性の向上に寄与するSiとAlの濃度を制御することが有効であることを明らかにした。そして、スケール中におけるこれらの元素の濃度を制御するためには、鋼中の上記元素の含有量を適切な範囲にするとともに、冷間圧延後の焼鈍熱処理を比較的高温で、短時間行うのが好ましい。 (c) Therefore, the inventors have clarified that it is effective to control the Mn concentration in the scale within an appropriate range, as well as to control the Cr concentration, which is effective in forming a scale with a self-lubricating effect, and the concentrations of Si and Al, which contribute to improving high-temperature sliding properties in the scale. In order to control the concentrations of these elements in the scale, it is preferable to set the contents of the above elements in the steel within an appropriate range and to perform annealing heat treatment after cold rolling at a relatively high temperature for a short period of time.
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention was made based on the above findings. Each aspect of the present invention will be explained in detail below.
1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition The reasons for limiting the content of each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass %".
C:0.005~0.30%
Cは、オーステナイト組織を安定化させ、高温強度、および高温摺動性を向上させる元素である。また、高温硬さを確保するためにも必要な元素である。このため、C含有量は、0.005%以上とする。高温摺動性および製造コストの観点から、C含有量は、0.030%以上とするのが好ましく、0.050%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Cを、過剰に含有させると、加工硬化しやすくなる。加えて、過剰なCは、Crと結合して、Cr炭化物を形成することで、耐食性と粒界腐食性とを低下させる。このため、C含有量は、0.30%以下とする。熱間加工性の観点から、C含有量は、0.20%以下とするのが好ましく、0.19%以下とするのがより好ましい。
C: 0.005-0.30%
C is an element that stabilizes the austenite structure and improves high-temperature strength and high-temperature sliding properties. It is also an element necessary for ensuring high-temperature hardness. For this reason, the C content is From the viewpoints of high-temperature sliding properties and manufacturing costs, the C content is preferably 0.030% or more, and more preferably 0.050% or more. When the steel contains an excessive amount of C, the steel is easily work-hardened. In addition, the excess C combines with Cr to form Cr carbides, which reduces the corrosion resistance and intergranular corrosion resistance. The C content is set to 0.30% or less. From the viewpoint of hot workability, the C content is preferably set to 0.20% or less, and more preferably set to 0.19% or less.
Si:1.00~4.00%
Siは、脱酸効果を有する。また、Siが内部酸化することで、スケールが剥離しにくくなり、この結果、高温摺動性が向上する。つまり、Siの内部酸化は、高温強度および高温硬さの向上によって、高温摺動性が向上することに寄与する。このため、Si含有量は、1.00%以上とする。高温摺動性をより高めたい場合には、Si含有量は、1.20%以上とするのが好ましく、1.50%以上とするのがより好ましい。
Si: 1.00-4.00%
Silicon has a deoxidizing effect. In addition, the internal oxidation of silicon makes it difficult for scale to peel off, and as a result, high-temperature sliding properties are improved. In other words, the internal oxidation of silicon improves high-temperature strength and high-temperature hardness. The improvement in the high temperature sliding property contributes to the improvement of the high temperature sliding property. Therefore, the Si content is set to 1.00% or more. When it is desired to further improve the high temperature sliding property, the Si content is set to It is preferably 1.20% or more, and more preferably 1.50% or more.
しかしながら、Siを、過剰に含有させると、鋼板が過度に硬質化し、部品加工性および製造性を低下させる。このため、Si含有量は、4.00%以下とする。製造コスト、酸洗性、および溶接時の凝固割れ性の観点からは、Si含有量は、3.00%以下とするのが好ましく、2.80%以下とするのがより好ましい。 However, if too much Si is added, the steel plate becomes excessively hard, reducing part workability and manufacturability. For this reason, the Si content is set to 4.00% or less. From the standpoints of manufacturing costs, pickling properties, and solidification cracking during welding, the Si content is preferably set to 3.00% or less, and more preferably 2.80% or less.
Mn:0.90~8.00%
Mnは、脱酸効果を有する。加えて、Mnは、オーステナイト組織を安定化させ、スケール密着性を向上させる効果を有する。また、Mnを含有させることにより、スケールに自己潤滑作用および自己修復機能が付与されるので、高温摺動性の向上に繋がる。このため、Mn含有量は、0.90%以上とする。
Mn: 0.90-8.00%
Mn has a deoxidizing effect. In addition, Mn has the effect of stabilizing the austenite structure and improving scale adhesion. Furthermore, by including Mn, the scale has a self-lubricating effect and a self-repairing function. Therefore, the Mn content is set to 0.90% or more.
しかしながら、Mnを8.00%を超えて含有させると、使用環境において、スケールが厚く生成する。これにより、スケールが剥離しやすくなり、表面凹凸が大きくなる結果、高温摺動性が低下することがある。また、介在物清浄性および酸洗性が著しく低下し、製品表面が粗くなると考えられる。このため、Mn含有量は、8.00%以下とする。介在物清浄性および酸洗性の観点から、Mn含有量は0.90~1.50%の範囲とするのが好ましい。また、より高温摺動性を高めたい場合には、Mn含有量は、1.85~8.00%の範囲とするのが好ましい。 However, if the Mn content exceeds 8.00%, thick scale will form in the usage environment. This will cause the scale to peel off easily, resulting in increased surface unevenness and reduced high-temperature sliding properties. It is also believed that inclusion cleanliness and pickling properties will be significantly reduced, resulting in a rough product surface. For this reason, the Mn content is set to 8.00% or less. From the viewpoint of inclusion cleanliness and pickling properties, the Mn content is preferably set in the range of 0.90 to 1.50%. Furthermore, if it is desired to further improve high-temperature sliding properties, the Mn content is preferably set in the range of 1.85 to 8.00%.
P:0.01~0.05%
Pは、製造時における熱間加工性および凝固割れを助長する元素である。このため、P含有量は、0.05%以下とする。P含有量は、0.04%以下とするのが好ましい。P含有量は、少ない方が好ましいが、Pを過剰に低減すると、精錬コストが増加する。そのため、P含有量は、0.01%以上とする。さらに、精錬コストを低下させる観点から、P含有量は、0.02%以上とするのが好ましい。
P: 0.01-0.05%
P is an element that promotes hot workability and solidification cracking during manufacturing. Therefore, the P content is set to 0.05% or less. The P content is preferably set to 0.04% or less. It is preferable that the P content is small, but if the P content is excessively reduced, the refining cost increases. Therefore, the P content is set to 0.01% or more. Furthermore, from the viewpoint of reducing the refining cost, The P content is preferably 0.02% or more.
S:0.0001~0.01%
Sは、熱間加工性および耐食性を低下させる元素である。また、粗大な硫化物であるMnSが形成すると、鋼板の介在物清浄性が著しく低下する。このため、S含有量は、0.01%以下とする。耐酸化性の観点から、S含有量は、0.005%以下とするのがより好ましい。しかしながら、Sを過剰に低減すると、精錬コストが増加する。このため、S含有量は、0.0001%以上とする。精錬コストの観点から、S含有量は、0.0005%以上とするのが好ましい。
S: 0.0001-0.01%
S is an element that reduces hot workability and corrosion resistance. Furthermore, when coarse sulfides such as MnS are formed, the inclusion cleanliness of the steel sheet is significantly reduced. For this reason, the S content is set to 0. From the viewpoint of oxidation resistance, the S content is more preferably 0.005% or less. However, if the S content is excessively reduced, the refining cost increases. For this reason, the S content is From the viewpoint of refining costs, the S content is preferably 0.0005% or more.
Ni:5.0~15.0%
Niは、オーステナイト組織を安定化させ、耐食性および耐酸化性を向上させる元素である。このため、Ni含有量は、5.0%以上とする。高温強度、耐食性、および製造性の観点から、Ni含有量は、9.0%以上とするのが好ましい。しかしながら、Niを過剰に含有させると、製造コストが増加し、素材が硬質化する。このため、Ni含有量は、15.0%以下とする。Ni含有量は、14.0%以下とするのが好ましい。
Ni: 5.0-15.0%
Ni is an element that stabilizes the austenite structure and improves corrosion resistance and oxidation resistance. For this reason, the Ni content is set to 5.0% or more. From the viewpoints of high-temperature strength, corrosion resistance, and manufacturability, The Ni content is preferably 9.0% or more. However, excessive Ni content increases the manufacturing cost and hardens the material. For this reason, the Ni content is set to 15.0% or less. The Ni content is preferably 14.0% or less.
Cr:19.50~26.00%
Crは、耐食性、耐酸化性、および高温摺動性を向上させる元素である。そして、排気部品環境において異常酸化を抑制する観点から、Cr含有量は、19.50%以上とする。Cr含有量は、20.00%以上とするのが好ましく、20.50%以上とするのがより好ましい。しかしながら、Crを過剰に含有させると、素材が硬質化する他、製造コストが増加する。このため、Cr含有量は、26.00%以下とする。さらに、加工性、製造性、および製造コストの観点から、25.30%以下とするのが好ましく、24.00%以下とするのがより好ましい。
Cr: 19.50-26.00%
Cr is an element that improves corrosion resistance, oxidation resistance, and high-temperature sliding properties. From the viewpoint of suppressing abnormal oxidation in an exhaust part environment, the Cr content is set to 19.50% or more. The amount of Cr is preferably 20.00% or more, and more preferably 20.50% or more. However, if the Cr content is excessive, the material becomes hard and the manufacturing cost increases. Therefore, the Cr content is set to 26.00% or less. Furthermore, from the viewpoints of workability, manufacturability, and manufacturing costs, the Cr content is preferably set to 25.30% or less, and more preferably set to 24.00% or less. More preferred.
