JP3510787B2 - 曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼板 - Google Patents
曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼板Info
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Description
る高強度ステンレス鋼板に関するものである。
とから広範囲で加工用素材として使用されている。中で
も基本的な加工である曲げ加工は、いわゆる板金加工か
らロールフォーミングなどの大型の加工まで含め広く用
いられる加工方法である。例えば、ステンレス鋼板の屋
根では、L字型に曲げた面を互いにシーム溶接すること
で、圧延材の幅以上の長さの面を覆うように葺かれてい
る。また、端部は、はぜおりなどを施して端面を内部に
囲い込み外観状かつ使用者の安全上の対応をする。これ
らの加工は全て曲げが基本となっている。
ではなく強度を向上させて構造用に使用する動きが活発
となってきた。SUS304鋼を代表とするオーステナ
イト系ステンレス鋼は、耐食性は十分であるがNiを含
有するために高価格とならざるを得ないことから、外観
上の美麗さを強調するような主として公共建造物に用い
られている。一方、SUS304鋼を代表とするフェラ
イト系ステンレス鋼では強度面ではオーステナイト系ス
テンレス鋼より劣るもののそれより安価なことから家電
部品の支持部品など小物の強度部品に広く用いられてき
たが、溶接部の靭性が十分ではないために建築用などの
大型構造部材には適用されていなかった。
上の美麗さは要求されないため、構造用材料にはこれま
ではめっきや塗装を施した炭素鋼が使用されてきた。し
かしながら、構造物の長寿命化を強く求める社会的な動
きに応じて、構造材の耐食性の一層の向上が強く求めら
れることとなった。メッキや塗装の耐食性向上は、もち
ろんメッキ厚さやメッキ金属の高耐食化あるいは塗膜の
厚手化などの重防食塗装によって達成が可能であるが、
溶接を必要とする大型の構造物ではこの手段は溶接後の
処理を極めて困難にする。
された低C型の高強度マルテンサイト系ステンレス鋼が
期待されることとなった。低C型のマルテンサイト系ス
テンレス鋼は、適切に成分を設計すれば容易に常温の引
張強さで400MPaをこえる強度を付与でき溶接部の
靭性も良好とさせることが可能である。この特徴を生か
して、例えばトラックの荷台やステンレス車両の補強用
部材などに使用されてきた。
鋼は、低Cとは言えマルテンサイト相を含有するために
曲げ性が他の構造用材料に比べて必ずしも十分ではなか
った。このため、これまで使用されてきた用途において
も、ほとんどが平板や丸棒のままか熱間鍛造や切削加工
を施されるなどの状態で使用されてきた。
用する場合、平板状での使用は限定される。多くの場合
形鋼や鋼管に加工されて使用される。形鋼の場合は熱延
工程や平板の溶接のみで製造可能であることから特に問
題はない。しかし鋼管の場合、シームレスという方法は
あるがコストの点で適用は困難であることから、どうし
ても曲げ加工を伴う溶接管の製造が不可欠である。
テンレス鋼板の欠点である曲げ性を改善して、建築など
の構造用に供する溶接鋼管素材としての曲げ性の優れた
高強度高靭性の低Cマルテンサイト系ステンレス鋼板を
提供するとともに、それを用いた円筒型ないし角型の高
強度高靭性の低Cマルテンサイト系ステンレス溶接鋼管
を提供するものである。
で、C:0.02%、Si:0.35%、Mn:0.7
2%、Cr:11.8%、Ni:0.15%、N:0.
