JP5560578B2 - 加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
(a)Nb(C,N)のクラスター化を抑制する。
(b)TiNを核として主として炭化物を粗大に複合析出することで母相の高純度化、微細な析出物の生成を抑制する。
(c)さらに、微細な析出をしやすいNbNもTiNとの複合析出物の生成により抑制されるため鋼が軟質となる。
(d)母相が高純度化し、析出物が粗大に持ちきたされるため再結晶温度が低温化し、焼鈍温度の低温化、普通鋼ライン(CAL;Continuos Annealing Line)通板など製造性の向上も期待できる。
1.鋼組成が、質量%で、C:0.02%以下、Si:0.5%以下、Mn:1.5%以下、Cr:11〜23%、P:0.06%以下、S:0.03%以下、Al:1.0%以下、N:0.015%以下、Nb:0.50%以下、Ti:0.005〜0.10%以下、更に11<(Nb+Ti)/(C+N)、5≦(Nb/Ti)≦25を満足し、残部がFe及び不可避的不純物で、フェライト地組織はJISG0552切断法による結晶粒度番号が6.0以上であり、該地組織中にTi化合物を主体とする析出物を有し、該析出物はその径が1.0μm以上のものは、平均径が5.0μm径以下で、存在密度が1.0x102個/mm2〜8.0x105個/mm2であることを特徴とする加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
2.鋼組成に、更に、質量%で、V:0.4%以下、Zr:0.4%以下の1種または2種を含有することを特徴とする1に記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
3.鋼組成に、更に、質量%で、Mo:3.0%以下を含有することを特徴とする1または2に記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
4.鋼組成に、更に、質量%で、Cu:0.05〜1.0%、Co:0.05〜0.2%、Ni:0.05〜2.0%の1種または2種以上を含有することを特徴とする1乃至3の何れか一つに記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
5.鋼組成に、更に、質量%で、Ca:0.0007〜0.0030%を含有することを特徴とする1乃至4の何れか一つに記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
6.鋼組成に、更に、質量%で、B:0.0005〜0.010%を含有することを特徴とする1乃至5の何れか一つに記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
7.1乃至6の何れか一つに記載の鋼組成を有するスラブを、1000〜1200℃×1時間の条件で加熱後、仕上げ温度:750〜950℃、巻取り温度:650〜850℃で熱間圧延し、800〜1100℃の熱延板焼鈍後、酸洗し、その後、冷間圧延により所望の板厚とした後、850〜1150℃の再結晶焼鈍を施すことを特徴とする、加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板の製造方法。
C:0.02%以下
Cは、鋼中に固溶状態で存在すると伸び、r値を劣化させるため、製鋼工程で可能な限り除去することが望ましい。また、Cは、靱性、加工性を低下させるだけでなく、自動車の排気系部材に適用する場合に特に重要な溶接部の鋭敏化特性を低下させ、耐食性を損なうので含有量は低い程望ましい。本発明では、固溶Cは、後述するTiおよびNbにより炭化物として固定するが、C含有量が0.02%を超えると、固溶Cを固定するためのTi、Nb量が多くなりr値、伸び等加工性が低下するため、0.02%以下とする。
Siは、本発明における重要な元素の一つで、固溶強化で鋼を強化し、スピニング加工性および靱性を低下させる。また、SiはTiNの溶解度積に影響を及ぼし、添加量が多くなるとTiNの析出を促進するため、0.50%以下、より好ましくは0.30%以下とする。
Mnは、MnSを形成して熱間加工性に有害なSを無害化する。Mn含有量が1.5%を超えるとその効果が飽和し、またMnの固溶強化による伸びの劣化が大きくなるため、1.5%以下とする。
Pは、強度を高めるのに有効な元素であるが、粒界に偏析しやすく、Bを含有した場合には、Bの粒界強化作用を低減させ、溶接部の耐二次加工脆性を劣化させる。また、加工性や靭性、高温疲労特性も劣化させる傾向があるので、低い方が望ましく0.06%以下とする。しかし、過度に低減すると製鋼コストの上昇を招くので、好ましくは0.01%〜0.03%に制限する。
Sは、不純物元素であり、鋼板の成形性を劣化させ、また、耐食性を劣化させるので、製鋼工程でできるだけ低減することが望ましい。しかし、Pと同様、過度に低減することは製鋼コストの上昇を招くため、特性との兼ね合いも考慮し、0.03%以下、好ましくはMnやTiで固定できる0.01%以下とする。
Crは、自動車用排気管として必要な耐熱性、耐酸化性および耐食性の向上に有効な元素であり含有量が11%に満たないと十分な耐食性が得られず、一方、23%を超えると靱性、加工性が低下するので、11〜23%とする。
Alは、製鋼における脱酸剤として、0.01%以上の添加が必要である。しかし、Al含有量が1.0%を超えると固溶強化による伸びの低下が起こる。さらに、過度の添加はAlNやAl2O3他の介在物を生成し、表面外観および耐食性を劣化させるため、1.0%以下とする。
Nは、本発明で重要な元素の一つである。Tiの添加により溶鋼中または凝固初期過程の高温温度域でNaCl(B1)型結晶構造を有するTiNを形成する。TiNはその後の製造過程でNb系の炭窒化物、Ti炭化物の生成核として作用し、これらと複合析出物を形成して、鋼のマトリックスの高純度化、析出物の粗大化による析出強化能低減、再結晶温度の低温化が図られる。
Nb、Tiは、本発明で最も重要な元素である。Nbは鋼中の炭素、窒素と炭窒化物を形成して固溶CおよびNを低減し、Crの炭窒化物形成を抑制、鋭敏化を抑制するとともに延性、靱性、溶接性および耐食性を高める上で有用な元素である。