N:0.02~0.40%
Nは、Cと同様に、オーステナイト組織を安定化させる。また、高温強度、高温硬さおよび高温摺動性を向上させるために有効な元素である。特に、固溶強化元素として作用することで、高温強度を向上させる。このため、N含有量は、0.02%以上とする。高温摺動性を向上させる上では、N含有量は、0.05%超とするのが好ましく、0.10%以上とするのがより好ましく、0.20%以上とするのがさらに好ましい。
N: 0.02-0.40%
Like C, N stabilizes the austenite structure. It is also an effective element for improving high-temperature strength, high-temperature hardness, and high-temperature sliding properties. In particular, it acts as a solid solution strengthening element. In order to improve high-temperature strength, the N content is set to 0.02% or more. In order to improve high-temperature sliding properties, the N content is preferably set to more than 0.05%, and more preferably 0.05% or less. It is more preferable that the content be 0.10% or more, and even more preferable that the content be 0.20% or more.
しかしながら、Nを、0.40%を超えて含有させると、常温材質が著しく硬質化する。この結果、鋼板製造時の冷間加工性が劣化し、部品加工性が低下する。このため、N含有量は、0.40%以下とする。溶接時におけるピンホールおよび溶接部の粒界腐食を抑制する観点から、N含有量は、0.33%以下とするのが好ましい。 However, if the N content exceeds 0.40%, the room temperature material becomes significantly hard. As a result, the cold workability during steel plate manufacturing deteriorates, and part workability decreases. For this reason, the N content is set to 0.40% or less. From the viewpoint of suppressing pinholes and intergranular corrosion of welds during welding, it is preferable that the N content be 0.33% or less.
Al:0.001~0.50%
Alは、脱酸元素として作用し、介在物清浄性を向上させる。加えて、Alは、スケール密着性を向上させるため、酸化スケールの剥離を抑制し、高温摺動性を向上させる。このため、Al含有量は、0.001%以上とする。Al含有量は、0.010%以上とするのが好ましく、0.040%以上とするのがより好ましい。
Al: 0.001~0.50%
Al acts as a deoxidizing element and improves inclusion cleanliness. In addition, Al improves scale adhesion, suppresses the spalling of oxide scale, and improves high-temperature sliding properties. The Al content is set to 0.001% or more, preferably 0.010% or more, and more preferably 0.040% or more.
しかしながら、Alは、フェライト生成元素であり、0.50%を超えて含有させると、オーステナイト組織の安定性を低下させる。さらに、酸洗性を低下させるばかりか、却って介在物の量が多くなるため、表面性状が低下する。このため、Al含有量は、0.50%以下とする。表面性状の観点から、Al含有量は、0.30%以下とするのが好ましい。また、熱間加工性の観点から、Al含有量は、0.10%以下とするのが好ましい。 However, Al is a ferrite-forming element, and if it is contained in an amount exceeding 0.50%, it reduces the stability of the austenite structure. Furthermore, not only does it reduce pickling properties, but it also increases the amount of inclusions, which reduces surface properties. For this reason, the Al content is set to 0.50% or less. From the viewpoint of surface properties, the Al content is preferably set to 0.30% or less. Also, from the viewpoint of hot workability, the Al content is preferably set to 0.10% or less.
上述した各元素の中で、使用環境で形成するスケールに影響を与えるCr、Mn、SiおよびAlのそれぞれの含有量を制御する必要がある。上記元素のうち、CrおよびMnは、使用環境において、スケールの外側、すなわち外層スケールを構成する。この外層スケールは、厚く成長しやすいが、適切な厚さを有する場合には、自己潤滑作用により高温摺動性を良好にする。一方、SiおよびAlは、スケールの素地鋼板側、すなわち内層スケールを構成する。この内層スケールは、薄く形成しやすい。そして、SiおよびAlの酸化物を含み、素地鋼板を硬質化させるため、高温摺動性を良好にする他、耐酸化性を向上させる。 Of the above elements, it is necessary to control the content of each of Cr, Mn, Si, and Al, which affect the scale formed in the usage environment. Of the above elements, Cr and Mn constitute the outside of the scale, i.e., the outer layer scale, in the usage environment. This outer layer scale tends to grow thick, but if it has an appropriate thickness, it improves high-temperature sliding properties due to its self-lubricating action. On the other hand, Si and Al constitute the base steel plate side of the scale, i.e., the inner layer scale. This inner layer scale is easy to form thin. And since it contains oxides of Si and Al and hardens the base steel plate, it not only improves high-temperature sliding properties, but also improves oxidation resistance.
したがって、スケールを厚くするCrおよびMnの含有量と、スケールを薄くするSiおよびAlの含有量との関係を適切な範囲に制御し、スケールの厚さを厚くなりすぎない様、制御することで、良好な高温摺動性を維持することができる。図1は、Crを19~25%、Niを9~20%、Siを0.5~3.3%、Mnを0.8~8.4%、およびAlを0.01~0.04%、含有させたオーステナイト系ステンレス鋼について、高温摺動試験後の摩耗痕深さと(Cr+Mn)/(Si+Al)との関係を示した図である。 Therefore, by controlling the relationship between the content of Cr and Mn, which thicken the scale, and the content of Si and Al, which thin the scale, within an appropriate range and controlling the thickness of the scale so that it does not become too thick, it is possible to maintain good high-temperature sliding properties. Figure 1 shows the relationship between the wear scar depth after high-temperature sliding tests and (Cr+Mn)/(Si+Al) for austenitic stainless steels containing 19-25% Cr, 9-20% Ni, 0.5-3.3% Si, 0.8-8.4% Mn, and 0.01-0.04% Al.
図1の各プロットの横の括弧内の数値は、スケールの厚さ(μm)を示す。なお、摺動面側のSEM/EDS分析によりOが25%(質量%)以上検出される黒灰色の層をスケールとした。図1より、高温摺動試験後の摩耗痕深さが5μm以下となり、高温摺動性が良好になる場合は、(Cr+Mn)/(Si+Al)が、11.5~15.0の範囲の場合であり、この場合、スケールの厚さも比較的、薄いことが分かる。 The numbers in parentheses next to each plot in Figure 1 indicate the thickness (μm) of the scale. The scale was defined as a dark gray layer in which 25% (mass%) or more of O was detected by SEM/EDS analysis of the sliding surface side. Figure 1 shows that when the wear scar depth after high-temperature sliding tests is 5 μm or less and high-temperature sliding properties are good, (Cr+Mn)/(Si+Al) is in the range of 11.5 to 15.0, and in this case, the thickness of the scale is also relatively thin.
よって、Cr、Mn、SiおよびAlのそれぞれの含有量が、下記(i)式を満足する必要がある。
11.5≦(Cr+Mn)/(Si+Al)≦15.0 ・・・(i)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
Therefore, the respective contents of Cr, Mn, Si and Al need to satisfy the following formula (i).
11.5≦(Cr+Mn)/(Si+Al)≦15.0...(i)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, the value is set to zero.
そして、(i)式中辺値が、11.5未満である場合は、スケールの厚さは薄いものの、高温摺動性が不良になりやすい。このため、(i)式中辺値は、11.5以上とする。(i)式中辺値は、11.8以上とするのが好ましい。一方、(i)式中辺値が、15.0を超えると、スケール厚さが厚くなりすぎ、スケールが剥離しやすくなる。この結果、高温長時間の使用環境において、却って、高温摺動性が低下する。このため、(i)式中辺値は、15.0以下とする。(i)式中辺値は、14.0以下とするのが好ましい。 If the value in formula (i) is less than 11.5, the scale is thin, but the high-temperature sliding properties are likely to be poor. For this reason, the value in formula (i) is set to 11.5 or more. The value in formula (i) is preferably set to 11.8 or more. On the other hand, if the value in formula (i) exceeds 15.0, the scale becomes too thick and the scale is more likely to peel off. As a result, in a high-temperature, long-term usage environment, the high-temperature sliding properties are actually reduced. For this reason, the value in formula (i) is set to 15.0 or less. The value in formula (i) is preferably set to 14.0 or less.
上記の元素に加えて、さらに、Cu、REM、Mo、V、Ti、Nb、B、Ca、W、Zr、Sn、Co、Mg、Sb、Ga、Ta、Hf、およびBiから選択される一種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。各元素の限定理由について説明する。 In addition to the above elements, one or more selected from Cu, REM, Mo, V, Ti, Nb, B, Ca, W, Zr, Sn, Co, Mg, Sb, Ga, Ta, Hf, and Bi may be contained within the ranges shown below. The reasons for limiting each element are explained below.
