CN110225988B - 铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法 - Google Patents

铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供具有充分的耐腐蚀性、并且能够抑制冲裁加工成厚壁法兰盘时的裂纹的铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法。所述铁素体系不锈钢热轧钢板，具有如下成分组成，以质量％计含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：11.0～24.0％、Ni：0.01～2.00％、Nb：0.12～0.80％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上。

Description

铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合用于形成法兰盘等的冲裁加工性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，正在推进与汽车的排气相关的法律法规的强化，提高燃油效率成为当务之急。因此，正在推进将由汽车发动机产生的排气再次作为发动机的进气使用的排气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)***的应用。由发动机产生的排气在通过用于降低气体温度的EGR冷却器后再次供给至发动机。当使排气循环时，为了防止气体泄露，各排气***部件介由法兰盘进行紧固。这样的排气***部件中应用的法兰盘需要具有足够的刚性。因此，在这样的排气***部件中一直应用厚壁(例如板厚为5mm以上)的法兰盘。
以往，厚壁的法兰盘一直使用普通钢。但是，对于用于像EGR***这样的通过高温排气的部件的法兰盘，要求充分的耐腐蚀性。因此，对与普通钢相比耐腐蚀性优异的不锈钢、特别是热膨胀率较小而难以产生热应力的铁素体系不锈钢的应用进行了研究，强烈要求可用于厚壁的法兰盘的板厚大的(例如板厚为5mm以上)铁素体系不锈钢板。
针对这样的市场要求，例如，在专利文献1中公开了一种板厚为5.0～10.0mm的含Nb铁素体系不锈钢热轧卷材，以质量％计，具有如下组成，由C：0.030％以下、Si：2.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.040％以下、Cr：10.00～25.00％、N：0.030％以下、Nb：0.01～0.80％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，硬度调整为190HV以下，25℃时的夏比冲击值调整为20J/cm2以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－140688号公报
发明内容
但是，本发明人等使用专利文献1中记载的铁素体系不锈钢热轧卷材，利用曲柄压力机冲裁加工成厚壁的法兰盘形状，结果虽然具有足够的夏比冲击值，但有时在冲裁部的板厚中央部产生明显的裂纹，无法得到规定的法兰盘形状，显然不足以应用于厚壁的法兰盘。另外，为了得到专利文献1中公开的热轧卷材，需要在热轧的卷取结束后将卷材浸渍在水中并保持15分钟以上，在制造性和生产率上也存在课题。
本发明的目的在于：解决上述课题，提供具有充分的耐腐蚀性、并且能够抑制用曲柄压力机进行成型为厚壁的法兰盘的冲裁加工时的裂纹的铁素体系不锈钢热轧钢板及其制造方法。
本发明人等为了解决课题而进行了详细研究，结果发现为了利用曲柄压力机等加工速度较大的加工方法在不产生裂纹的情况下冲裁加工成厚壁的法兰盘，只要使钢板的临界应力强度因子(Threshold Stress Intensity Factor)KIC变大即可。具体而言，发现通过使临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上，从而即便利用曲柄压力机这样的加工速度大的加工方法，也能够有效地抑制在冲裁加工成厚壁法兰盘时在冲裁端面部产生裂纹，能够充分适用于厚壁的法兰盘。
本发明人等为了解决课题而进行了详细研究。其结果发现：在利用曲柄压力机等加工速度大的加工方法将板厚超过5.0mm的厚壁的钢板在不产生裂纹的情况下冲裁加工成厚壁的法兰盘时，其加工性利用以往一直使用的夏比冲击值不能进行准确的评价，但利用厚板领域的韧性评价指标、即临界应力强度因子(Threshold Stress Intensity Factor)KIC能够进行准确的评价。认为这是由于在板厚小于5.0mm的薄钢板中，由于加工时的冲裁端面部附近的塑性变形区域相对于板厚较大，因此不能利用断裂力学的处理一概地整理伴随着成形的断裂现象，与此相对，在板厚为5.0mm以上的厚壁的钢板中，由于充分满足加工时的冲裁端面附近部的塑性变形区域相对于板厚变得足够小的小规模屈服状态，因此能够利用断裂力学的定量指标、即应力强度因子来处理伴随着规定的加工的断裂现象，特别是能够利用其临界值、即临界应力强度因子KIC进行准确评价。