012%を含有し残部実質的にFeおよび不可避不純物
からなり、組織を実質的にフェライト相とマルテンサイ
ト相の2相とした低Cマルテンサイト系ステンレス鋼板
の曲げ試験を行ない、試験で割れた破面を詳細に観察し
た。その結果、破断面には圧延方向に伸びた介在物が認
められた。従来軟質の炭素鋼やフェライト系ステンレス
鋼の薄鋼板では、MnS系の延伸した介在物粒子は曲げ
性に悪影響を及ぼすことが認められていたが、マルテン
サイト相を含む組織ないしマルテンサイト単相の鋼では
組織の悪影響の方が強く介在物粒子の影響は小さいと考
えられていた。にもかかわらず、MnS系介在物が延伸
していると硬質のマルテンサイト組織を含むとはいえ、
曲げ性が劣化することが判明した。
前記成分鋼の2.0mm厚さの薄板を用意し、t/2曲げ
試験を実施した。その結果、MnS粒子の圧延方向長さ
を3μm以下とし、かつMnS粒子の圧延方向の長さと
その直角方向の長さとの比、すなわち延伸比(MnS粒
子の圧延方向長さ/MnS粒子の直角方向長さ)を3倍
以下にすることで、問題なく曲ることが判明した。すな
わち、従来曲げ性に及ぼすMn系介在物粒子の長さが影
響することが認められていたが、長さだけでなく延伸比
が強く影響することが判明したのである。
で、フェライト相とマルテンサイト相の2相ないしマル
テンサイト単相組織の鋼においてMnSの形態を制御し
たものである。
である。 (1) 重量%で、C:0.005%以上0.03%以
下、Si:0.05%以上1.0%以下、Mn:0.0
5%以上2.0%以下、Cr:10%以上16%以下、
Ni:2.5%以下、N:0.005%以上0.03%
以下を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる
ステンレス鋼板において、組織を実質的にフェライト相
とマルテンサイト相の2相ないしマルテンサイト単相と
し、さらに不可避的に残留するMnS系介在物粒子の圧
延方向長さを3μm以下、かつ前記MnS系介在物粒子
の圧延方向長さとその直角方向の長さとの比を3.0以
下としたことを特徴とする曲げ性の優れた高強度高靭性
ステンレス鋼板。 (2) 重量%で、Mo:2%以下、Cu:2%以下と
の1種又は2種をさらに含有することを特徴とする前記
(1)記載の曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼
板。
に適している。特に、強度と耐食性とを必要とし、冷間
加工し、かつ溶接して成形する丸型ステンレス鋼管や角
型ステンレス鋼管には最も適している。なお、本発明
は、曲げ加工で成形する鋼管に限らず、曲げ加工による
形材などの強度部材にも問題なく適用可能である。
Crは、10%未満ではステンレス鋼板としての基本的
な耐食性が不足するため、下限とした。また16%を超
えるとマルテンサイト組織を生成するためにNiやCが
多量に必要となるだけでなく、高温でのオーステナイト
相が安定化しマルテンサイト組織への変態が困難となる
ために16%を上限とした。
ト相に変態させるのに有効であるので0.005%以上
の添加が必要である。しかし、多量に添加すると、冷却
による変態後のマルテンサイト相が硬化して、MnS系
の介在物にかかわらず曲げ性や靭性が劣化するために、
0.03%を上限とした。
となって非金属介在物が多量に残留する危険性がある。
他の方法で脱酸を確実に実施することは可能であるの
で、その場合には0.05%未満にしても問題はない
が、そのレベルまで低減するコストが掛かることから、
下限とした。一方、1.0%を超えるとマルテンサイト
相が硬質化し、冷間での曲げ性や靭性が劣化するだけで
なく、熱間加工性も劣化するため1.0%を上限とし
た。
であるSの固定が不十分となり表面疵の原因となるため
下限とした。一方、2.0%を超えるとγ相が安定化し
マルテンサイト変態が困難となるために上限とした。
態を促進する元素であるが、多量に添加するとγ相が安
定化しマルテンサイト変態が困難となるために2.5%
を上限とした。
ト相に変態させるのに有効であるので0.005%以上
の添加が必要である。しかし、多量に添加すると、冷却
による変態後のマルテンサイト相が硬化して、MnS系
の介在物にかかわらず曲げ性や靭性が劣化するために、
0.03%を上限とした。
圧延方向長さは、3μmを超えると曲げ性が劣化するた
めに上限とした。また、MnS系介在物粒子の圧延方向
の長さとその直角方向の長さとの比、すなわち延伸比
(MnS粒子の圧延方向長さ/MnS粒子の直角方向長
さ)は、3.0倍を超えると曲げ性が劣化しはじめるた
めに上限とした。なお、上記MnSの形態は、通常鋼板
の圧延方向と厚み方向を含む断面について光学顕微鏡や
SEMによって観察する。
Mo及び/又はCuを選択的に添加し得る。Moは高温
でのオーステナイト相を減少させる元素であるので、多
量に添加すると変態後にフェライト相が多量となり強度
を低下せしめることから、2%を上限とした。Cuは、
Niと同様に高温でのオーステナイト相を増加させる元
素であるが、多量に添加するとNi同様の弊害が生ずる
だけでなく、熱間でのいわゆる赤熱脆性が生ずることか
ら、2%を上限とした。
%、Mn:0.72%、Cr:11.8%、Ni:0.
