JP2002285243A - 熱延鋼帯の熱処理方法 - Google Patents
熱延鋼帯の熱処理方法Info
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- JP2002285243A JP2002285243A JP2001087845A JP2001087845A JP2002285243A JP 2002285243 A JP2002285243 A JP 2002285243A JP 2001087845 A JP2001087845 A JP 2001087845A JP 2001087845 A JP2001087845 A JP 2001087845A JP 2002285243 A JP2002285243 A JP 2002285243A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特殊な再溶解設備や高温・長時間のソーキン
グを必要とせず、スジ状共晶炭化物のない高炭素マルテ
ンサイト系ステンレス鋼を製造する。 【構成】 0.2〜1.2%のC,10.0〜20.0
%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼ス
ラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯を900〜1
200℃の温度域で熱処理する際、材料温度T(℃)を
900〜1200℃の範囲に設定し、保持時間t(時)
との間に式(1)の関係を成立させて凝固時に生成した
スジ状共晶炭化物を消失させる。 t≧4.5×104×exp(−0.008×T)
・・・・(1)
グを必要とせず、スジ状共晶炭化物のない高炭素マルテ
ンサイト系ステンレス鋼を製造する。 【構成】 0.2〜1.2%のC,10.0〜20.0
%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼ス
ラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯を900〜1
200℃の温度域で熱処理する際、材料温度T(℃)を
900〜1200℃の範囲に設定し、保持時間t(時)
との間に式(1)の関係を成立させて凝固時に生成した
スジ状共晶炭化物を消失させる。 t≧4.5×104×exp(−0.008×T)
・・・・(1)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、凝固時に生成したスジ
状共晶炭化物を消失させることによって品質安定性に優
れた熱延鋼帯を製造する熱処理方法に関する。
状共晶炭化物を消失させることによって品質安定性に優
れた熱延鋼帯を製造する熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】包丁,ハサミ,メス等の刃物や医療器
具,歯科用器具等の素材としては、高強度及び優れた耐
食性が要求されることから、SUS420J2,SUS440等のマル
テンサイト系ステンレス鋼が従来から使用されている。
ところが、C含有量が0.2質量%以上の高炭素マルテ
ンサイト系ステンレス鋼では、製品中にスジ状の粗大な
共晶炭化物が残存しやすい。残存共晶炭化物は、製品外
観にスジ模様となって現れ、刃こぼれ等の欠陥発生の原
因ともなる。
具,歯科用器具等の素材としては、高強度及び優れた耐
食性が要求されることから、SUS420J2,SUS440等のマル
テンサイト系ステンレス鋼が従来から使用されている。
ところが、C含有量が0.2質量%以上の高炭素マルテ
ンサイト系ステンレス鋼では、製品中にスジ状の粗大な
共晶炭化物が残存しやすい。残存共晶炭化物は、製品外
観にスジ模様となって現れ、刃こぼれ等の欠陥発生の原
因ともなる。
【0003】高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼の品
質に悪影響を及ぼすスジ状の共晶炭化物は、鋳造段階で
生じるC,Cr等の溶質成分のマクロ偏析が原因であ
る。従来では、鋳造後の鋼塊に高温・長時間のソーキン
グ処理を施して共晶炭化物をマトリックスに固溶させる
ことによって共晶炭化物を消失させている。また、エレ
クトロスラグ溶解法で再溶解することによって共晶炭化
物を消失又は低減することも提案されている(特開昭5
8−189322号公報)。
質に悪影響を及ぼすスジ状の共晶炭化物は、鋳造段階で
生じるC,Cr等の溶質成分のマクロ偏析が原因であ
る。従来では、鋳造後の鋼塊に高温・長時間のソーキン
グ処理を施して共晶炭化物をマトリックスに固溶させる
