JP5213386B2 - 成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
「(1)結晶粒径が小さく、その形状が球形に近い(圧延方向に展伸していない)。
(2)最近接のオーステナイト粒の間隔が狭い。
(3)オーステナイト相中の化学組成から計算されるオーステナイト安定度に適正値がある。」
であった。詳細を以下に述べる。
Md=551−462({C}+[N])−9.2[Si]−8.1[Mn]−13.7[Cr]−29[Ni]−29[Cu]−18.5[Mo]・・・・・(2)
Md値はオーステナイト粒内の化学組成によって決定される。したがってオーステナイト粒内の化学組成を例えば焼鈍温度や焼鈍時間等で変えることでMd値を調整することができる。
C:0.002〜0.100%、
Si:0.05〜2.00%、
Mn:0.05〜5.00%、
P:0.050%未満、
S:0.010%未満、
Cr:17〜25%、
N:0.010〜0.150%、
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、
オーステナイト相の体積分率が10%以上50%未満であり、オーステナイト相中の化学組成より計算されるMd値が下記(1)式を満足し、圧延幅方向に垂直な断面において結晶粒径が15μm以下かつ形状アスペクト比が3未満であるオーステナイト粒の割合が全オーステナイト粒数の90%以上を占め、また同断面において最近接のオーステナイト粒間の平均距離が12μm以下であることを特徴とする成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。
−10≦Md≦110・・・(1)
(ここでMd=551−462({C}+[N])−9.2[Si]−8.1[Mn]−13.7[Cr]−29[Ni]―29[Cu]−18.5[Mo]、 [ ]はオーステナイト相中の組成(質量%)、{ }は平均組成(質量%))
Ni:5.00%以下、
Cu:5.00%以下
Mo:5.00%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする上記(1)記載の成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
の1種または2種を含有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。
Ca:0.0030%以下、
Mg:0.0030%以下、
の1種または2種を含有することを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。
(6) 前記(5)に記載の冷延は、1150℃以上1250℃未満の加熱温度T 1 −100℃以上T 1 ℃以下の温度での中間焼鈍を実施するものであることを特徴とする成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
−10≦Md≦110・・・(1)
(ここでMd=551−462({C}+[N])−9.2[Si]−8.1[Mn]−13.7[Cr]−29[Ni]―29[Cu]−18.5[Mo]、 [ ]はオーステナイト相中の組成(質量%)、{ }は平均組成(質量%))
Mdの計算の基となるオーステナイト相中の化学組成はEPMAにより測定される。上記のMd計算式における[ ]は各元素のEPMAで測定されたオーステナイト相中の組成(質量%)を示す。ただし、CについてはEPMAでの測定が困難であるため、オーステナイト相中の組成でなく、平均組成(重量%)を示す。Md値が−10未満及び+110超の場合は良好な均一伸びが得られないため、これを下限及び上限とした。均一伸びがMd値に影響を及ぼす原因は次のように考えられる。Md値はオーステナイト相の安定度を表す指標であり、すなわち加工誘起マルテンサイト変態を生じるために必要な歪量を表すと言える。この歪量が小さすぎると成形初期段階で加工誘起マルテンサイト変態が完了し、成形可否に重要な成形後期段階で十分な延性が保てない。また上記歪量が大きすぎる場合には、その歪量に達する前に均一変形が完了して加工誘起マルテンサイト変態を有効に活用できないことになる。したがって成形途中に加工誘起マルテンサイト変態が生じるような適正なMd値範囲が存在する。