Cu:0~3.0%
Cuは、オーステナイトを安定化させ、耐酸化性の向上させる効果を有する。加えて、Cuは、スケールに、自己潤滑作用および自己修復機能を与え、高温摺動性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Cuを過剰に含有させると、却って、耐酸化性および製造性が低下する。そのため、Cu含有量は、3.0%以下とする。製造性の観点から、Cu含有量は、2.8%以下とするのが好ましく、2.5%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Cu含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.10%以上とするのがより好ましい。耐食性の観点から、Cu含有量は、0.20%以上とするのがさらに好ましい。
Cu: 0 to 3.0%
Cu has the effect of stabilizing austenite and improving oxidation resistance. In addition, Cu also has the effect of imparting a self-lubricating action and a self-repairing function to the scale and improving high-temperature sliding properties. For this reason, it may be contained as necessary. However, if Cu is contained in excess, oxidation resistance and manufacturability will decrease. Therefore, the Cu content is set to 3.0% or less. From the viewpoint of manufacturability, the Cu content is preferably set to 2.8% or less, and more preferably set to 2.5% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Cu content is preferably set to 0.01% or more, and more preferably set to 0.10% or more. From the viewpoint of corrosion resistance, the Cu content is more preferably set to 0.20% or more.
REM:0~0.100%
REM(希土類元素)は、耐酸化性を向上させることで、高温摺動性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、REMを過剰に含有させると、鋳造の際、溶鋼を流すノズルにREMを含む酸化物が形成して、ノズル閉塞を起こしたり、REMを含む硫化物が形成して耐食性を低下させたりする。そのため、REM含有量は、0.100%以下とする。製造コストの観点から、REM含有量は、0.090%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、REM含有量は、0.0001%以上とするのが好ましく、0.0010%以上とするのがより好ましい。
REM: 0~0.100%
REM (rare earth elements) have the effect of improving oxidation resistance and thereby improving high-temperature sliding properties. Therefore, they may be contained as necessary. However, if REM is contained in excess, During casting, oxides containing REM are formed in the nozzle through which molten steel flows, causing nozzle blockage, and sulfides containing REM are formed, reducing corrosion resistance. From the viewpoint of production costs, the REM content is preferably 0.090% or less. On the other hand, in order to obtain the above effects, the REM content is 0.0001% or more. It is preferable that the content of Si is 0.0010% or more, and more preferable that the content of Si is 0.0010% or more.
REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、上記REM含有量は、これらの元素の合計含有量を意味する。REMは、工業的には、ミッシュメタルの形で添加されることが多い。 REM refers to a total of 17 elements, including Sc, Y, and lanthanides, and the REM content above refers to the total content of these elements. In industry, REM is often added in the form of misch metal.
Mo:0~2.0%
Moは、耐食性を向上させる元素である。また、Moは、高温強度を向上させる効果を有する。Moを含有させると、固溶強化に加え、Mo炭化物を析出させることで、析出強化が生じる。また、析出物の形成により、耐摩耗性すなわち高温摺動性を向上させることができる。このため必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Moは、高価な元素であり、過剰に含有させると、製造コストが増加する。そのため、Mo含有量は、2.0%以下とする。介在物清浄度の観点から、Mo含有量は、1.7%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mo含有量は、0.1%以上とするのが好ましい。
Mo: 0 to 2.0%
Mo is an element that improves corrosion resistance. In addition, Mo has the effect of improving high-temperature strength. When Mo is contained, in addition to solid solution strengthening, precipitation strengthening occurs by precipitating Mo carbides. In addition, the formation of precipitates can improve wear resistance, i.e., high-temperature sliding properties. For this reason, Mo may be contained as necessary. However, Mo is an expensive element, and if it is contained in excess, the manufacturing cost increases. Therefore, the Mo content is set to 2.0% or less. From the viewpoint of inclusion cleanliness, the Mo content is preferably set to 1.7% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Mo content is preferably set to 0.1% or more.
V:0~1.0%
Vは、耐食性を向上させる効果を有する。また、Vは、炭化物を形成し、高温強度および耐摩耗性すなわち高温摺動性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Vを過剰に含有させると、製造コストが増加することに加え、異常酸化限界温度が低下する。このため、V含有量は、1.0%以下とする。製造性および介在物清浄度の観点から、V含有量は、0.8%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、V含有量は、0.05%以上とするのが好ましい。
V: 0 to 1.0%
V has the effect of improving corrosion resistance. In addition, V forms carbides and has the effect of improving high-temperature strength and wear resistance, i.e., high-temperature sliding properties. Therefore, V may be contained as necessary. However, if V is contained in excess, not only will the manufacturing cost increase, but the abnormal oxidation limit temperature will decrease. For this reason, the V content is set to 1.0% or less. From the viewpoint of manufacturability and inclusion cleanliness, the V content is preferably set to 0.8% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the V content is preferably set to 0.05% or more.
Ti:0~0.30%
Tiは、C、Nと結合して、耐食性および耐粒界腐食性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Tiを、0.30%を超えて含有させると、鋳造段階でノズル詰まりが生じ易くなり、製造性が著しく低下する。このため、Ti含有量は、0.30%以下とする。製造コストの観点から、Ti含有量は、0.20%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ti含有量は、0.005%以上とするのが好ましい。なお、高温強度および溶接部の粒界腐食性の観点から、Ti含有量は、0.010%以上とするのがより好ましい。
Ti: 0-0.30%
Ti combines with C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance, and therefore may be contained as necessary. However, Ti should not be contained in an amount exceeding 0.30%. If Ti is contained, nozzle clogging occurs easily during the casting stage, and manufacturability is significantly reduced. For this reason, the Ti content is set to 0.30% or less. From the viewpoint of manufacturing costs, the Ti content is set to 0. It is preferable that the Ti content is 20% or less. On the other hand, in order to obtain the above-mentioned effects, the Ti content is preferably 0.005% or more. From the viewpoints of high temperature strength and intergranular corrosion resistance of welded parts, More preferably, the Ti content is 0.010% or more.
Nb:0~0.30%
Nbは、Tiと同様に、CおよびNと結合して、耐食性および耐粒界腐食性を向上させる効果を有する。加えて、Nbは、高温強度を向上させることで、高温摺動性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Nbを、0.30%を超えて含有させると、熱間加工性が著しく低下する。このため、Nb含有量は、0.30%以下とする。製造コストの観点から、Nb含有量は、0.15%未満とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Nb含有量は、0.005%以上とするのが好ましい。高温強度および溶接部の粒界腐食性の観点から、Nb含有量は、0.010%以上とするのが好ましい。
Nb: 0-0.30%
Like Ti, Nb has the effect of improving corrosion resistance and intergranular corrosion resistance by bonding with C and N. In addition, Nb improves high-temperature strength, thereby improving high-temperature sliding properties. It also has the effect of improving the hardness of the steel. Therefore, Nb may be added as necessary. However, if the Nb content exceeds 0.30%, the hot workability is significantly reduced. Therefore, the Nb content is From the viewpoint of production costs, the Nb content is preferably less than 0.15%. On the other hand, in order to obtain the above effects, the Nb content is preferably 0.005% or less. From the viewpoints of high temperature strength and intergranular corrosion resistance of welds, the Nb content is preferably 0.010% or more.
B:0~0.005%
Bは、熱間加工性を向上させる効果を有する。また、耐酸化性を向上させる効果も有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Bを過剰に含有させると、ホウ炭化物の形成が生じる。これにより、鋼板の介在物清浄性および粒界腐食性が低下する。このため、B含有量は、0.005%以下とする。延性の観点から、B含有量は、0.002%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、B含有量は、0.0002%以上とするのが好ましい。精錬コストの観点から、B含有量は、0.0003%以上とするのがより好ましい。
B: 0-0.005%
B has the effect of improving hot workability. It also has the effect of improving oxidation resistance. Therefore, it may be contained as necessary. However, if B is contained in excess, boron may be easily formed. Carbide is formed. This reduces the inclusion cleanliness and intergranular corrosion resistance of the steel sheet. For this reason, the B content is set to 0.005% or less. From the viewpoint of ductility, the B content is It is preferable that the B content is 0.002% or less. On the other hand, in order to obtain the above-mentioned effects, the B content is preferably 0.0002% or more. From the viewpoint of refining costs, the B content is 0. It is more preferable that the content is 0.003% or more.
Ca:0~0.010%
Caは、脱硫効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Caを、0.010%を超えて含有させると、水溶性の介在物CaSが形成する。この結果、鋼板の介在物清浄性および耐食性が著しく低下する。このため、Ca含有量は、0.010%以下とする。表面性状の観点から、Ca含有量は、0.003%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Ca含有量は、0.0005%以上とするのが好ましい。さらに、製造性の観点から、Ca含有量は、0.0010%以上とするのがより好ましい。
Ca: 0-0.010%
Ca has a desulfurizing effect and may be added as necessary. However, if the Ca content exceeds 0.010%, water-soluble inclusions called CaS are formed. As a result, the steel sheet The inclusion cleanliness and corrosion resistance are significantly reduced. For this reason, the Ca content is set to 0.010% or less. From the viewpoint of surface properties, the Ca content is preferably set to 0.003% or less. In order to obtain the above effects, the Ca content is preferably 0.0005% or more. Furthermore, from the viewpoint of manufacturability, the Ca content is more preferably 0.0010% or more.