1.図9、10はTiNを核とした複合析出物のSEM画像、図11は図10に示したTiNのEPMAによる元素マッピング像で(a)はNb、(b)はTi,(c)はC,(d)はFeの分析例を示す。図12は図10に示したTiNを核とした複合析出物の模式図を示している。TiNの周囲(エッジ部分)にNbC、TiCが複合析出しており、エッジ部への応力集中を緩和する。尚、図9に示したSEM画像は、微量電流計付き定電位電解装置を用い、非水溶性電解液(10%AA液)中で定電位電解エッチングするspeed法(Selective Potentio−static Etching by Electrolytic Dissolutionの略)で析出物を現出させて観察した画像である。
2.Ti単独鋼に比べTiNサイズが小さく、ストリンガー(粗大TiNに起因した擦り傷)や亀裂の発生・伝播の起点になると考えられる粗大(5μm以上)析出物を抑制できる。
3.また、Nb−Ti複合添加ではNb単独添加鋼に比べ、1〜3μm程度のTiN周囲にNbおよびTi系炭化物が複合析出しているので、微細かつ板状のNbN析出を抑制することができる。その結果、マトリックス中の微細析出物が低減し、析出強化能の低減により軟質化が期待される。
4.また、析出物を比較的等方的な形状で粗大に制御できるので、再結晶温度の低減も期待できる。
本パラメータ式は、Ti,Nb系炭窒化物形成によるC,Nの固定、特に溶接部でのCr炭化物析出に起因した鋭敏化を抑制するもので、11<(Nb+Ti)/(C+N)とする。
本パラメータ式は、Ti,Nb複合添加鋼においてTiNを微細に析出させるために規定する。Nb/Tiが5未満では、複合析出物の核となるTiNが粗大になりスピニング加工性の低下をまねく。 25を超えると複合添加の材質改善効果が十分得られないため、5≦(Nb/Ti)≦25とする。
V,Zrはいずれも炭化物形成により鋼中の固溶炭素の無害化を目的として添加される。これら元素の添加により耐食性や深絞り性(r値)を向上させる効果を有しており、単独、もしくは複合して添加する。
Moも、Cu同様、耐食性の改善に有効な元素である。しかしながら、3.0%を超えて添加すると、スピニング加工性が低下するだけでなく、オーステナイト相の安定性が低下し、特に溶接熱影響部の靱性が低下するため、3.0%以下とする。なお、スピニング加工性と耐食性の両立という観点からは 0.1〜1.0 %の範囲が好適である。
Cu、Co、Niは、耐食性、特に耐硫酸溶液中における耐食性を向上させる。しかしながら、Cu:1.0%、Co:0.2%、Ni:2.0%超えて添加すると、熱間圧延等における熱間割れのおそれが生じる。
Caは、微量の添加により、Ti添加鋼の連続鋳造の際に発生しやすいTi系介在物によるイマージョンノズルの閉塞を防止する効果を有する。0.0007%を超えないとその効果は少なく、一方、0.0030%を超えると耐食性を著しく低下させる。好ましくは、0.0010〜0.0015%である。
Bは、焼入れ性の向上を通じて特に溶接熱影響部の靭性改善に効果がある。しかしながら、含有量が0.0005%未満ではその効果に乏しく、一方0.01%を超える添加では、硬化が大きくなり、母材、溶接熱影響部とも、じん性および加工性が損なわれるため、0.0005〜0.010%とする。
1.母相フェライト組織
本発明では、ミクロ組織の母相フェライト組織は、JISG0552切断法による結晶粒度番号が6.0以上のフェライト単相組織とする。
本発明では、スピニング加工や難成形時に亀裂の発生と伝播の起点となるTi化合物を主体とする析出物の大きさ及び密度を制限する。具体的にはTiNを主体とする(TiNおよびTiCなどの複合炭化物が主)介在物、さらにNb系析出物に起因した繊維状の集合体およびNb系を主体とした複合析出物を平均径が5.0μm以下で、析出物の存在密度:1.0x102個/mm2〜8.0x105個/mm2以下の、1μm径以上の炭窒化物およびその集合体と規定する。ここで径とは(長径+短径)/2とする。
2 スピンドル
3 把持機構
4 成形ローラ群
4a、4b、4c 成形ローラ
5 回転台
6 基台
7 把持機構
8 移動テーブル
9 モータケース
11a ハウジングの本体部
11b ハウジングのコーン部
11c ハウジングの接続部
Claims (6)
- 鋼組成が、質量%で、C:0.02%以下、Si:0.5%以下、Mn:1.5%以下、Cr:11〜23%、P:0.06%以下、S:0.03%以下、Al:1.0%以下、N:0.015%以下、Nb:0.50%以下、Ti:0.043〜0.10%以下、Ni:0.05〜2.0%、更に11<(Nb+Ti)/(C+N)、5≦(Nb/Ti)≦25を満足し、残部がFe及び不可避的不純物で、フェライト地組織はJISG0552切断法による結晶粒度番号が6.0以上であり、該地組織中にTiNを主体とする析出物を有し、該析出物はその径が1.0μm以上のものは、平均径が5.0μm径以下で、存在密度が1.0x102個/mm2〜8.0x105個/mm2であることを特徴とする加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
- 鋼組成に、更に、質量%で、V:0.4%以下、Zr:0.4%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に記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
- 鋼組成に、更に、質量%で、Mo:3.0%以下を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
- 鋼組成に、更に、質量%で、Cu:0.05〜1.0%、Co:0.05〜0.2%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の何れか一つに記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
- 鋼組成に、更に、質量%で、Ca:0.0007〜0.0030%を含有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
- 鋼組成に、更に、質量%で、B:0.0005〜0.010%を含有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに記載の加工性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
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