Cはオーステナイト相の安定度に大きな影響を及ぼす元素である。0.100%超の添加をすると均一伸びが低下する場合がある。またCr炭化物の析出を促進するために粒界腐食の発生をもたらすため、0.100%を上限とした。また耐食性の点からCは低くするほうが好ましいが、現存の設備能力を考慮するとC量を0.002%未満に低下させるには大きなコスト増加を招くため、これを下限とした。好ましくは、0.002〜0.8%である。
Siは脱酸元素として使われたり、耐酸化性向上のために添加されたりする場合がある。しかし、2.00%超の添加は材料の硬質化をもたらし、均一伸びが低下するため、これを上限とした。好ましくは1.6%以下である。またSiを極低減するためには精錬時のコスト増加を招くため、下限を0.05とした。好ましくは0.08%である。
Mnはオーステナイト相に濃化し、オーステナイト相の安定度を変化させるのに重要な役割を持つ。しかし多量の添加は均一伸びが低下するばかりでなく、耐食性や熱間加工性の低下をもたらすため、上限を5.00%とした。0.05%未満とするには精錬工程におけるコストの増加を招くため、これを下限とした。耐食性の点からは低い方が好ましく上限は3.00%とすることがさらに望ましい。また、さらに上限を2.80%とすることが望ましい。
Pは不可避的に混入する元素であり、またCrなどの原料に含有されているため、低減することが困難であるが、多量に含有した場合には成形性を低下させるため、上限を0.050%未満としたが、低いほど好ましく0.035%以下とすることが好ましい。
Sは不可避的に混入する元素であり、Mnと結合して介在物をつくり、発銹の基点となる場合があるため、上限を0.010%未満とした。低いほど耐食性からは好ましいため、0.0020%以下とすることが望ましい。
Crは耐食性を確保するために必要な元素であり、17%以上の添加が必要である。しかし、多量の添加は熱間加工割れをもたらしたり、精錬工程のコスト増加につながるため、上限を25%とした。好ましくは17〜22%である。
NはCと同様にオーステナイト相の安定度に大きな影響を及ぼす元素である。また固溶して存在した場合に耐食性を向上させる効果を持つため、0.010以上添加することとする。但し、0.150%超添加した場合は均一伸びが低下する場合が認められるほか、Cr窒化物が析出しやすくなって逆に耐食性の低下をもたらすため、これを上限とした。好ましくは0.03〜0.13%である。
Niはオーステナイト安定化元素であり、オーステナイト相の安定度を調整するために重要な元素である。また熱間加工割れを抑制する効果を持つため、これらの効果を発揮させる場合に0.10%以上添加しても良い。5.00%を超える添加は、原料コストの増加をもたらし、またオーステナイト、フェライトの2相組織得ることが困難になる場合があるため、これを上限とした。好ましくは3.00%以下である。
CuもNi同様、オーステナイト安定化元素であり、オーステナイト相の安定度を調整するために重要な元素である。また耐食性を向上する効果を持つため、0.10%以上添加しても良い。ただし、5.00%を超える添加は熱間加工時の割れを促進し、また耐食性を低下させるため、これを上限とした。
Moは耐食性を向上させる元素であるため、選択的に添加しても良い。0.10%以上の添加により、耐食性向上効果が発揮されるため、これ以上添加することが好ましい。ただし、5.00%を超えると均一伸びが低下し、原料コストが大きく増加するため、これを上限とした。
Nbは溶接熱影響部の粗大化を防止する効果があるため、添加しても良い効果を発揮するためには0.03%以上の添加が必要であるため、これを下限として添加しても良い。ただし、0.50%超の添加は均一伸びを低下させるため、これを上限とした。
TiもNb同様、溶接熱影響部の粗大化を防止したり、さらには凝固組織を微細等軸晶化するため、0.03%以上添加しても良い。ただし、0.50%超の添加は均一伸びを低下させるため、これを上限とした。
Caは脱硫、脱酸のために若干添加されることがある。0.0002%以上の添加で効果が発揮されるため、これを下限として添加しても良い。但し、0.0030%超の添加によって熱間加工割れが生じやすくなり、また耐食性が低下するため、これを上限とした。
Mgは、脱酸だけでなく、凝固組織を微細化する効果を持ち、添加される場合がある。これらの効果を発揮するためには、0.0002%以上の添加が必要であり、これを下限として添加しても良い。また0.0030%超の添加は製鋼工程でのコスト増加をもたらすため、これを上限とした。