ことによって共晶炭化物を消失させている。また、エレ
クトロスラグ溶解法で再溶解することによって共晶炭化
物を消失又は低減することも提案されている(特開昭5
8−189322号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】鋼塊又はスラブ段階で
は、共晶炭化物が粗大であり、共晶炭化物をマトリック
スに固溶させるために極めて高温・長時間のソーキング
が必要となる。仮に高温・長時間のソーキングで共晶炭
化物を消失できたとしても、鋼塊表層部が著しく酸化又
は脱炭され、製品歩留が低下する。分塊圧延によってソ
ーキング処理される鋼塊又はスラブを減肉するとスジ状
共晶炭化物の消失に必要な処理時間を短縮できるが、そ
のために製造プロセスが複雑化するので得策ではない。
は、共晶炭化物が粗大であり、共晶炭化物をマトリック
スに固溶させるために極めて高温・長時間のソーキング
が必要となる。仮に高温・長時間のソーキングで共晶炭
化物を消失できたとしても、鋼塊表層部が著しく酸化又
は脱炭され、製品歩留が低下する。分塊圧延によってソ
ーキング処理される鋼塊又はスラブを減肉するとスジ状
共晶炭化物の消失に必要な処理時間を短縮できるが、そ
のために製造プロセスが複雑化するので得策ではない。
【0005】しかも、C,Crの含有量が高いSUS440等
の鋼種にあってはγ単相領域が極端に狭く、ソーキング
温度域の直上が固相線温度であることから、粒界が再溶
解する虞もある。他方、再溶解により共晶炭化物を消失
させるエレクトロスラグ法では、特殊な設備を必要と
し、製造工程も複雑になる。その結果、製造コストの上
昇を招く。
の鋼種にあってはγ単相領域が極端に狭く、ソーキング
温度域の直上が固相線温度であることから、粒界が再溶
解する虞もある。他方、再溶解により共晶炭化物を消失
させるエレクトロスラグ法では、特殊な設備を必要と
し、製造工程も複雑になる。その結果、製造コストの上
昇を招く。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、熱延鋼帯の熱処
理条件を適正化することにより、特殊な再溶解設備や高
温・長時間のソーキングを必要とすることなく、スジ状
共晶炭化物のない高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼
を提供することを目的とする。
題を解消すべく案出されたものであり、熱延鋼帯の熱処
理条件を適正化することにより、特殊な再溶解設備や高
温・長時間のソーキングを必要とすることなく、スジ状
共晶炭化物のない高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼
を提供することを目的とする。
【0007】本発明の熱処理方法は、その目的を達成す
るため、0.2〜1.2質量%のC,10.0〜20.
0質量%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ステンレ
ス鋼スラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯を90
0〜1200℃の温度域で熱処理する際、材料温度T
(℃)を900〜1200℃の範囲に設定し、保持時間
t(時)との間に式(1)の関係を成立させて凝固時に
生成したスジ状共晶炭化物を消失させることを特徴とす
る。 t≧4.5×104×exp(−0.008×T) ・・・・(1)
るため、0.2〜1.2質量%のC,10.0〜20.
0質量%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ステンレ
ス鋼スラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯を90
0〜1200℃の温度域で熱処理する際、材料温度T
(℃)を900〜1200℃の範囲に設定し、保持時間
t(時)との間に式(1)の関係を成立させて凝固時に
生成したスジ状共晶炭化物を消失させることを特徴とす
る。 t≧4.5×104×exp(−0.008×T) ・・・・(1)
【0008】
【作用】本発明が対象とするマルテンサイト系ステンレ
ス鋼は、0.2〜1.2質量%のC,10.0〜20.
0質量%のCrを含んでいる。Cは、焼入れ・焼戻し後
にマルテンサイト系ステンレス鋼の強度を向上させる上
で有効な合金成分であり、必要硬さを得るために最低で
も0.2質量%が必要である。しかし、1.2質量%を
超える過剰量のCが含まれると、製造性及び耐食性が低
下する。
ス鋼は、0.2〜1.2質量%のC,10.0〜20.