W:0~3.0%
Wは、高温強度および耐食性を向上させる効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Wを、3.0%を超えて含有させると、鋼板の硬質化、製造時の靭性劣化、および製造コスト増加につながる。このため、W含有量は、3.0%以下とする。さらに、製造性および精錬コストの観点から、W含有量は、2.0%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、W含有量は、0.1%以上とするのが好ましい。
W: 0 to 3.0%
W has the effect of improving high-temperature strength and corrosion resistance, so it may be contained as necessary. However, if W is contained in an amount exceeding 3.0%, it leads to hardening of the steel plate, deterioration of toughness during manufacturing, and increase in manufacturing costs. For this reason, the W content is set to 3.0% or less. Furthermore, from the viewpoint of manufacturability and refining costs, the W content is preferably set to 2.0% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the W content is preferably set to 0.1% or more.
Zr:0~0.30%
Zrは、CまたはNと結合して溶接部の粒界腐食性および耐酸化性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Zrを、0.30%を超えて含有させると、製造性の著しい低下、および製造コストの増加を招く。このため、Zr含有量は、0.30%以下とする。製造性および精錬コストの観点から、Zr含有量は、0.10%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Zr含有量は、0.05%以上とするのが好ましい。
Zr: 0-0.30%
Zr has the effect of improving the intergranular corrosion resistance and oxidation resistance of the welded portion by combining with C or N. Therefore, Zr may be contained as necessary. However, Zr should not be more than 0.30%. If the Zr content exceeds 0.30%, it will significantly decrease manufacturability and increase manufacturing costs. Therefore, the Zr content is set to 0.30% or less. From the viewpoint of manufacturability and refining costs, the Zr content is On the other hand, in order to obtain the above-mentioned effects, the Zr content is preferably 0.05% or more.
Sn:0~0.50%
Snは、耐食性および高温強度を向上させる効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Snを、0.50%を超えて含有させると、製造時にスラブ割れが生じる場合がある。このため、Sn含有量は、0.50%以下とする。さらに、製造性および精錬コストの観点から、Sn含有量は、0.30%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Sn含有量は、0.01%以上とするのが好ましく、0.03%以上とするのがより好ましく、0.05%以上とするのがさらに好ましい。
Sn: 0-0.50%
Sn has the effect of improving corrosion resistance and high-temperature strength, and may be contained as necessary. However, if the Sn content exceeds 0.50%, slab cracks may occur during manufacturing. For this reason, the Sn content is set to 0.50% or less. Furthermore, from the viewpoint of manufacturability and refining costs, the Sn content is preferably set to 0.30% or less. To achieve this, the Sn content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.03% or more, and even more preferably 0.05% or more.
Co:0~0.30%
Coは、高温強度を向上させる効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Coを、0.30%を超えて含有させると、鋼板の硬質化、製造時における靭性の低下、および製造コストの増加につながる。このため、Co含有量は、0.30%以下とする。製造性および精錬コストを考慮すると、Co含有量は、0.20%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Co含有量は、0.03%以上とするのが好ましい。
Co: 0-0.30%
Co has the effect of improving high-temperature strength and may be added as necessary. However, if the Co content exceeds 0.30%, the steel plate becomes hard and the toughness during manufacturing decreases. , and leads to an increase in production costs. For this reason, the Co content is set to 0.30% or less. In consideration of manufacturability and refining costs, the Co content is preferably set to 0.20% or less. On the other hand, in order to obtain the above effects, the Co content is preferably 0.03% or more.
Mg:0~0.010%
Mgは、脱酸効果を有する。また、Mgは、酸化物がスラブ組織を微細化または分散化することで、鋼板組織を微細化し、介在物清浄性を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Mgを過剰に含有させると、溶接性および耐食性が低下する。また、Mgの粗大な介在物が形成することで、部品加工性が低下する。このため、Mg含有量は、0.010%以下とする。精錬コストを考慮すると、Mg含有量は、0.005%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mg含有量は、0.0002%以上とするのが好ましい。Mg含有量は、0.0003%以上とするのがより好ましい。
Mg: 0-0.010%
Mg has a deoxidizing effect. In addition, Mg has the effect of refining or dispersing the slab structure as an oxide, thereby refining the steel sheet structure and improving the cleanliness of inclusions. However, excessive Mg content reduces weldability and corrosion resistance. In addition, coarse Mg inclusions are formed, which reduces part workability. In view of the refining cost, the Mg content is preferably 0.005% or less. On the other hand, in order to obtain the above-mentioned effects, the Mg content is preferably 0.010% or less. The Mg content is preferably 0.0002% or more. The Mg content is more preferably 0.0003% or more.
Sb:0~0.50%
Sbは、粒界に偏析して高温強度を向上させる効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Sbを、0.50%を超えて含有させると、偏析が生じ、溶接時に割れが発生する。そのため、Sb含有量は、0.50%以下とする。高温特性および製造コストを考慮すると、Sb含有量は、0.30%以下とするのが好ましく、0.20%以下とするのがより好ましい。一方、上記効果を得るためには、Sb含有量は、0.005%以上とするのが好ましい。靭性を考慮すると、Sb含有量は、0.030%以上とするのがより好ましく、0.050%以上とするのがさらに好ましい。
Sb: 0-0.50%
Sb has the effect of improving high-temperature strength by segregating at grain boundaries. Therefore, it may be contained as necessary. However, if the Sb content exceeds 0.50%, segregation occurs. If the Sb content is too high, cracks will occur during welding. Therefore, the Sb content is set to 0.50% or less. Taking into consideration high temperature properties and manufacturing costs, the Sb content is preferably set to 0.30% or less, and more preferably 0. It is more preferable that the Sb content is 20% or less. On the other hand, in order to obtain the above-mentioned effects, the Sb content is preferably 0.005% or more. In consideration of toughness, the Sb content is preferably 0.030% or less. It is more preferable that the content is 0.050% or more, and further more preferable that the content is 0.050% or more.
Ga:0~0.30%
Gaは、耐食性向上および水素脆化を抑制するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Gaを、0.30%を超えて含有させると、粗大硫化物が生成し、部品加工性が低下する。このため、Ga含有量は、0.30%以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ga含有量は、0.0002%以上とするのが好ましい。さらに、製造性および製造コストの観点から、Ga含有量は、0.0020%以上とするのがより好ましい。
Ga: 0-0.30%
Ga may be added as necessary to improve corrosion resistance and suppress hydrogen embrittlement. However, if Ga is added in an amount exceeding 0.30%, coarse sulfides are generated, which reduces part workability. Therefore, the Ga content is set to 0.30% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ga content is preferably set to 0.0002% or more. Furthermore, manufacturability is improved. From the viewpoint of production costs, the Ga content is more preferably 0.0020% or more.
Ta:0~1.0%
Hf:0~1.0%
Bi:0~0.02%
Taは、高温強度を向上させる効果を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Taを過剰に含有させると、製造コストを増加させるため、Ta含有量は、1.0%以下とする。一方、上記効果を得るためには、Ta含有量は、0.001%以上とするのが好ましい。強度をさらに高めるためには、Ta含有量は、0.010%以上とするのがより好ましい。同様の理由により、Hf含有量は、1.0%以下とする。また、同様の理由により、Hf含有量は、0.001%以上とするのが好ましく、0.010%以上とするのがより好ましい。
Ta: 0 to 1.0%
Hf: 0 to 1.0%
Bi: 0~0.02%
Ta has the effect of improving high-temperature strength, so it may be contained as necessary. However, if Ta is contained in excess, the manufacturing cost increases, so the Ta content is set to 1.0% or less. On the other hand, in order to obtain the above effect, the Ta content is preferably set to 0.001% or more. In order to further increase the strength, the Ta content is more preferably set to 0.010% or more. For the same reason, the Hf content is set to 1.0% or less. Also, for the same reason, the Hf content is preferably set to 0.001% or more, more preferably set to 0.010% or more.
Biも同様の理由により、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Biを過剰に含有させると、製造コストが増加する。そのため、Bi含有量は、0.02%以下とする。一方、上記同様の効果を得るためには、Bi含有量は、0.001%以上とするのが好ましい。 Bi may also be included as necessary for the same reason. However, excessive Bi content increases manufacturing costs. Therefore, the Bi content is set to 0.02% or less. On the other hand, to obtain the same effect as above, it is preferable that the Bi content be 0.001% or more.
本発明の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、オーステナイト系ステンレス鋼板を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。なお、As、Pb等の一般的な有害な元素および不純物元素はできるだけ低減することが望ましい。 In the chemical composition of the present invention, the balance is Fe and impurities. Here, "impurities" refers to components that are mixed in due to various factors in the raw materials such as ores and scraps and the manufacturing process when industrially manufacturing austenitic stainless steel sheets, and are acceptable within the range that does not adversely affect the present invention. It is desirable to reduce general harmful elements such as As and Pb, as well as impurity elements, as much as possible.
2.最大Mn濃度
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板においては、使用環境中における酸化によって、Mnを含むスケールを形成させるのが望ましい。このスケールは、使用環境において、自己潤滑作用および自己修復機能を発揮し、高温摺動性を良好にするからである。そのためには、使用前の鋼板の表面付近において、十分な量のMnが存在していることが必要である。
2. Maximum Mn Concentration In the austenitic stainless steel sheet according to the present invention, it is desirable to form a scale containing Mn by oxidation in the usage environment. This is because this scale exerts a self-lubricating action and a self-repairing function in the usage environment, and improves high-temperature sliding properties. For this reason, it is necessary that a sufficient amount of Mn is present near the surface of the steel sheet before use.