15%、N:0.012%を含有し、残部がFeおよび
不可避不純物からなり、組織を実質的にフェライト相と
マルテンサイト相の2相とした4.0mm厚さの低Cマル
テンサイト系ステンレス鋼板を用いて曲げ法により角部
分の曲率半径が2.0mmの角型鋼管を製造した。その結
果を、MnS系介在物粒子の圧延方向の長さとその直角
方向の長さとの比とともに図1に示した。
の直角方向の長さとの比、すなわち延伸比が6倍以上と
なると、曲げ加工時に曲げ頂点で割れが発生し角型鋼管
の製造が不可となった。延伸比が6倍未満では、鋼管の
製造は可能であったが、延伸比が3倍以上6倍未満では
その後の圧壊試験により角部分に割れが発生した。
ス鋼板により、耐食性を必要とする部分で使用可能な構
造部材の提供が可能となった。たとえば、海浜地区など
の土木建築分野での構造用材料として、平板の曲げ加工
や鋼管の使用が可能となった。従来は、高強度炭素鋼に
めっきや重防食を施していたが、溶接が困難な上に溶接
部の防食の補修が困難であったため、構造物の寿命が短
くなるという欠点があった。しかし、本願発明により溶
接後の補修の必要なくしかも長寿命が得られるなど社会
的な利益は大きい。
方向の長さとの比と、造管および圧壊試験による割れ状
況の関係を示す図表である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.005%以上0.03%以下、 Si:0.05%以上1.0%以下、 Mn:0.05%以上2.0%以下、 Cr:10%以上16%以下、 Ni:2.5%以下、 N :0.005%以上0.03%以下 を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなるステ
ンレス鋼板において、組織を実質的にフェライト相とマ
ルテンサイト相の2相ないしマルテンサイト単相とし、
さらに不可避的に残留するMnS系介在物粒子の圧延方
向長さを3μm以下、かつ前記MnS系介在物粒子の圧
延方向長さとその直角方向の長さとの比を3.0以下と
したことを特徴とする曲げ性の優れた高強度高靭性ステ
ンレス鋼板。 - 【請求項2】 重量%で、 Mo:2%以下、 Cu:2%以下 の1種又は2種をさらに含有することを特徴とする請求
項1記載の曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼
板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10678198A JP3510787B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10678198A JP3510787B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11302791A JPH11302791A (ja) | 1999-11-02 |
JP3510787B2 true JP3510787B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=14442454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10678198A Expired - Lifetime JP3510787B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-04-16 | 曲げ性の優れた高強度高靭性ステンレス鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3510787B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11174540B2 (en) | 2017-09-29 | 2021-11-16 | Jfe Steel Corporation | Hot-rolled and annealed ferritic stainless steel sheet and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015064128A1 (ja) | 2013-10-31 | 2015-05-07 | Jfeスチール株式会社 | 低温靭性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法 |
WO2015064077A1 (ja) | 2013-10-31 | 2015-05-07 | Jfeスチール株式会社 | フェライト-マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法 |
-
1998
- 1998-04-16 JP JP10678198A patent/JP3510787B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US11174540B2 (en) | 2017-09-29 | 2021-11-16 | Jfe Steel Corporation | Hot-rolled and annealed ferritic stainless steel sheet and method for manufacturing the same |
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JPH11302791A (ja) | 1999-11-02 |
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