0質量%のCrを含んでいる。Cは、焼入れ・焼戻し後
にマルテンサイト系ステンレス鋼の強度を向上させる上
で有効な合金成分であり、必要硬さを得るために最低で
も0.2質量%が必要である。しかし、1.2質量%を
超える過剰量のCが含まれると、製造性及び耐食性が低
下する。
【0009】Crは、マルテンサイト系ステンレス鋼の
耐食性を維持するために必要な合金成分であり、10質
量%以上でCrの添加効果が顕著になる。しかし、2
0.0質量%を超える過剰量のCr添加は、焼入れ処理
後の硬さを低下させる原因となる。C,Cr以外にも、
必要に応じてSi,Mn,Ni,V,Nb,Ti,Z
r,Cu,Co,W,Ca,Mg,Pb,Sn,Al,
REM,N等の1種又は2種以上を含むことができる。
これらの合金成分は、目的に応じて適宜の範囲に調整さ
れる。
耐食性を維持するために必要な合金成分であり、10質
量%以上でCrの添加効果が顕著になる。しかし、2
0.0質量%を超える過剰量のCr添加は、焼入れ処理
後の硬さを低下させる原因となる。C,Cr以外にも、
必要に応じてSi,Mn,Ni,V,Nb,Ti,Z
r,Cu,Co,W,Ca,Mg,Pb,Sn,Al,
REM,N等の1種又は2種以上を含むことができる。
これらの合金成分は、目的に応じて適宜の範囲に調整さ
れる。
【0010】比較的多量のCを含むマルテンサイト系ス
テンレス鋼は、共晶炭化物が粗大なスジ状に成長しやす
い鋼種である。スジ状共晶炭化物は、マルテンサイト系
ステンレス鋼の鋼塊又はスラブを熱間圧延するとき、圧
延によって破壊され、微細析出物としてマトリックスに
分散する。微細分散した共晶炭化物は、鋼塊やスラブ中
にあるスジ状の粗大な共晶炭化物と異なり、比較的短時
間の熱処理でマトリックスに固溶する。たとえば、厚み
200mmの連鋳スラブに分布している粗大なスジ状共
晶炭化物をマトリックスに固溶させるためには、共晶炭
化物の固溶に必要な熱量を200mmの厚みに加える必
要があるが、板厚6mmの熱延鋼帯に微細分散している
共晶炭化物の固溶に必要な熱量が大幅に少なくなる。ま
た、微細分散状態であるため共晶炭化物とマトリックス
との拡散反応が促進される。その結果、比較的低温・短
時間の熱処理で共晶炭化物が消失する。
テンレス鋼は、共晶炭化物が粗大なスジ状に成長しやす
い鋼種である。スジ状共晶炭化物は、マルテンサイト系
ステンレス鋼の鋼塊又はスラブを熱間圧延するとき、圧
延によって破壊され、微細析出物としてマトリックスに
分散する。微細分散した共晶炭化物は、鋼塊やスラブ中
にあるスジ状の粗大な共晶炭化物と異なり、比較的短時
間の熱処理でマトリックスに固溶する。たとえば、厚み
200mmの連鋳スラブに分布している粗大なスジ状共
晶炭化物をマトリックスに固溶させるためには、共晶炭
化物の固溶に必要な熱量を200mmの厚みに加える必
要があるが、板厚6mmの熱延鋼帯に微細分散している
共晶炭化物の固溶に必要な熱量が大幅に少なくなる。ま
た、微細分散状態であるため共晶炭化物とマトリックス
との拡散反応が促進される。その結果、比較的低温・短
時間の熱処理で共晶炭化物が消失する。
【0011】本発明者等による調査・研究の結果から、
材料温度T(℃)を900〜1200℃とし、保持時間
t(時)との間に前掲の式(1)の関係を成立させると
き、マトリックスへのC,Crの拡散が進行し、微細分
散状態の共晶炭化物が十分にマトリックスに固溶するこ
とが判った。熱処理雰囲気としては、鋼帯表層の粒界酸
化を防止するためN2,H2,Ar,N2+H2,真空等の
非酸化性雰囲気が好ましい。材料温度T(℃)は熱処理
されている熱延鋼帯の温度、保持時間t(時)は材温が
所定温度条件下にある時間をいう。スジ状共晶炭化物の
消失が比較的低温・短時間の熱処理で済むことは、鋼帯
表層部の粒界酸化や脱炭が抑えられることをも意味す
る。そのため、高温・長時間のソーキングが必要であっ
た従来法に比較して、品質が安定したマルテンサイト系
ステンレス鋼が高い歩留で製造される。
材料温度T(℃)を900〜1200℃とし、保持時間
t(時)との間に前掲の式(1)の関係を成立させると
き、マトリックスへのC,Crの拡散が進行し、微細分
散状態の共晶炭化物が十分にマトリックスに固溶するこ
とが判った。熱処理雰囲気としては、鋼帯表層の粒界酸
化を防止するためN2,H2,Ar,N2+H2,真空等の
非酸化性雰囲気が好ましい。材料温度T(℃)は熱処理
されている熱延鋼帯の温度、保持時間t(時)は材温が
所定温度条件下にある時間をいう。スジ状共晶炭化物の
消失が比較的低温・短時間の熱処理で済むことは、鋼帯
表層部の粒界酸化や脱炭が抑えられることをも意味す
る。そのため、高温・長時間のソーキングが必要であっ
た従来法に比較して、品質が安定したマルテンサイト系
ステンレス鋼が高い歩留で製造される。
【0012】
【実施例1】C:0.5質量%,Cr:13質量%の高
炭素マルテンサイト系ステンレス鋼を厚み200mmの
スラブに連続鋳造し、熱間圧延により板厚6mmの熱延
鋼帯を製造した。次いで、種々の加熱温度,加熱時間で
熱延鋼帯を熱処理した後、冷間圧延,熱処理を繰返し,
板厚1.8mmの冷延鋼帯を製造した。
炭素マルテンサイト系ステンレス鋼を厚み200mmの