ここで、使用前の鋼板の表面付近において十分な量のMnを確保する上で、単に、Mn含有量を高めても、高温摺動性を向上させる観点からは不十分である。使用中に形成するスケールが厚くなり、(i)式を満足しないことも考えられるからである。 Here, simply increasing the Mn content is insufficient from the viewpoint of improving high-temperature sliding properties in order to ensure a sufficient amount of Mn near the surface of the steel sheet before use. This is because the scale formed during use may become thicker and may not satisfy formula (i).
通常、オーステナイト系ステンレス鋼では、使用前の状態において、酸洗後には、厚いスケール等が生成していない状態であり、表面付近のMn濃度も拡散等の影響から一定ではない。具体的には、図2に示すように、最表面から板厚深さ方向に進むにつれて、Mn濃度は増加する。そして、板厚方向に10.0μm深さ付近において、Mn濃度の上昇が緩やかになり、鋼のMn含有量、すなわち平均組成に近い値となる。 Normally, in austenitic stainless steel, before use, thick scales are not formed after pickling, and the Mn concentration near the surface is not constant due to the effects of diffusion, etc. Specifically, as shown in Figure 2, the Mn concentration increases as you move from the outermost surface in the thickness direction. Then, at a depth of about 10.0 μm in the thickness direction, the increase in Mn concentration slows down and becomes close to the Mn content of the steel, i.e., the average composition.
そこで、Mn濃度の上昇が緩やかになる、表面から板厚方向に10.0μm深さ位置におけるMn濃度に対し、表面付近のMn濃度である、表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域における最大Mn濃度を要件として規定する。すなわち、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板は、下記(ii)式を満足する必要がある。なお、表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域については、最大Mn濃度を測定する。この理由は、表面から、板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域においては、一定の割合で濃度が増加していくのではなく、揺らぎがありことに加え、1.0μmまででMnの十分な濃化が生じていれば、高温摺動性を向上させることができるからである。 Therefore, the maximum Mn concentration in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the plate thickness direction, which is the Mn concentration near the surface, is specified as a requirement, compared to the Mn concentration at a depth of 10.0 μm from the surface in the plate thickness direction, where the increase in Mn concentration is gradual. In other words, the austenitic stainless steel sheet according to the present invention must satisfy the following formula (ii). The maximum Mn concentration is measured in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the plate thickness direction. The reason for this is that in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the plate thickness direction, the concentration does not increase at a constant rate but fluctuates, and if sufficient Mn concentration occurs up to 1.0 μm, high-temperature sliding properties can be improved.
0.80≦X/Y≦1.00 ・・・(ii)
但し、上記式中の各記号は、以下のように定義される。
X:表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域における最大Mn濃度(質量%)
Y:表面から板厚方向に10.0μm深さ位置におけるMn濃度(質量%)
0.80≦X/Y≦1.00...(ii)
In the above formula, each symbol is defined as follows.
X: Maximum Mn concentration (mass%) in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the sheet thickness direction
Y: Mn concentration (mass%) at a depth of 10.0 μm from the surface in the sheet thickness direction
(ii)式中辺値であるX/Yが0.80未満であると、自己潤滑作用および自己修復機能を発揮する良好なスケールが形成しない。この結果、高温摺動性を向上させることができない。このため、X/Yは、0.80以上とする。X/Yは、0.85以上とするのが好ましい。一方、X/Yが1.00を超えると、スケール中でMnの濃化が過剰に進み、スケール厚さが厚くなる。この結果、高温摺動性が低下する。このため、X/Yは、1.00以下とする。X/Yは、0.95以下とするのが好ましい。 (ii) If the value X/Y in the formula is less than 0.80, a good scale that exhibits self-lubricating and self-repairing properties is not formed. As a result, high-temperature sliding properties cannot be improved. For this reason, X/Y is set to 0.80 or more. X/Y is preferably set to 0.85 or more. On the other hand, if X/Y exceeds 1.00, Mn is excessively concentrated in the scale, and the scale becomes thick. As a result, high-temperature sliding properties are degraded. For this reason, X/Y is set to 1.00 or less. X/Y is preferably set to 0.95 or less.
ここで、上述したXおよびYは、以下の手順により測定すればよい。具体的には、酸洗により、焼鈍で生成したスケールを除去した鋼板表面を脱脂し、グロー放電発光分析装置を用い、鋼板表面から、板厚深さ方向に、Mn、Fe、Cr、Si、Ni、Al、N、C、O濃度を分析していき、Mn濃度について1.0μm深さ位置までの最大濃度と、10.0μm深さ位置での濃度を算出すればよい。ここで、Mn濃度とは、上記の全分析元素の和を100%とした場合のMnの分析濃度である。 The above-mentioned X and Y can be measured by the following procedure. Specifically, the steel sheet surface is degreased by pickling to remove the scale formed by annealing, and the Mn, Fe, Cr, Si, Ni, Al, N, C, and O concentrations are analyzed from the steel sheet surface in the sheet thickness depth direction using a glow discharge optical emission analyzer, and the maximum Mn concentration up to a depth position of 1.0 μm and the concentration at a depth position of 10.0 μm are calculated. Here, the Mn concentration is the analytical concentration of Mn when the sum of all the above analyzed elements is 100%.
3.高温摺動性の評価
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板においては、高温摺動性の評価を850℃でのピンオンディスク法摩擦摩耗試験により評価する。ピンオンディスク法摩擦摩耗試験では、試験材を、炉内で、850℃大気中で、1h保持する。その後、850℃の炉内で、ピンとディスクとを接触させ、荷重0.5N、摺動速度3.3mm/sで、回転直径20mmの円周上を、試験距離20mまで周回させる。
3. Evaluation of high-temperature sliding properties In the austenitic stainless steel sheet according to the present invention, the high-temperature sliding properties are evaluated by a pin-on-disk friction and wear test at 850°C. In the pin-on-disk friction and wear test, the test material is held in a furnace at 850°C in air for 1 hour. Thereafter, the pin and the disk are brought into contact in a furnace at 850°C, and the test material is rotated around a circumference with a rotation diameter of 20 mm for a test distance of 20 m at a load of 0.5 N and a sliding speed of 3.3 mm/s.
試験後、ディスク材の表面における摩耗痕深さを、レーザー顕微鏡を用いて測定する。ここで摩耗痕深さは、ピンとディスクとの非接触の部分と接触させた部分の差分で、最も大きい値とする。測定された摩耗痕深さの6点の平均値(以下、単に「平均摩耗痕深さ」と記載する。)が、5.0μm以下である場合を高温摺動性が良好であると判断し、平均摩耗痕深さが5.0μmを超える場合を、高温摺動性が不良であると判断する。 After the test, the wear scar depth on the surface of the disk material is measured using a laser microscope. The wear scar depth is the difference between the non-contacting parts of the pin and disk and the contacting parts, and is taken to be the largest value. If the average value of the six measured wear scar depths (hereinafter simply referred to as the "average wear scar depth") is 5.0 μm or less, the high-temperature sliding properties are judged to be good, and if the average wear scar depth exceeds 5.0 μm, the high-temperature sliding properties are judged to be poor.
4.用途
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板は、排気部品の中でも、特に、ターボチャージャ用部品に好適に用いられる。例えば、ノズルマウント、ノズルプレート、ノズルリング、ノズルベーン、ドライブリング、ドライブレバー、レバープレート、シュラウド、ウエイストゲートバルブといった精密部品から構成されるノズル部品およびバルブ部品に好適に用いられる。
The austenitic stainless steel sheet according to the present invention is suitable for use in exhaust parts, particularly turbocharger parts, such as nozzle parts and valve parts made up of precision parts, such as nozzle mounts, nozzle plates, nozzle rings, nozzle vanes, drive rings, drive levers, lever plates, shrouds, and wastegate valves.
5.製造方法
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の好ましい製造方法について説明する。本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板は、製造方法によらず、例えば、以下のような製造方法により、製造できることが確認されている。
5. Manufacturing Method A preferred manufacturing method for the austenitic stainless steel sheet according to the present invention will now be described. It has been confirmed that the austenitic stainless steel sheet according to the present invention can be manufactured by any manufacturing method, for example, the following manufacturing method, regardless of the manufacturing method.
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造は、以下のように、製鋼-熱間圧延-焼鈍・酸洗あるいは製鋼-熱間圧延-焼鈍・酸洗-冷間圧延-焼鈍・酸洗を含む工程で、製造されるのが好ましい。 The austenitic stainless steel sheet according to the present invention is preferably manufactured in a process including steelmaking-hot rolling-annealing and pickling, or steelmaking-hot rolling-annealing and pickling-cold rolling-annealing and pickling, as follows:
5-1.製鋼工程
上記の化学組成を有する鋼を電気炉溶製または転炉で溶製し、続いて二次精錬を行うのが好ましい。溶製した鋼は、公知の鋳造方法(連続鋳造など)に従ってスラブとする。なお、製造するスラブの厚さは、その後の圧延状況等に応じて、適宜、設定すればよい。
5-1. Steelmaking process It is preferable to melt steel having the above-mentioned chemical composition in an electric furnace or converter, followed by secondary refining. The melted steel is made into slabs by a known casting method (continuous casting, etc.). The thickness of the slab to be produced may be appropriately set depending on the subsequent rolling conditions, etc.