由此，本发明人等对利用曲柄压力机冲裁加工成规定形状的法兰盘时的有无裂纹的产生与临界应力强度因子KIC的关系进行了详细调查。其结果得到以下见解：通过使临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上，能够有效地抑制在利用曲柄压力机冲裁加工成厚壁法兰盘时在冲裁端面部产生裂纹，能够充分应用于厚壁的法兰盘。
而且还得以下见解：通过针对适当成分的铁素体系不锈钢，特别是适当控制由3个道次以上的多道次构成的热精轧(仕上熱間圧延)工序中的最终3个道次的累积压下率(＝100－(最终板厚/最终3个道次的轧制开始前的板厚)×100[％])，从而使热轧钢板的临界应力强度因子KIC提高。
本发明是基于以上见解而进行的，要旨如下。
[1]一种铁素体系不锈钢热轧钢板，具有如下成分组成，以质量％计，含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：11.0～24.0％、Ni：0.01～2.00％、Nb：0.12～0.80％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上。
[2]一种铁素体系不锈钢热轧钢板，具有如下成分组成，以质量％计，含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：13.0～24.0％、Ni：0.01～0.60％、Nb：0.12～0.80％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上。
[3]根据上述[1]或[2]所述的铁素体系不锈钢热轧钢板，其中，作为成分组成，以质量％计，进一步含有选自Cu：0.01～1.50％、Mo：0.01～2.00％、W：0.01～0.20％、Co：0.01～0.20％中的1种或2种以上。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的铁素体系不锈钢热轧钢板，其中，作为成分组成，以质量％计，进一步含有选自Ti：0.01～0.30％、V：0.01～0.20％、Zr：0.01～0.20％、REM：0.001～0.100％、B：0.0002～0.0025％、Mg：0.0005～0.0030％、Ca：0.0005～0.0030％中的1种或2种以上。
[5]一种铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法，是上述[1]～[4]中任一项所述的铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法，在进行3个道次以上的精轧的热轧工序中使精轧的最终3个道次在温度范围800～1100℃且使上述最终3个道次的累积压下率为25％以上。
这里，临界应力强度因子KIC是指以疲劳预裂纹为轧制直角方向、应力轴为轧制平行方向的方式从板宽度中央部采取依据ASTM E399的CT试验片，依据ASTM E399进行试验而得到的应力强度因子。
根据本发明，得到具有充分的耐腐蚀性、并且能够抑制用曲柄压力机成型为厚壁的法兰盘的冲裁加工时的裂纹的韧性优异的铁素体系不锈钢热轧钢板。
应予说明，本发明中的充分的耐腐蚀性是指：利用#600砂纸将要评价的表面研磨抛光后，在密封了端面部的钢板进行5个循环的JIS H 8502中规定的盐水喷雾循环试验(将(盐水喷雾(5质量％NaCl，35℃，喷雾2hr)→干燥(60℃，4hr，相对湿度40％)→润湿(50℃，2hr，相对湿度≥95％))作为1个循环的试验)时的钢板的评价面的生锈面积率(＝生锈面积/钢板总面积×100[％])为25％以下。
另外，能够抑制用曲柄压力机成型为厚壁的法兰盘的冲裁加工时的裂纹的韧性优异是指：以疲劳预裂纹为轧制直角方向、应力轴为轧制平行方向的方式从板宽度中央部采取依据ASTM E399的CT试验片，依据ASTM E399进行试验而得到的临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上。
具体实施方式
本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板具有如下成分组成，以质量％计含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：11.0～24.0％、Ni：0.01～2.00％、Nb：0.12～0.80％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上。