スラブに連続鋳造し、熱間圧延により板厚6mmの熱延
鋼帯を製造した。次いで、種々の加熱温度,加熱時間で
熱延鋼帯を熱処理した後、冷間圧延,熱処理を繰返し,
板厚1.8mmの冷延鋼帯を製造した。
【0013】得られた各冷延鋼帯から試験片を切り出
し、熱延方向と平行な断面を光学顕微鏡で観察し、スジ
状共晶炭化物の有無を調査した。スジ状共晶炭化物の判
定に関しては、一つの共晶炭化物が25μm以上の長さ
で且つ連続的に250μm以上の長さに連なっている場
合を「スジ状共晶炭化物あり」とし、一つの共晶炭化物
が25μm以上の長さであっても連続的に250μm以
上連なっていない場合や、一つの共晶炭化物が25μm
より短くなっている場合は「スジ状共晶炭化物なし」と
判定した。
し、熱延方向と平行な断面を光学顕微鏡で観察し、スジ
状共晶炭化物の有無を調査した。スジ状共晶炭化物の判
定に関しては、一つの共晶炭化物が25μm以上の長さ
で且つ連続的に250μm以上の長さに連なっている場
合を「スジ状共晶炭化物あり」とし、一つの共晶炭化物
が25μm以上の長さであっても連続的に250μm以
上連なっていない場合や、一つの共晶炭化物が25μm
より短くなっている場合は「スジ状共晶炭化物なし」と
判定した。
【0014】図1の調査結果にみられるように、材料温
度Tを900〜1200℃の間に設定し、前掲の式
(1)を満足する条件下で熱処理したものではスジ状共
晶炭化物が観察されなかった。しかし、式(1)を満足
する条件下でも材料温度Tが900℃に達しない場合、
共晶炭化物の拡散反応が遅く、工業的に実施可能な程度
の長時間で熱処理してもスジ状共晶炭化物が低減しなか
った。逆に、材料温度Tが1200℃を超えると、C,
Crの拡散は促進されるものの、熱応力により鋼板形状
が悪化した。
度Tを900〜1200℃の間に設定し、前掲の式
(1)を満足する条件下で熱処理したものではスジ状共
晶炭化物が観察されなかった。しかし、式(1)を満足
する条件下でも材料温度Tが900℃に達しない場合、
共晶炭化物の拡散反応が遅く、工業的に実施可能な程度
の長時間で熱処理してもスジ状共晶炭化物が低減しなか
った。逆に、材料温度Tが1200℃を超えると、C,
Crの拡散は促進されるものの、熱応力により鋼板形状
が悪化した。
【0015】他方、材料温度Tを900〜1200℃に
設定した場合でも、t<4.5×104×exp(−
0.008×T)の領域に材料温度T及び保持時間tが
あると、熱処理後にもスジ状共晶炭化物が残存してい
た。そのため、この鋼帯から製造された刃物は、スジ模
様のある外観を呈し、刃こぼれも発生しやすかったた
め、製品として提供できないレベルであった。
設定した場合でも、t<4.5×104×exp(−
0.008×T)の領域に材料温度T及び保持時間tが
あると、熱処理後にもスジ状共晶炭化物が残存してい
た。そのため、この鋼帯から製造された刃物は、スジ模
様のある外観を呈し、刃こぼれも発生しやすかったた
め、製品として提供できないレベルであった。
【0016】
【実施例2】表1の組成をもつ高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼を溶製し、厚み200mmのスラブに連続
鋳造した。スラブを板厚6mmの熱延鋼帯に熱間圧延
し、900〜1200℃で熱処理した。熱処理雰囲気に
は、10%H2+90%N2の混合ガス雰囲気を採用し
た。
ステンレス鋼を溶製し、厚み200mmのスラブに連続
鋳造した。スラブを板厚6mmの熱延鋼帯に熱間圧延
し、900〜1200℃で熱処理した。熱処理雰囲気に
は、10%H2+90%N2の混合ガス雰囲気を採用し
た。
【0017】
【0018】熱処理された熱延鋼帯に冷間圧延,熱処理
を繰返し施し、板厚1.8mmの冷延鋼帯を製造した。
各冷延鋼帯から試験片を切り出し、熱延方向と平行な断
面を光学顕微鏡で観察し、実施例1と同じ判定基準でス
ジ状共晶炭化物の有無を調査した。表2の調査結果にみ
られるように、本発明で規定した条件下で熱処理した試
験番号1〜8では、スジ状共晶炭化物が残存しておら
ず、C,Crの固溶によってスジ状共晶炭化物が消失す
ることが確認された。他方、本発明で規定した条件を外
れる条件下で熱処理した試験番号9,10,12,13
では、スジ状共晶炭化物が残存していた。また、熱処理
温度が1200℃を超える試験番号11,14では、大
きな熱応力が発生したため熱処理された熱延鋼帯の板形
状が著しく悪化した。
を繰返し施し、板厚1.8mmの冷延鋼帯を製造した。
各冷延鋼帯から試験片を切り出し、熱延方向と平行な断
面を光学顕微鏡で観察し、実施例1と同じ判定基準でス
ジ状共晶炭化物の有無を調査した。表2の調査結果にみ
られるように、本発明で規定した条件下で熱処理した試
験番号1〜8では、スジ状共晶炭化物が残存しておら
ず、C,Crの固溶によってスジ状共晶炭化物が消失す
ることが確認された。他方、本発明で規定した条件を外
れる条件下で熱処理した試験番号9,10,12,13
では、スジ状共晶炭化物が残存していた。また、熱処理
温度が1200℃を超える試験番号11,14では、大
きな熱応力が発生したため熱処理された熱延鋼帯の板形
状が著しく悪化した。
【0019】