5-2.熱間圧延工程
続いて、得られたスラブを、1200~1300℃で加熱し、所定の板厚になるまで、連続圧延で熱間圧延するのが好ましい。スラブは、熱間圧延を経て、熱延板となる。熱間圧延の際の圧下率は、適宜選択すればよい。
5-2. Hot rolling process Next, the obtained slab is preferably heated at 1200 to 1300°C and hot rolled by continuous rolling until the plate thickness reaches a predetermined value. The slab is hot rolled to become a hot rolled plate. The reduction ratio during hot rolling may be appropriately selected.
熱間圧延後、熱延板には、一般的に、熱延板焼鈍と酸洗処理とが施されるが、熱延板焼鈍を省略しても構わない。熱延板焼鈍を行なう場合は、焼鈍温度は、1100~1200℃の範囲とするのが好ましく、焼鈍時間は10~60秒の範囲とするのが好ましい。 After hot rolling, the hot-rolled sheet is generally subjected to hot-rolled sheet annealing and pickling treatment, but hot-rolled sheet annealing may be omitted. If hot-rolled sheet annealing is performed, the annealing temperature is preferably in the range of 1100 to 1200°C, and the annealing time is preferably in the range of 10 to 60 seconds.
5-3.冷間圧延工程
その後、所定の板厚になるまで、冷間圧延し、冷延板とするのが好ましい。熱間圧延の際の圧下率は適宜選択すればよい。
5-3. Cold rolling process It is preferable to cold roll the sheet to a predetermined thickness to obtain a cold rolled sheet. The reduction ratio during hot rolling may be appropriately selected.
5-4.冷延板焼鈍工程
続いて、得られた冷延板に、冷延板焼鈍熱処理(以下、単に「焼鈍」と記載する。)を行うのが好ましい。冷延板の焼鈍時に形成するスケールの中にMnが拡散することで、焼鈍時に形成するスケールと母材との界面において、Mn濃度が低下する。このMn濃度の低下域は、焼鈍後に酸洗することで鋼板表面に現れる。すなわち、表面付近のMn濃度が低下し、(ii)式を満足しにくくなる。ターボチャージャ部品として使用する際に表面付近(「表層」ともいう。)のMn濃度が低下していれば、自己潤滑および自己修復機能を有するスケールの形成を阻害して高温摺動性が低下する恐れがある。
5-4. Cold-rolled sheet annealing process Next, it is preferable to perform a cold-rolled sheet annealing heat treatment (hereinafter simply referred to as "annealing"). Mn diffuses into the scale formed during annealing of the cold-rolled sheet, and the Mn concentration decreases at the interface between the scale formed during annealing and the base material. This area of reduced Mn concentration appears on the steel sheet surface by pickling after annealing. That is, the Mn concentration near the surface decreases, making it difficult to satisfy formula (ii). If the Mn concentration near the surface (also called the "surface layer") is reduced when used as a turbocharger part, the formation of a scale having self-lubricating and self-repairing functions may be inhibited, and high-temperature sliding properties may decrease.
表1は、Crを19%、Niを13%、Siを3%含有させたオーステナイト系ステンレス鋼について、焼鈍条件を変化させた場合のMn濃度を示す。冷延板焼鈍条件を1120℃、60秒から1180℃、30秒のように、高温でかつ短時間の条件にすると、表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域における最大Mn濃度が、0.63%から0.88%と増加し、表層のMn濃度の低下を抑制できる。この結果、高温摺動性を向上させることができる。 Table 1 shows the Mn concentration when the annealing conditions are changed for an austenitic stainless steel containing 19% Cr, 13% Ni, and 3% Si. When the cold-rolled sheet annealing conditions are changed to high temperature and short time conditions, such as 1120°C for 60 seconds to 1180°C for 30 seconds, the maximum Mn concentration in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the sheet thickness direction increases from 0.63% to 0.88%, suppressing the decrease in Mn concentration in the surface layer. As a result, high-temperature sliding properties can be improved.
したがって、表1から明らかなように、Mn濃度の低下が生じない様、高温かつ短時間で焼鈍するのが好ましい。高温短時間の焼鈍とすることで表層でのMn濃度の低下を抑制し、かつ再結晶が完了した組織の鋼板を得られるからである。 Therefore, as is clear from Table 1, it is preferable to anneal at a high temperature for a short time so as not to cause a decrease in the Mn concentration. This is because annealing at a high temperature for a short time suppresses the decrease in the Mn concentration in the surface layer and produces a steel sheet with a structure in which recrystallization is complete.
具体的には、冷延板焼鈍をする際の焼鈍温度は、1140~1250℃の温度域とするのが好ましい。焼鈍温度が1140℃未満であると、再結晶が十分生じず、十分な高温強度を得ることができない。また、高温摺動性も低下する。このため、焼鈍温度は、1140℃以上とするのが好ましい。一方、焼鈍温度が1250℃を超えると、Mnの拡散が過剰に促進される結果、焼鈍後に形成するスケールと母材との界面で、Mn濃度の低下が生じる。この結果、(ii)式を満足できなくなり、高温摺動性が低下する。このため、焼鈍温度は、1250℃以下とするのが好ましく、1190℃以下とするのがより好ましい。 Specifically, the annealing temperature when annealing the cold-rolled sheet is preferably in the range of 1140 to 1250°C. If the annealing temperature is less than 1140°C, recrystallization does not occur sufficiently, and sufficient high-temperature strength cannot be obtained. In addition, high-temperature sliding properties also deteriorate. For this reason, the annealing temperature is preferably 1140°C or higher. On the other hand, if the annealing temperature exceeds 1250°C, the diffusion of Mn is excessively promoted, resulting in a decrease in the Mn concentration at the interface between the scale formed after annealing and the base material. As a result, formula (ii) cannot be satisfied, and high-temperature sliding properties deteriorate. For this reason, the annealing temperature is preferably 1250°C or lower, and more preferably 1190°C or lower.
また、焼鈍時間は、5~60秒未満とするのが好ましい。焼鈍時間が5秒未満であると、再結晶が十分生じず、十分な高温強度を得ることができない。また、高温摺動性も低下する。このため、焼鈍時間は、5秒以上とするのが好ましく、20秒以上とするのがより好ましい。一方、焼鈍時間が60秒以上であると、Mnの拡散が過剰に促進される結果、焼鈍後に形成するスケールと母材との界面で、Mn濃度の低下が生じる。この結果、(ii)式を満足できなくなり、高温摺動性が低下する。このため、焼鈍時間は、60秒未満とするのが好ましく、50秒以下とするのがより好ましい。すなわち、上述した温度範囲で、上述した時間、冷延板を滞留させるのが好ましい。 The annealing time is preferably 5 to less than 60 seconds. If the annealing time is less than 5 seconds, recrystallization does not occur sufficiently, and sufficient high-temperature strength cannot be obtained. In addition, high-temperature sliding properties also deteriorate. For this reason, the annealing time is preferably 5 seconds or more, and more preferably 20 seconds or more. On the other hand, if the annealing time is 60 seconds or more, the diffusion of Mn is excessively promoted, and the Mn concentration decreases at the interface between the scale formed after annealing and the base material. As a result, formula (ii) cannot be satisfied, and high-temperature sliding properties deteriorate. For this reason, the annealing time is preferably less than 60 seconds, and more preferably 50 seconds or less. In other words, it is preferable to hold the cold-rolled sheet for the above-mentioned time in the above-mentioned temperature range.
なお、冷延板の焼鈍は、冷間圧延のパスの間に行なってもよく、またバッチ式焼鈍でも連続式焼鈍でもよい。焼鈍後、鋼板組織がオーステナイト系ステンレス鋼の組織となる様な冷却速度で冷却すればよい。 The cold-rolled sheet may be annealed between passes of cold rolling, and may be batch-type or continuous-type annealing. After annealing, the sheet may be cooled at a rate that results in the structure of the steel sheet becoming that of austenitic stainless steel.
5-5.酸洗工程
冷延板焼鈍後、焼鈍で形成したスケールを除去するため、酸洗処理を行うのが好ましい。酸洗方法は硫酸、硝弗酸、硝酸電解等の化学的デスケールのどの方法でもよく、その前処理として溶融アルカリ塩浸漬を行なってもよい。溶融アルカリ塩浸漬の温度および時間の条件は、所望する鋼板の特性により適宜変えることができる。その後、適宜、必要に応じて、調質圧延、研磨を行ってもよい。
5-5. Pickling process After annealing the cold-rolled sheet, pickling is preferably performed to remove the scale formed by annealing. The pickling method may be any chemical descaling method such as sulfuric acid, nitric hydrofluoric acid, or nitric acid electrolysis, and immersion in a molten alkali salt may be performed as a pretreatment. The temperature and time conditions for immersion in a molten alkali salt can be appropriately changed depending on the desired properties of the steel sheet. After that, temper rolling and polishing may be performed as appropriate and necessary.