さらに熱間圧延の総圧延率は96%以上とする。96%未満の場合には冷間圧延、焼鈍後の結晶粒が粗大になったり、またオーステナイト粒間の距離が大きくなったりするため、均一伸びが不十分となる。熱延板の焼鈍温度は、熱間圧延前の加熱温度T1−100℃からT1℃の間で実施することとする。T1−100℃より低い場合には冷延、焼鈍後の結晶粒のアスペクト比が大きくなり、またT1℃以上の場合には冷延、焼鈍後の結晶粒径が粗大化して目的の金属組織が得られず、引張試験時の均一伸びが低下する。
T1:熱延前加熱温度(℃)、
N:熱間圧延工程において1000℃以上で30%以上の圧下率を有する圧下に引き続いて30s以上保持する圧延を行った回数、
R:熱延総圧下率(%)、
T2:熱延板焼鈍温度(℃)、
T3:最終焼鈍温度(℃)、
X1:結晶粒径が15μm以下かつ形状アスペクト比が3未満のオーステナイト粒が全オーステナイト粒に占める割合、
X2:各オーステナイト粒の最近接粒との距離の平均値、
Md:オーステナイト相中の組成(Cのみ平均組成)より、下記式で計算される値、
Md=551−462({C}+[N])−9.2[Si]−8.1[Mn]−13.7[Cr]−29[Ni]―29[Cu]−18.5[Mo]
ここで、[ ]はオーステナイト相中の組成(質量%)、{ }は平均組成(質量%)
条件1aは本発明例であり、良好な均一伸びが得られる。条件1bはT2が本発明範囲を満足しないため、X1及びX2が本発明から外れる。また条件1cはT1が本発明範囲を満足しないため、X1が本発明から外れる。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.002〜0.100%、
Si:0.05〜2.00%、
Mn:0.05〜5.00%、
P:0.050%未満、
S:0.010%未満、
Cr:17〜25%、
N:0.010〜0.150%、
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、
オーステナイト相の体積分率が10%以上50%未満であり、オーステナイト相中の化学組成より計算されるMd値が下記(1)式を満足し、圧延幅方向に垂直な断面において結晶粒径が15μm以下かつ形状アスペクト比が3未満であるオーステナイト粒の割合が全オーステナイト粒数の90%以上を占め、また同断面において最近接のオーステナイト粒間の平均距離が12μm以下であることを特徴とする成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。
−10≦Md≦110・・・(1)
(ここでMd=551−462({C}+[N])−9.2[Si]−8.1[Mn]−13.7[Cr]−29[Ni]―29[Cu]−18.5[Mo]、 [ ]はオーステナイト相中の組成(質量%)、{ }は平均組成(質量%)) - さらに、質量%で、
Ni:5.00%以下、
Cu:5.00%以下
Mo:5.00%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。 - さらに、質量%で、
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。 - さらに、質量%で、
Ca:0.0030%以下、
Mg:0.0030%以下、
の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の成分の鋼を連続鋳造し、得られた鋼片を熱間圧延前に1150℃以上1250℃未満の加熱温度T1(℃)にて加熱後、1000℃以上で30%以上の圧下率を有する圧下に引き続いて30s以上保持する圧延を1パス以上実施し、熱間圧延の総圧延率96%以上として得られた熱延板をT1−100℃以上T1℃以下の温度で焼鈍して、しかる後に冷延を実施し、最終焼鈍を1000℃〜1100℃にて実施することを特徴とする成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
- 請求項5に記載の冷延は、1150℃以上1250℃未満の加熱温度T 1 −100℃以上T 1 ℃以下の温度での中間焼鈍を実施するものであることを特徴とする成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
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