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、共晶炭化物が発生している高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼の熱延鋼帯を熱処理する際、材料温度と保
持温度との間に特定の関係を成立させた条件下で熱処理
することによって、共晶炭化物をマトリックスに固溶さ
せ、スジ状共晶炭化物を解消している。この方法では、
高温・長時間のソーキング処理が必要な従来法に比較し
て低温・短時間の熱処理でスジ状共晶炭化物が消失する
ため、鋼帯表層の粒界酸化や脱炭が抑えられ、品質安定
性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を高い歩留で
製造できる。
は、共晶炭化物が発生している高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼の熱延鋼帯を熱処理する際、材料温度と保
持温度との間に特定の関係を成立させた条件下で熱処理
することによって、共晶炭化物をマトリックスに固溶さ
せ、スジ状共晶炭化物を解消している。この方法では、
高温・長時間のソーキング処理が必要な従来法に比較し
て低温・短時間の熱処理でスジ状共晶炭化物が消失する
ため、鋼帯表層の粒界酸化や脱炭が抑えられ、品質安定
性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を高い歩留で
製造できる。
【図1】 スジ状共晶炭化物の消失に有効な材料温度と
保持時間との関係を説明するグラフ
保持時間との関係を説明するグラフ
Claims (1)
- 【請求項1】 0.2〜1.2質量%のC,10.0〜
20.0質量%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ス
テンレス鋼スラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯
を900〜1200℃の温度域で熱処理する際、材料温
度T(℃)を900〜1200℃の範囲に設定し、保持
時間t(時)との間にt≧4.5×104×exp(−
0.008×T)の関係を成立させて凝固時に生成した
スジ状共晶炭化物を消失させることを特徴とする熱延鋼
帯の熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001087845A JP2002285243A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 熱延鋼帯の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001087845A JP2002285243A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 熱延鋼帯の熱処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002285243A true JP2002285243A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18943034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001087845A Withdrawn JP2002285243A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 熱延鋼帯の熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002285243A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005082838A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Jfe Steel Kk | 高炭素ステンレス熱延鋼板の製造方法 |
JP2011074455A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fukui Prefecture | 耐食性ステンレス鋼の製造方法 |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087845A patent/JP2002285243A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005082838A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-03-31 | Jfe Steel Kk | 高炭素ステンレス熱延鋼板の製造方法 |
JP2011074455A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fukui Prefecture | 耐食性ステンレス鋼の製造方法 |
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