5-6.加工工程
上記工程を経て得られた鋼板について、ファインブランキングなどの精密加工によって所定の部品形状にし、ターボチャージャ部品を製造することができる。部品加工後に窒化処理または浸炭処理等の高温摺動性を向上させるような特殊な表面処理を施してもよい。
The steel plate obtained through the above steps can be processed into a desired part shape by precision machining such as fine blanking to manufacture turbocharger parts. After processing, the parts may be subjected to special surface treatment such as nitriding or carburizing to improve high-temperature sliding properties.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
表2および表3に記載の化学組成を有する鋼を溶製した後、以下の工程を実施し鋼板を得た。具体的には、13kg扁平型で鋳込んだインゴットから90長さ×150巾×40mm厚さのブロックを切り出した。これを1250℃で10mmまで熱間圧延し、1150℃で60秒間熱延板焼鈍した後、酸洗した。その後、冷間圧延し、表4および5に記載の条件で焼鈍した。その後、酸洗をし、5.0mm厚のオーステナイト系ステンレス鋼板を得た。 After the steel having the chemical composition shown in Tables 2 and 3 was melted, the following process was carried out to obtain steel plate. Specifically, a block of 90 mm length x 150 mm width x 40 mm thickness was cut out from an ingot cast in a 13 kg flat mold. This was hot rolled to 10 mm at 1250°C, hot-rolled sheet annealed at 1150°C for 60 seconds, and then pickled. It was then cold-rolled and annealed under the conditions shown in Tables 4 and 5. It was then pickled to obtain a 5.0 mm thick austenitic stainless steel plate.
(最大Mn濃度)
得られた鋼板について、(ii)式のXおよびYを測定した。測定は、30mm長さ×30mm巾の大きさのサンプルを切り出し、アセトン脱脂後に鋼板表面から板厚深さ方向に10.0μm深さまで深さ分析を実施した。測定には、リガク製グロー放電発光分析装置を用い、測定元素はMn、Fe、Cr、Ni、Si、Al、C、N、Oとした。鋼板表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域における最大Mn濃度をXとし、鋼板表面から板厚方向に10.0μm深さ位置におけるMn濃度をYとした。そして、(ii)式の中辺値が0.85~0.95となるものを◎、◎に含まれず、かつ(ii)式を満たすものを〇、(ii)式を満足しないものを×と記載した。
(Maximum Mn concentration)
The X and Y of the formula (ii) were measured for the obtained steel sheet. For the measurement, a sample having a size of 30 mm length x 30 mm width was cut out, and after degreasing with acetone, a depth analysis was performed from the steel sheet surface to a depth of 10.0 μm in the sheet thickness direction. For the measurement, a glow discharge optical emission analyzer manufactured by Rigaku was used, and the measured elements were Mn, Fe, Cr, Ni, Si, Al, C, N, and O. The maximum Mn concentration in the region from the steel sheet surface to a depth position of 1.0 μm in the sheet thickness direction was taken as X, and the Mn concentration at a depth position of 10.0 μm in the sheet thickness direction from the steel sheet surface was taken as Y. Then, the median value of the formula (ii) was 0.85 to 0.95, ◎, the value not included in ◎ and satisfying the formula (ii) was O, and the value not satisfying the formula (ii) was ×.
(ピンオンディスク法高温摩擦摩耗試験)
ピンオンディスク法高温摩擦摩耗試験では得られた各鋼板から円盤状のディスクを採取し、ディスクに対し、ピンの先端が垂直に接触するように設置して、大気中、850℃の炉内で、ピンがディスクを周回することで繰り返し摩擦摩耗するように調整した。弾丸形状のピンは、根元径φ6mm、先端径φ4mm、全長10mmとし、円板形状のディスクは、φ29mm、高さ5mmの形状に加工されたものを使用した。
(Pin-on-disk method high temperature friction and wear test)
In the pin-on-disk high-temperature friction and wear test, a circular disk was taken from each of the obtained steel plates, and a pin was placed so that the tip of the pin was in vertical contact with the disk, and the pin was adjusted so that it would repeatedly undergo friction and wear by orbiting the disk in a furnace at 850° C. in air. The bullet-shaped pin had a base diameter of φ6 mm, a tip diameter of φ4 mm, and a total length of 10 mm, and the circular disk was machined to a shape of φ29 mm and a height of 5 mm.
上記試験においては、初め、ピンとディスクを接触させずに設置した状態で昇温し、850℃で1h保持後、炉内でピンとディスクとを接触させて試験を開始した。荷重は0.5N、試験距離は20m、回転直径は20mm、摺動速度3.3mm/sとした。試験後ディスクの摩耗痕深さをディスク表面からレーザー顕微鏡を用いて測定し、6点の平均値を平均摩耗痕深さとした。平均摩耗痕深さが5.0μm以下の場合を〇と表記し、5.0μm超の場合を×と表記した。なお、摩耗痕深さとは、上述したように、ピンとディスクとの非接触の部分と接触させた部分の差分で、最も大きい値とする。 In the above test, the pin and disk were initially heated without contacting each other, and after holding at 850°C for 1 hour, the pin and disk were brought into contact in the furnace to start the test. The load was 0.5 N, the test distance was 20 m, the rotation diameter was 20 mm, and the sliding speed was 3.3 mm/s. After the test, the wear scar depth of the disk was measured from the disk surface using a laser microscope, and the average value of six points was taken as the average wear scar depth. When the average wear scar depth was 5.0 μm or less, it was marked as ◯, and when it was over 5.0 μm, it was marked as ×. As mentioned above, the wear scar depth is the difference between the non-contact part of the pin and disk and the contact part, and is the largest value.
上記試験にはCSM Instruments社製High-Temperature Tribometer、摩耗痕深さ測定にはキーエンス社製VF-8500を用いた。 A High-Temperature Tribometer manufactured by CSM Instruments was used for the above tests, and a VF-8500 manufactured by Keyence was used to measure the wear scar depth.
以下、結果を纏めて、表4および表5に示す。なお、表4および表5において、本発明の要件を満足せず、ターボチャージャ部品としての性能を満足しないものについては、総合評価を×と記載した。以下、結果を纏めて、表4および5に示す。 The results are summarized in Tables 4 and 5 below. In Tables 4 and 5, those that do not satisfy the requirements of the present invention and do not satisfy the performance as turbocharger parts are given an overall rating of x. The results are summarized in Tables 4 and 5 below.
本発明によれば、高温摺動性が要求される排気部品に対して優れた特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼板を提供することが可能である。特に、排気部品の中でもターボチャージャの部品として使用することによって、自動車の排ガス規制、軽量化、燃費向上に対応した部品を提供できる。さらに、自動車、二輪の排気部品に限らず、各種ボイラー、燃料電池システム等の高温環境、特に高温摩擦環境に使用される部品に適用することも可能である。 According to the present invention, it is possible to provide an austenitic stainless steel sheet with excellent properties for exhaust parts that require high-temperature sliding properties. In particular, by using it as a turbocharger part among exhaust parts, it is possible to provide parts that comply with automobile exhaust gas regulations, weight reduction, and improved fuel efficiency. Furthermore, it is not limited to exhaust parts for automobiles and motorcycles, but can also be applied to parts used in high-temperature environments, particularly high-temperature friction environments, such as various boilers and fuel cell systems.
Claims (6)
C:0.005~0.30%、
Si:1.00~4.00%、
Mn:0.90~8.00%、
P:0.01~0.05%、
S:0.0001~0.01%、
Ni:5.0~15.0%、
Cr:19.50~26.00%、
N:0.02~0.40%、
Al:0.001~0.50%、
Cu:0~3.0%(但し、0.05%以上を除く。)、
REM:0~0.100%、
Mo:0~2.0%、
V:0~1.0%、
Ti:0~0.30%、
Nb:0~0.30%、
B:0~0.005%、
Ca:0~0.010%、
W:0~3.0%、
Zr:0~0.30%、
Sn:0~0.50%、
Co:0~0.30%、
Mg:0~0.010%、
Sb:0~0.50%、
Ga:0~0.30%、
Ta:0~1.0%、
Hf:0~1.0%、
Bi:0~0.02%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式および(ii)式を満足する、オーステナイト系ステンレス鋼板。
11.5≦(Cr+Mn)/(Si+Al)≦15.0 ・・・(i)
0.80≦X/Y≦1.00 ・・・(ii)
但し、上記式中の各元素記号は鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとし、上記式中の各記号は、以下のように定義される。
X:表面から板厚方向に1.0μm深さ位置までの領域における最大Mn濃度(質量%)
Y:表面から板厚方向に10.0μm深さ位置におけるMn濃度(質量%) The chemical composition, in mass%, is
C: 0.005-0.30%,
Si: 1.00-4.00%,
Mn: 0.90-8.00%,
P: 0.01-0.05%,
S: 0.0001-0.01%,
Ni: 5.0 to 15.0%,
Cr: 19.50-26.00%,
N: 0.02-0.40%,
Al: 0.001-0.50%,
Cu: 0 to 3.0% (excluding 0.05% or more) ,
REM: 0-0.100%,
Mo: 0-2.0%,
V: 0 to 1.0%,
Ti: 0 to 0.30%,
Nb: 0 to 0.30%,
B: 0 to 0.005%,
Ca: 0-0.010%,
W: 0 to 3.0%,
Zr: 0 to 0.30%,
Sn: 0 to 0.50%,
Co: 0 to 0.30%,
Mg: 0 to 0.010%,
Sb: 0 to 0.50%,
Ga: 0-0.30%,
Ta: 0-1.0%,
Hf: 0-1.0%,
Bi: 0-0.02%,
The balance is Fe and impurities.