作为优选的形态，本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板具有如下成分组成，以质量％计，含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：13.0～24.0％、Ni：0.01～0.60％、Nb：0.12～0.80％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上。
临界应力强度因子KIC是指以疲劳预裂纹为轧制直角方向、应力轴为轧制平行方向的方式从板宽度中央部采取依据ASTM E399的CT试验片，依据ASTM E399进行试验而得到的应力强度因子。
以下，对本发明进行详细说明。
本发明人等对使用板厚5.0mm的各种铁素体系不锈钢热轧钢板利用曲柄压力机冲裁加工成具有直径30mm的孔部的形状的法兰盘时产生裂纹的原因进行了详细研究。其结果发现：在产生了裂纹的上述的钢板中，在冲裁端面部的板厚中央部附近的与冲裁方向正交的方向产生微小龟裂，该龟裂发展，从而产生裂纹。
本发明人等对该微小龟裂的产生和发展与材料特性的关系进行了详细研究。其结果发现随着钢板的临界应力强度因子减小，微小龟裂的发展有容易发生的趋势。因此，尝试使用各种铁素体系不锈钢热轧钢板(板厚5.0mm)冲裁加工成该法兰盘，结果发现在由规定的测定方法得到的临界应力强度因子为25MPa·m1/2以上的钢板中不产生裂纹，在低于25MPa·m1/2的钢板中容易产生裂纹。
因此，为了对在铁素体系不锈钢热轧钢板中使临界应力强度因子提高的方法进行研究，本发明人等进行了钢成分和热轧条件的详细调查。其结果发现通过对适当成分的铁素体系不锈钢以特别是进行由多道次构成的精轧的热轧工序的最终3个道次在800～1100℃的温度范围且最终3个道次的累积压下率(＝100－(最终板厚/最终3个道次的轧制开始前的板厚)×100[％])为25％以上的方式进行控制，从而不仅向表层部分也向板厚中央部有效地导入了轧制应变，结果得到25MPa·m1/2以上的临界应力强度因子KIC。
应予说明，本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板的板厚没有特别限定，由于期望能够用于厚壁的法兰盘的板厚，因此优选为5.0mm以上。另外，上述板厚没有特别限定，优选为15.0mm以下，更优选为10.0mm以下。
以下，对利用上述方法也有效地对热轧后的钢板的板厚中央部赋予轧制应变、钢板整个厚度的临界应力强度因子KIC上升的原因进行说明。
对钢板进行轧制时，钢板从表层部开始变形伸长。因此，在压下率小的情况下，板厚中央部的变形量小，几乎不会对板厚中央部赋予轧制应变。此外，铁素体系不锈钢有在热轧中容易发生加工应变的恢复的趋势。因此，在利用现有技术进行的热轧中，由于压下率不足而无法有效地对板厚中央部赋予加工应变。进而，被赋予的轧制应变由于热轧中的过度恢复而消除并减少。其结果，在利用现有技术进行的热轧中得不到规定的临界应力强度因子KIC。
因此，本发明人等针对在热轧工序中对钢板的板厚中央部有效且充分地赋予轧制应变的方法，从钢成分和热轧方法这两方面入手进行了深入研究。
其结果发现从热轧方法的观点考虑，通过将热精轧的最终3个道次管理在适当的温度范围，然后以较大的累积压下率进行轧制，从而将轧制应变充分且有效地赋予到板厚的中央部。
但是，得到以下见解：从钢成分的观点考虑，在几乎不含有Nb的铁素体系不锈钢中，容易发生热轧中的恢复，因此，即便使用本发明人等提出的热轧方法也得不到足够的轧制应变密度，得不到规定的临界应力强度因子。
另一方面，得到以下见解：由于在含有适量Nb的铁素体系不锈钢中，热轧中微细的Nb碳氮化物析出，该微细的Nb碳氮化物阻碍位错的移动，因此通过使用本发明人等提出的热轧方法能够得到较高的轧制应变密度，同时在热轧钢板中得到规定的临界应力强度因子。
即得到以下见解：在本发明中，通过在含有适量Nb的铁素体系不锈钢中将热精轧的最终3个道次管理在适当的温度范围，然后以较大的累积压下率进行轧制，从而抑制轧制应变的恢复，并且将轧制应变充分且有效地赋予到板厚的中央部，得到规定的临界应力强度因子KIC。
具体而言，提出以下方案：对含有0.12％以上的Nb的铁素体系不锈钢以由3个道次以上构成的热精轧工序的最终3个道次在800～1100℃的温度范围且最终3个道次的累积压下率(＝100－(最终板厚/最终3个道次的轧制开始前的板厚)×100[％])为25％以上的方式进行控制，进行热轧。
接下来，对本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板的成分组成进行说明。
以下，只要没有特别说明，表示成分组成的％是指质量％。
C：0.001～0.020％
如果含有C超过0.020％，则加工性的降低和焊接部的耐腐蚀性的降低变得显著。从耐腐蚀性和加工性的观点考虑，C含量越少越好，但为了使C含量小于0.001％，精炼耗费时间，在制造上并不优选。因此C含量在0.001～0.020％的范围。C含量优选为0.003％以上，更优选为0.004％以上。另外，C含量优选为0.015％以下，更优选为0.012％以下。
Si：0.05～1.00％
Si具有富集于焊接时形成的氧化被膜而使焊接部的耐腐蚀性提高的效果，而且也是作为炼钢工序中的脱氧元素有用的元素。这些效果通过含有0.05％以上的Si而得到，含量越多其效果越大。但是，如果含有Si超过1.00％，则发生在热轧工序中的轧制负荷的增大和显著的氧化皮的生成、在退火工序中因在钢板表层形成Si富集层所致的酸洗性的降低，诱发表面缺陷的增加、制造成本的上升，因而不优选。因此Si含量为0.05～1.00％。Si含量优选为0.10％以上。另外，Si含量优选为0.60％以下，更优选为0.40％以下。
Mn：0.05～1.00％
Mn具有提高钢的强度的效果，另外，还具有作为脱氧剂的作用。为了得到该效果，需要含有0.05％以上的Mn。但是，如果Mn含量超过1.00％，则成为腐蚀的起点的MnS的析出得到促进，耐腐蚀性降低。因此Mn含量为0.05～1.00％。Mn含量优选为0.10％以上。另外，Mn含量优选为0.50％以下，更优选为0.30％以下。
P：0.04％以下
P是在钢中不可避免地含有的元素，但为对耐腐蚀性和加工性有害的元素，因而优选尽可能地减少。特别是，如果P含量超过0.04％，则因固溶强化而加工性显著降低。因此，P含量为0.04％以下。优选P含量为0.03％以下。
S：0.01％以下
S与P同样也是在钢中不可避免地含有的元素，但因为是对耐腐蚀性和加工性有害的元素而优选尽可能地减少。特别是，如果S含量超过0.01％，则耐腐蚀性显著降低。因此，S含量为0.01％以下。优选S含量为0.008％以下。更优选S含量为0.003％以下。
Al：0.001～0.50％
Al是有效的脱氧剂。此外，由于Al与N的亲和力比Cr强，因此N侵入到焊接部时，使N以Al氮化物的形式而不是以Cr氮化物的形式析出，具有抑制致敏的效果。这些效果通过含有0.001％以上的Al而得到。但是，如果含有超过0.50％的Al，则焊接时的熔透性降低，焊接作业性降低，因而不优选。因此Al含量在0.001～0.50％的范围。Al含量优选为0.20％以下，更优选为0.10％以下。
N：0.001～0.020％
如果N含量超过0.020％，则加工性的降低和焊接部的耐腐蚀性的降低变得显著。从耐腐蚀性的观点考虑，N含量越低越好，为了使N含量减少到小于0.001％，需要长时间的精炼，导致制造成本的上升和生产率的降低，因而不优选。因此，N含量在0.001～0.020％的范围。N含量优选为0.003％以上，更优选为0.005％以上。另外，N含量优选为0.015％以下，更优选为0.012％以下。
Cr：11.0～24.0％
Cr是对确保不锈钢的耐腐蚀性最重要的元素。其含量小于11.0％时，在汽车排气气氛中得不到充分的耐腐蚀性。另一方面，含有Cr超过24.0％时，由于生成σ(Sigma)相而韧性明显降低，在本发明中无法得到规定的临界应力强度因子。因此Cr含量在11.0～24.0％的范围。Cr含量优选为13.0％以上，更优选为14.0％以上，进一步优选为16.0％以上，更进一步优选为17.0％以上。另外，Cr含量优选为21.5％以下，更优选为20.0％以下，进一步优选为18.5％以下。
Ni：0.01～2.00％
Ni是使不锈钢的耐腐蚀性提高的元素，是在不形成钝态被膜而发生活性溶解的腐蚀环境中抑制腐蚀进行的元素。另外，Ni是强的奥氏体生成元素，具有抑制在焊接部中生成铁素体、抑制因Cr碳氮化物的析出所致的致敏的效果。该效果通过含有0.01％以上的Ni而得到，Ni的含量越多该效果越高。但是，如果Ni含量超过2.00％，则不仅加工性降低，而且容易产生应力腐蚀裂纹。此外，由于Ni是价格昂贵的元素，因此Ni的含量的增大会导致制造成本的增大，因而不优选。因此Ni含量为0.01～2.00％。Ni含量优选为0.05％以上，更优选为0.10％以上。另外，Ni含量优选为1.00％以下，更优选为0.60％以下，进一步优选为0.50％以下，更进一步优选为0.45％以下。
Nb：0.12～0.80％
Nb在热轧工序中与C或N结合而以Nb碳氮化物的形式析出。析出的Nb碳氮化物具有钉扎位错的移动、抑制由热轧赋予的轧制应变因恢复而消除的效果。由此，热轧中的恢复延迟，能够抑制因发生过度恢复所致的轧制应变密度的降低。在含有0.12％以上的Nb时得到上述效果。但是，如果Nb含量超过0.80％，则由于生成Laves相，反而有时使韧性降低，而且热轧中的轧制负荷明显上升，因此难以应用本发明提供的热轧方法。因此Nb含量在0.12～0.80％的范围。Nb含量优选为0.15％以上，更优选为0.20％以上。另外，Nb含量优选为0.75％以下，更优选为0.60％以下。
本发明是一种铁素体系不锈钢，其特征在于，含有上述必需成分且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。此外，根据需要，可以在下述的范围含有选自Cu、Mo、W和Co中的1种或2种以上或/和选自Ti、V、Zr、REM、B、Mg和Ca中的1种或2种以上。
Cu：0.01～1.50％
Cu是对使水溶液中或附着有弱酸性的水滴时的母材和焊接部的耐腐蚀性提高特别有效的元素。该效果通过含有0.01％以上而得到，Cu含量越多该效果越高。但是，如果含有Cu超过1.50％，则有时热加工性降低而诱发表面缺陷。此外，有时退火后的脱氧化皮也变得困难。因此含有Cu时，Cu含量优选在0.01～1.50％的范围。Cu含量更优选为0.10％以上，进一步优选为0.30％以上。另外，Cu含量更优选为0.60％以下，进一步优选为0.45％以下。
Mo：0.01～2.00％
Mo是使不锈钢的耐腐蚀性显著提高的元素。该效果通过含有0.01％以上而得到，含量越多该效果越提高。但是，如果Mo含量超过2.00％，则有时热轧时的轧制负荷变大而制造性降低，或者发生钢板强度的过度上升。另外，由于Mo为价格昂贵的元素，因此大量含有会使制造成本增大。因此，含有Mo时，Mo含量优选为0.01～2.00％。Mo含量更优选为0.10％以上。另外，Mo含量更优选为1.40％以下。但是，由于在含有Ti的钢中Mo还具有使韧性降低的效果，因此含有0.15％以上的Ti时，Mo含量优选为0.30～1.40％以下。含有0.15％以上的Ti时，Mo含量更优选为0.40％以上。另外，含有0.15％以上的Ti时，Mo含量更优选为0.90％以下。
W：0.01～0.20％
W与Mo同样具有提高耐腐蚀性的效果。该效果通过含有0.01％以上的W而得到。但是，含有W超过0.20％时，强度上升，有时因轧制负荷增大等而导致制造性的降低。因此，含有W时，W含量优选在0.01～0.20％的范围。W含量更优选为0.05％以上。另外，W含量更优选为0.15％以下。
Co：0.01～0.20％
Co是使韧性提高的元素。该效果通过含有0.01％以上的Co而得到。另一方面，如果Co含量超过0.20％，则有时加工性降低。因此，含有Co时，Co含量优选在0.01～0.20％的范围。
Ti：0.01～0.30％
Ti是与C和N的亲和力高于Cr的元素，以碳化物或氮化物的形式析出，具有抑制因Cr碳氮化物的析出所致的致敏的效果。为了得到该效果，需要含有0.01％以上的Ti。但是，如果Ti含量超过0.30％，则有时因TiN的过度析出而无法得到良好的表面性状。因此，含有Ti时，Ti含量优选在0.01～0.30％的范围。Ti含量更优选为0.03％以上，进一步优选为0.10％以上。另外，Ti含量更优选为0.20％以下，进一步优选为0.15％以下。
V：0.01～0.20％
V与C、N形成碳氮化物，抑制焊接时的致敏而使焊接部的耐腐蚀性提高。该效果通过V含量为0.01％以上而得到。另一方面，如果V含量超过0.20％，则有时加工性和韧性明显降低。因此，V含量优选为0.01～0.20％。V含量更优选为0.05％以上。另外，V含量更优选为0.15％以下。
Zr：0.01～0.20％
Zr具有与C、N结合而抑制致敏的效果。该效果通过含有0.01％以上的Zr而得到。另一方面，如果含有Zr超过0.20％，则有时加工性明显降低。因此，含有Zr时，Zr含量优选在0.01～0.20％的范围。Zr含量更优选为0.10％以下。
REM：0.001～0.100％
REM(Rare Earth Metals：稀土金属)具有提高耐氧化性的效果，抑制焊接部的氧化被膜(焊接回火色)形成而抑制氧化被膜正下方的贫Cr区域的形成。该效果通过含有0.001％以上的REM而得到。另一方面，如果含有REM超过0.100％，则有时使冷轧退火时的酸洗性等制造性降低。因此，含有REM时，REM含量优选在0.001～0.100％的范围。REM含量更优选为0.050％以下。
B：0.0002～0.0025％
B是对改善深拉深成型后的耐二次加工脆性有效的元素。该效果通过使B的含量为0.0002％以上而得到。另一方面，如果含有B超过0.0025％，则有时加工性和韧性降低。因此，含有B时，B含量优选在0.0002～0.0025％的范围。B含量更优选为0.0003％以上。另外，B含量更优选为0.0006％以下。
Mg：0.0005～0.0030％
Mg是使钢坯的等轴晶率提高、对加工性、韧性的提高有效的元素。该效果通过含有0.0005％以上的Mg而得到。另一方面，如果Mg含量超过0.0030％，则有时会使钢的表面性状恶化。因此，含有Mg时，Mg含量优选在0.0005～0.0030％的范围。Mg含量更优选为0.0010％以上。另外，Mg含量更优选为0.0020％以下。
Ca：0.0005～0.0030％
Ca是具有使冶炼和连续铸造时生成的夹杂物微细化的效果、特别是对防止连续铸造中的喷嘴的堵塞有效的成分。其效果通过含有0.0005％以上的Ca而得到。但是，如果含有Ca超过0.0030％，则有时因生成CaS而使耐腐蚀性降低。因此，含有Ca时，Ca含量优选在0.0005～0.0030％的范围。Ca含量更优选为0.0015％以下，进一步优选为0.0010％以下。
临界应力强度因子KIC：25MPa·m1/2以上
本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板能够通过临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上来抑制用曲柄压力机成型为厚壁的法兰盘的冲裁加工时的裂纹。临界应力强度因子KIC优选为30MPa·m1/2以上，更优选为35MPa·m1/2以上，进一步优选为40MPa·m1/2以上。应予说明，厚壁的法兰盘没有特别限定，例如可举出板厚5.0mm以上的法兰盘。作为上述法兰盘，例如优选板厚5.0～15.0mm的法兰盘，更优选板厚5.0～10.0mm的法兰盘。
接下来，对本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法进行说明。应予说明，在以下的说明中，只要没有特别说明，温度就为用表面温度计等测定的钢坯、热轧钢板等的表面温度。
本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板通过使用具有上述成分组成的钢坯，在由粗轧和3个道次以上的精轧构成的热轧中使精轧的最终3个道次的轧制在温度范围800～1100℃且使最终3个道次的累积压下率为25％以上而得到。
首先，利用转炉、电炉、真空熔炼炉等公知的方法对由上述成分组成构成的钢水进行熔炼，通过连铸法或铸锭-开坯法制成钢坯材(钢坯)。
将该钢坯以1100～1250℃加热1～24小时，或者不进行加热而铸造后直接供于热轧。本发明中，粗轧没有要特别限定的方面，但在热精轧前预先有效地破坏了铸造组织的情况下，对之后的热精轧中的晶粒的微细化发挥重要作用，能够期待通过热轧后的金属组织微细化而使韧性进一步提高，因此优选使粗轧中的累积压下率为65％以上。其后，通过热精轧轧制到规定板厚，以使精轧的最终3个道次的轧制在800～1100℃的温度范围，使累积压下率为25％以上的方式进行。
热精轧的最终3个道次的轧制温度范围：800～1100℃
热精轧的最终3个道次的累积压下率：25％以上
为了在热轧后得到规定的临界应力强度因子，需要通过对热精轧的最终3个道次的轧制的温度和累积压下率进行适当控制来抑制轧制中的过度的恢复，同时有效地对板厚中央部赋予轧制应变。
为了对板厚中央部也赋予足够的轧制应变，需要使热精轧的最终3个道次的轧制温度在800～1100℃的范围，且使最终3个道次的累积压下率(＝100－(最终板厚/最终3个道次的轧制开始前的板厚)×100[％])为25％以上，防止由最终3个道次赋予的轧制应变因恢复而消除，同时有效地对板厚中央赋予轧制应变。
热精轧的最终3个道次的累积压下率小于25％时，无法有效地对板厚中央部赋予轧制应变，因此无法得到规定的临界应力强度因子。因此，使最终3个道次的累积压下率为25％以上。优选累积压下率为30％以上。进一步优选累积压下率为35％以上。应予说明，累积压下率的上限没有特别限定，如果使累积压下率过大，则有时轧制负荷上升而制造性降低，因此优选为60％以下。
使热精轧的最终3个道次的轧制温度小于800℃时，伴随着钢板温度的降低，轧制负荷明显上升，因而在制造上并不优选。另一方面，如果最终3个道次的轧制温度超过1100℃，则由轧制赋予的轧制应变因过度的恢复而消除，无法得到规定的临界应力强度因子。因此，最终3个道次的轧制温度在800～1100℃的范围。优选最终3个道次的轧制温度在800～1050℃的范围。更优选最终3个道次的轧制温度在850～1000℃的范围。
应予说明，为了防止在热精轧的最终3个道次中的特定道次中施加过度的轧制负荷，优选使最终3个道次中的第1个道次的轧制温度范围为950～1100℃，使接着该第1道次进行的第2个道次的轧制温度范围为925～1075℃，使接着该第2个道次进行的第3个道次的轧制温度范围为875～1050℃。
另外，本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法的特征在于：在由3个道次以上构成的热精轧的最终3个道次中控制温度范围后，施加较大的压下。如果在最终的4个道次以上中进行施加较大的压下的轧制，即便是相同的累积压下率，压下率也分散于各道次，因此对板厚中央的应变赋予变得不充分，而且各道次间的累积运送时间增加，因此助长了在各道次间运送期间的恢复，应变赋予的效果降低，难以得到规定的临界应力强度因子。另一方面，如果使精轧的轧制温度和累积压下率的控制为最终的2个道次以下，则为了在2个道次中进行累积压下率25％以上的大压下，存在轧制负荷明显上升而制造性降低的情况，因而不优选。因此，在本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法中对精轧的最终的3个道次的轧制温度和累积压下率进行控制。
应予说明，在本发明的铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法中，重要的是对热精轧的最终的3个道次的轧制温度和累积压下率进行控制，只要是3个道次以上的精轧，就可以进行任意道次的精轧，但如果最大道次数多于15道次，则由于与轧辊的接触次数增加而容易发生钢板温度的降低，为了将钢板温度维持在规定温度范围内，存在需要来自外部的加热等导致制造性的降低或制造成本的增加的情况，因此，最大道次数优选为15个道次以下。更优选最大道次数为10个道次以下。
热精轧后进行钢板的冷却，接着进行钢板的卷取处理，制成热轧钢带。本发明中卷取温度没有特别限定，但使卷取温度为超过450℃且小于500℃时，有时因475℃脆化而发生脆化。因此，卷取温度优选为450℃以下或500℃以上。如果在最终轧制后进行汽水冷却等加速冷却后，在450℃以下进行卷取处理，则能够进一步抑制因卷取后的恢复所致的轧制应变的消除，因而更优选。
应予说明，对于由本发明得到的热轧钢板，可以进行热轧板退火而制成热轧退火钢板。本发明提供的热轧钢板由于韧性优异，因此能够进行连续退火生产线上的热轧板退火，以往担心由低韧性引起的断裂而回避连续退火生产线。另外，得到的热轧退火钢板之后进行冷轧和冷轧板退火也没关系。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行详细说明。
将具有表1中示出的化学组成的不锈钢钢水利用容量150ton的转炉和强搅拌·真空氧脱炭处理(SS－VOD)的精炼进行熔炼，通过连续铸造制成宽度1000mm、厚度200mm的钢坯。将该钢坯在1200℃下加热1hr后，作为热轧，进行使用3段机座的可逆式粗轧制成约40mm的钢板，接着按照表2中记载的条件进行由7个道次构成的精轧的最终3个道次(第5个道次、第6个道次、第7个道次)制成热轧钢板。
对得到的热轧钢板进行以下评价。
(1)临界应力强度因子KIC的评价
以疲劳预裂纹为轧制直角方向、应力轴为轧制平行方向的方式从板宽度中央部采取依据ASTM E399的CT试验片。对于该试验片，依据ASTME399求出临界应力强度因子KIC。将临界应力强度因子为25MPa·m1/2以上评价为合格，将小于25MPa·m1/2评价为不合格。
(2)耐腐蚀性的评价
从得到的热轧钢板中采取60×100mm的试验片，利用#600砂纸将要评价的表面研磨抛光后制作密封了端面部的试验片，供于JIS H 8502中规定的盐水喷雾循环试验。盐水喷雾循环试验是以盐水喷雾(5质量％NaCl，35℃，喷雾2hr)→干燥(60℃，4hr，相对湿度40％)→润湿(50℃，2hr，相对湿度≥95％)作为1个循环而进行5个循环。对实施5个循环的盐水喷雾循环试验后的试验片的评价面进行照片拍摄，通过图像解析来测定试验片的评价面的生锈面积，由与试验片总面积的比率而算出生锈率((试验片中的生锈面积/试验片总面积)×100[％])。生锈率10％以下是特别优异的耐腐蚀性而评价为合格(◎)，将超过10％且为25％以下评价为合格(○)，将超过25％评价为不合格(×)。
将试验结果和热轧条件一并示于表2。
Figure BDA0002141768560000151
Figure BDA0002141768560000161
钢成分、热轧条件满足本发明的范围的No.1～22、29～33通过规定的热轧而对钢板中充分地赋予了轧制应变，结果得到了规定的临界应力强度因子。此外，对得到的热轧钢板的耐腐蚀性进行了评价，结果均确认了生锈率为25％以下，具有充分的耐腐蚀性。
特别是使用含有Mo的钢B、D、F、G、I的No.2、4、6、7、9和使用含有Cu的钢E和H的No.5和8、以及使用了Cr含量高的钢M、N和O的No.13～15中，得到了生锈率为10％以下的更优异的耐腐蚀性。
在第5个道次(从最终道次开始的第3个道次)的轧制温度超过本发明的范围的No.23以及第5个道次和第6个道次(从最终道次开始的第2个道次)的轧制温度超过本发明的范围的No.25中，虽然以规定的累积压下率进行轧制，但由于轧制温度为过高的温度，因此发生由轧制赋予的加工应变的过度恢复，结果在热轧后没有得到规定的临界应力强度因子。在最终3个道次的累积压下率低于本发明的范围的No.24中，轧制应变的赋予不充分，结果在热轧后没有得到规定的临界应力强度因子。
在第5个道次和第6个道次的轧制温度低于本发明的范围的No.26中，由于轧制温度为过低的温度，因此轧制负荷明显上升，在最终第7个道次的轧制实施时因负载超过了装置允许范围而不能完成轧制，无法进行规定的评价。
在使用Nb含量超过本发明的范围的钢R的No.27中，在热轧中发生了由Laves相析出而引起的明显的韧性降低，没有得到规定的临界应力强度因子。
在使用Nb含量低于本发明的范围的钢S的No.28中，由于没有析出足够量的Nb碳氮化物，因此发生了热轧中的过度的恢复，没有得到规定的临界应力强度因子。
在使用Cr含量低于本发明的范围的钢Y的No.34中，由于Cr含量不足，因此没有得到所希望的耐腐蚀性。
在使用Cr含量超过本发明的范围的钢Z的No.35中，因含有过量的Cr而使σ相析出，因此发生了明显的韧性的降低，无法得到规定的临界应力强度因子。
产业上的可利用性
由本发明得到的铁素体系不锈钢热轧钢板的利用曲柄压力机进行的冲裁加工性特别优异，特别适合用于通过使用曲柄压力机或者其它方法的冲裁加工等而制造、要求较高的加工性和耐腐蚀性的厚壁的法兰盘等。

Claims (4)

1.一种铁素体系不锈钢热轧钢板，具有如下成分组成，以质量％计含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：11.0～24.0％、Ni：0.01～2.00％、Nb：0.12～0.60％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上，
板厚为5.0mm以上，
所述铁素体系不锈钢热轧钢板是通过如下制造方法制造的：在进行3个道次以上的精轧的热轧工序中，使精轧的最终3个道次在温度范围800～1100℃，且使所述最终3个道次的累积压下率为25％以上，
使最终3个道次中的第1个道次的轧制温度范围为950～1100℃，使接着该第1道次进行的第2个道次的轧制温度范围为925～1075℃，使接着该第2个道次进行的第3个道次的轧制温度范围为875～1050℃。
2.一种铁素体系不锈钢热轧钢板，具有如下成分组成，以质量％计含有C：0.001～0.020％、Si：0.05～1.00％、Mn：0.05～1.00％、P：0.04％以下、S：0.01％以下、Al：0.001～0.50％、N：0.001～0.020％、Cr：13.0～24.0％、Ni：0.01～0.60％、Nb：0.12～0.60％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，
临界应力强度因子KIC为25MPa·m1/2以上，
板厚为5.0mm以上，
所述铁素体系不锈钢热轧钢板是通过如下制造方法制造的：在进行3个道次以上的精轧的热轧工序中，使精轧的最终3个道次在温度范围800～1100℃，且使所述最终3个道次的累积压下率为25％以上，
使最终3个道次中的第1个道次的轧制温度范围为950～1100℃，使接着该第1道次进行的第2个道次的轧制温度范围为925～1075℃，使接着该第2个道次进行的第3个道次的轧制温度范围为875～1050℃。
3.根据权利要求1或2所述的铁素体系不锈钢热轧钢板，其中，作为成分组成，以质量％计，进一步含有作为选择元素的选自下述A组和B组中的一种以上，
A组：选自Cu：0.01～1.50％、Mo：0.01～2.00％、W：0.01～0.20％、Co：0.01～0.20％中的1种或2种以上，
B组：选自Ti：0.01～0.30％、V：0.01～0.20％、Zr：0.01～0.20％、REM：0.001～0.100％、B：0.0002～0.0025％、Mg：0.0005～0.0030％、Ca：0.0005～0.0030％中的1种或2种以上。
4.一种铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法，是权利要求1～3中任一项所述的铁素体系不锈钢热轧钢板的制造方法，在进行3个道次以上的精轧的热轧工序中，使精轧的最终3个道次在温度范围800～1100℃，且使所述最终3个道次的累积压下率为25％以上，
使最终3个道次中的第1个道次的轧制温度范围为950～1100℃，使接着该第1道次进行的第2个道次的轧制温度范围为925～1075℃，使接着该第2个道次进行的第3个道次的轧制温度范围为875～1050℃。
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