An austenitic stainless steel sheet satisfying the following formulas (i) and (ii):
11.5≦(Cr+Mn)/(Si+Al)≦15.0...(i)
0.80≦X/Y≦1.00...(ii)
In the above formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and when no element is contained, it is set to zero. Each symbol in the above formula is defined as follows.
X: Maximum Mn concentration (mass%) in the region from the surface to a depth of 1.0 μm in the sheet thickness direction
Y: Mn concentration (mass%) at a depth of 10.0 μm from the surface in the sheet thickness direction
Cu:0.01~3.0%(但し、0.05%以上を除く。)、
REM:0.0001~0.100%、
Mo:0.1~2.0%、
V:0.05~1.0%、
Ti:0.005~0.30%、
Nb:0.005~0.30%、
B:0.0002~0.005%、
Ca:0.0005~0.010%、
W:0.1~3.0%、
Zr:0.05~0.30%、
Sn:0.01~0.50%、
Co:0.03~0.30%、
Mg:0.0002~0.010%、
Sb:0.005~0.50%、
Ga:0.0002~0.30%、
Ta:0.001~1.0%、
Hf:0.001~1.0%、および
Bi:0.001~0.02%、
から選択される一種以上を含有する、請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。 The chemical composition, in mass%,
Cu: 0.01 to 3.0% (excluding 0.05% or more) ,
REM: 0.0001-0.100%,
Mo: 0.1-2.0%,
V: 0.05-1.0%,
Ti: 0.005-0.30%,
Nb: 0.005-0.30%,
B: 0.0002 to 0.005%,
Ca: 0.0005-0.010%,
W: 0.1-3.0%,
Zr: 0.05-0.30%,
Sn: 0.01-0.50%,
Co: 0.03 to 0.30%,
Mg: 0.0002 to 0.010%,
Sb: 0.005-0.50%,
Ga: 0.0002-0.30%,
Ta: 0.001-1.0%,
Hf: 0.001 to 1.0%, and Bi: 0.001 to 0.02%,
The austenitic stainless steel sheet according to claim 1, further comprising one or more selected from the group consisting of:
The method for producing an austenitic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 4 , wherein a cold-rolled sheet annealing heat treatment is performed by retaining the sheet in a temperature range of 1140 to 1250°C for 5 seconds or more and less than 60 seconds.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020176631A JP7616857B2 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Austenitic stainless steel sheet and method for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020176631A JP7616857B2 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Austenitic stainless steel sheet and method for producing same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022067816A JP2022067816A (en) | 2022-05-09 |
JP7616857B2 true JP7616857B2 (en) | 2025-01-17 |
Family
ID=81455955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020176631A Active JP7616857B2 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Austenitic stainless steel sheet and method for producing same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7616857B2 (en) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016089200A (en) | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Heat resistant austenitic stainless steel sheet |
JP2017014538A (en) | 2015-06-26 | 2017-01-19 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet for exhaust parts with excellent heat resistance and surface smoothness and method for producing the same |
JP2017088928A (en) | 2015-11-05 | 2017-05-25 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenite-based stainless steel sheet excellent in heat resistance and processability and manufacturing method therefor and exhaust component made from stainless steel |
WO2017164344A1 (en) | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet for exhaust component having excellent heat resistance and workability, turbocharger component, and method for producing austenitic stainless steel sheet for exhaust component |
JP2018094620A (en) | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 日新製鋼株式会社 | Stainless steel material for diffusion joining jig |
JP2018115385A (en) | 2017-01-20 | 2018-07-26 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenite stainless steel plate for exhaust parts, method for producing the same, exhaust part, and method for producing the same |
JP2019059995A (en) | 2017-09-27 | 2019-04-18 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet excellent in heat resistance and method for manufacturing the same |
JP2019143186A (en) | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenite-based stainless steel sheet for exhaust component, and manufacturing method of exhaust component and austenite-based stainless steel sheet for exhaust component |
JP2019218588A (en) | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenite stainless steel sheet and manufacturing method therefor |
WO2020090936A1 (en) | 2018-10-30 | 2020-05-07 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet |
JP2020147770A (en) | 2019-03-11 | 2020-09-17 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet having excellent high-temperature and high cycle fatigue characteristic and method for producing the same, and exhaust parts |
-
2020
- 2020-10-21 JP JP2020176631A patent/JP7616857B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016089200A (en) | 2014-10-31 | 2016-05-23 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Heat resistant austenitic stainless steel sheet |
JP2017014538A (en) | 2015-06-26 | 2017-01-19 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet for exhaust parts with excellent heat resistance and surface smoothness and method for producing the same |
JP2017088928A (en) | 2015-11-05 | 2017-05-25 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenite-based stainless steel sheet excellent in heat resistance and processability and manufacturing method therefor and exhaust component made from stainless steel |
WO2017164344A1 (en) | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet for exhaust component having excellent heat resistance and workability, turbocharger component, and method for producing austenitic stainless steel sheet for exhaust component |
JP2018094620A (en) | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 日新製鋼株式会社 | Stainless steel material for diffusion joining jig |
JP2018115385A (en) | 2017-01-20 | 2018-07-26 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenite stainless steel plate for exhaust parts, method for producing the same, exhaust part, and method for producing the same |
JP2019059995A (en) | 2017-09-27 | 2019-04-18 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet excellent in heat resistance and method for manufacturing the same |
JP2019143186A (en) | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenite-based stainless steel sheet for exhaust component, and manufacturing method of exhaust component and austenite-based stainless steel sheet for exhaust component |
JP2019218588A (en) | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenite stainless steel sheet and manufacturing method therefor |
WO2020090936A1 (en) | 2018-10-30 | 2020-05-07 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet |
JP2020147770A (en) | 2019-03-11 | 2020-09-17 | 日鉄ステンレス株式会社 | Austenitic stainless steel sheet having excellent high-temperature and high cycle fatigue characteristic and method for producing the same, and exhaust parts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022067816A (en) | 2022-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6552385B2 (en) | Austenitic stainless steel plate with excellent heat resistance and workability, its manufacturing method, and exhaust parts made of stainless steel | |
EP3441494B1 (en) | Austenitic stainless steel sheet for exhaust component having excellent heat resistance and workability, turbocharger component, and method for producing austenitic stainless steel sheet for exhaust component | |
JP7050520B2 (en) | Manufacturing method of austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and exhaust parts | |
JP6159775B2 (en) | Ferritic stainless steel with excellent resistance to exhaust gas condensate corrosion and brazing, and method for producing the same | |
KR102234326B1 (en) | Ferritic stainless steel | |
CN110462081B (en) | Ferritic stainless steel having excellent high-temperature wear resistance, method for producing ferritic stainless steel sheet, exhaust gas component, high-temperature sliding component, and turbocharger component | |
KR101988150B1 (en) | Exhaust system parts | |
EP2546378A1 (en) | Highly oxidation-resistant ferrite stainless steel plate, highly heat-resistant ferrite stainless steel plate, and manufacturing method therefor | |
JP7166082B2 (en) | Austenitic stainless steel sheet and manufacturing method thereof | |
JP6858056B2 (en) | Low specific gravity ferritic stainless steel sheet and its manufacturing method | |
JP2011190524A (en) | Ferritic stainless steel having excellent oxidation resistance, secondary processing brittleness resistance and weld zone toughness | |
JP7595454B2 (en) | Austenitic stainless steel sheet, manufacturing method thereof and automobile exhaust system part | |
JP2019059995A (en) | Austenitic stainless steel sheet excellent in heat resistance and method for manufacturing the same | |
JP6866241B2 (en) | Austenitic stainless steel sheet, its manufacturing method, and exhaust parts | |
JP6778621B2 (en) | Austenitic stainless steel sheet for exhaust parts and its manufacturing method, and exhaust parts and their manufacturing method | |
JP6684629B2 (en) | Austenitic stainless steel with excellent high-temperature slidability, and turbocharger parts manufactured using it | |
KR20190132455A (en) | Ferritic stainless steel sheet and its manufacturing method, and exhaust parts | |
EP0392011B1 (en) | HEAT-RESISTANT HIGH-Al AUSTENITIC STEEL HAVING EXCELLENT HOT WORKING PROPERTIES | |
JP7616857B2 (en) | Austenitic stainless steel sheet and method for producing same | |
JP2021055141A (en) | Ferritic stainless steel | |
JP7558078B2 (en) | Ferritic Stainless Steel Sheet | |
JP7564656B2 (en) | Austenitic stainless steel sheet and exhaust part using same | |
JP2009235572A (en) | Ferritic stainless steel having excellent heat resistance and shape-fixability | |
JP2010043327A (en) | Ferritic stainless steel superior in thermal fatigue characteristics, oxidation resistance and high-temperature salt-corrosion resistance | |
JP2023144403A (en) | Ferritic stainless steel plate and method for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230713 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240611 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240709 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240904 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7616857 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |