JPH04272132A - 加工性の良好なオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工性の良好なオース
テナイト系ステンレス鋼の製造方法、特に自動車用フレ
キシブル管用に最適な耐熱性および耐食性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年における自動車用材料の進歩には目
覚ましいものがあり、使用環境の変化、自動車に対する
要求が苛酷となってきた今日的状況下からは、更に適切
な材料の開発が求められている。ところで、北米などの
寒冷地にあっては冬季に道路の凍結を防止のために薬剤
を散布することがあり、これがいわゆる自動車に対する
塩害として知られ、自動車用の耐食性改善の大きなテー
マとなっている。特に、自動車の排気ガスをエンジンか
らマフラー部に案内するいわゆるフレキシブル管の場合
、塩害による腐食が問題となるばかりでなく、高温排気
ガスで加熱されるとともに厳しいコルゲート加工が行わ
れるため、さらに加工性および耐熱性が要求される。

【０００３】そのようなフレキシブル管を例にとって以
下説明する。現在まで上述のようなフレキシブル管には
、オーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。 図１は、自動車排気系装置の略式説明図であって、フレ
キシブル管１０は振動および機械的衝撃を緩和するため
に蛇腹状にコルゲート加工されている。図中、符号１１
はエキゾーストマニホルド、１２はフロントパイプ、１
３はコンバータ、１４はセンターパイプ、１５はマフラ
ー、そして１６はテールパイプである。

【０００４】フレキシブル管は、このように一旦パイプ
に加工されてから蛇腹状に成形加工されるため、フレキ
シブル管用材料に要求される性質としては、次のような
特性が挙げられる。 ■耐スプリングバック性として、フレキシブル管に加工
前の板材としては降伏応力（ＹＳ）　が２４．５ｋｇｆ
／ｍｍ２　以下、パイプとしては３０．０ｋｇｆ／ｍｍ
２　以下が要求される。これを超えるとフレキシブル管
加工時のスプリングバックの作用で寸法精度に問題が生
じる。 ■成形性としてフレキシブル管に加工前の板材としては
伸び５８％以上、パイプとしては５０％以上が要求され
る。 これより少ないとフレキシブル管加工時に成形性が不足
し、割れ等の問題が発生する。 ■耐熱性としては、８００　℃以上の高温下で耐酸化性
が要求される。この耐熱性が低いと排ガス熱の高温酸化
でフレキシブル管の寿命が短くなる。 ■耐食性としては、融雪塩環境下での耐錆性と、結晶粒
度でＧ．Ｓ．５．５　以上の発揮されるような耐粒間腐
食性が求められている。 現在、かかる特性を全て満足する材料はなく、通常は、
加工性などの点で問題があるが、ＳＵＳ３０４などのオ
ーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、かか
るオーステナイト系ステンレス鋼は、高価であるばかり
でなく、今日求められている強度水準ばかりでなく成形
精度の要求をも満足させることはできなくなっている。 ここに、本発明の目的は、上述のような問題点のない、
従来のオーステナイト系ステンレス鋼に比較して、加工
性、耐熱性および耐食性に優れ、例えば自動車用のフレ
キシブル管用材料として適するオーステナイト系ステン
レス鋼の製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、耐食性に優
れた安価な材料という点から、特開昭６３−２１３６４
３号に開示されている塩化物共存下での耐高温腐食性に
優れたステンレス鋼に着目し、特に加工性の改善法につ
いて検討を重ねたところ、従来は高温延性および加工性
の観点から溶体化処理を行っていたが、むしろ従来の常
識とは反対に、特定組成範囲に鋼組成を限定すれば、連
続焼鈍処理を行い、そのときの熱処理条件を制限するこ
とにより、前述のような機械的特性がいずれも満足され
ることを知り、本発明を完成した。

【０００７】よって、本発明は、重量％で、Ｃ　：　０
．０３％以下、　　　Ｓｉ：　１．０〜６．０　％、　
　　　Ｍｎ：　２．０　％以下、Ｐ：　０．０４　％以
下、　　　Ｓ　：　０．００５％以下、　Ｃｒ：　１０
．０〜２０．０％、Ｎｉ：　１０．０〜３０．０％、　
Ｍｏ：　０．５〜５．０　％、残部実質的にＦｅ、より
成る組成を有する鋼を、熱間圧延および冷間圧延を行い
、次いで最終熱処理を焼鈍温度１０８０〜１１２０℃で
在炉時間１．０　〜３．０　分間、より好ましくは１．
５　〜２．６分間の連続熱処理を施し、次いで強制冷却
することを特徴とする、加工性の良好なオーステナイト
系ステンレス鋼の製造方法である。

【０００８】本発明の好適態様によれば、上記鋼組成は
次のようにさらに制限される。Ｃ　：　０．０２％以下
、　　　Ｓｉ：　３．５〜５．０％、　　　　Ｍｎ：　
２．０　％以下、Ｐ：　０．０４　％以下、　　　Ｓ　
：　０．００５％以下、　　　　Ｃｒ：　１４．０〜１
６．０％、Ｎｉ：　１４．０〜１６．０％、　Ｍｏ：　
０．５〜２．０　％、残部実質的にＦｅ。

【０００９】ここで、本発明において熱間圧延および冷
間圧延は慣用のものであってよく、特に制限されない。 本発明よれば、板材として降伏応力（ＹＳ）が２４．５
　ｋｇｆ／ｍｍ２以下および伸び５８％以上、パイプと
しては降伏応力（ＹＳ）が３０ｋｇｆ／ｍｍ２　以下お
よび伸び５０％以上であり、結晶粒度でＧ．Ｓ．５．５
　以上である加工性の良好なオーステナイト系ステンレ
ス鋼が製造される。

【００１０】

【作用】次に、本発明において鋼組成および加工条件を
上述のように制限した理由について述べる。Ｃ　：Ｃの
過度の添加は耐食性、特に高温耐食性を害するので、上
限を０．０３％とした。加工性の面からは０．０２％以
下が好ましい。 Ｓｉ：Ｓｉは、加工性確保のためにはより少ないのが好
ましいのであるが、本発明にあっては高温耐食性を同時
に満足しなければならないため、Ｓｉは１．０　〜６．
０　とかなり多く添加している。そのため、本発明にあ
っては加工性確保のために低Ｃ化、高Ｎｉ化を行ってい
る。

【００１１】Ｍｎ：Ｍｎ　は、鋼の熱間加工性を確保す
るために添加するが、２．０　％を超えて添加すると、
耐食性が劣化するため、２．０　％以下とする。Ｃｒ：
Ｃｒ　は、特に融雪剤を散布した道路上でのように塩化
物イオンの存在する環境下で使用される場合に高温耐食
性を改善するのに有効であり、本発明にあっては１０〜
２０％添加する。 Ｎｉ：Ｎｉ　も、Ｃｒと同様に高温耐食性を改善するの
に有効であり、Ｃｒの添加量を考慮して本発明では１０
〜３０％の範囲で添加する。

【００１２】Ｍｏ：Ｍｏ　は、フレキシブル管が遭遇す
るような苛酷な腐食環境下において優れた高温耐食性を
確保するために添加する。しかし、多量に添加すると材
料として高価になるばかりでなく、加工性の劣化も見ら
れるため、本発明にあっては０．５　〜５．０％に制限
する。その他、不純物としてＰ　およびＳ　が含まれる
が、耐食性および加工性を考えると、それぞれ０．０４
％、０．００５　％以下が好ましい。

【００１３】このような鋼組成を有する鋼は、慣用手段
に従って熱間圧延および冷間圧延を行い、次いで１０８
０〜１１２０℃の温度に在炉時間１．０　〜３．０　、
好ましくは１．５　〜２．６　分間の連続焼鈍処理を行
う。この条件以外では結晶粒が粗大化し、加工性が劣化
する。この焼鈍後はガス冷却等により強制冷却を行い炭
化物の析出を抑制する必要がある。

【００１４】特開昭６３−２１３６４３号公報に記載さ
れている発明にあっては、冷間圧延された材料は、溶体
化処理が行われている。しかし、そのように溶体化処理
を行うことは、粒間腐食を低減させるため結晶粒度を調
整することを目的とし、また加工性についても結晶粒度
という観点のみから調整するため降伏応力や伸びという
加工性の点で十分とは言えない。上記公報開示の方法の
ように、耐食性と加工性を結晶粒度の調整のみで充分で
あると考えている限り、本発明のように連続焼鈍処理を
行うという発想は導き出されない。特開昭６０−２３０
９６６号公報においても、冷間圧延後には加熱急冷によ
る溶体化処理を行っている。次に、本発明をその実施例
を参照しながらより具体的に説明する。

【００１５】

【実施例】表１に示す鋼組成を有する供試材を溶製し、
連続鋳造、熱間圧延、そして冷間圧延を経て、得られた
厚さ０．３５ｍｍの冷延材を表２に示す熱処理条件で連
続焼鈍次いでガス冷却による強制冷却を行った。焼鈍温
度と在炉時間とに対する特性変化を図２および図３にグ
ラフでまとめて示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】これらの結果から、焼鈍温度１０８０〜１
１２０℃×１．０　〜３．０　分の連続焼鈍処理次いで
行う強制冷却で加工性、耐食性そして耐熱性のいずれも
満足させることがわかる。従来の溶体化処理では所期の
特性確保は困難である。次に、このようにして得られた
供試材のうち焼鈍温度１１００℃の処理材について、耐
酸化性、耐食性および機械的性質の各特性評価試験を行
った。

【００１９】連続大気酸化試験：大気中で試験片を８０
０　℃〜１１００℃に２００　時間　　加熱して、その
ときの酸化増量を求め、耐酸化性を評価した。２．０ｍ
ｇ／ｃｍ２　以下を合格とした。繰返し大気酸化試験：
大気中で試験片を８００　℃および１０００℃に３０分
間加熱し、次いで空冷するサイクルをそれぞれ５００　
サイクルおよび６００　サイクル繰り返したときの試験
片の重量変化を測定した。

【００２０】繰返し耐食性試験：処理操作：　２時間加
熱→空冷→模擬融雪塩水浸漬を３回行い、１サイクルと
した。 加熱温度：　５００　℃、６５０　℃、７５０　℃模擬
融雪塩水濃度：　飽和濃度 繰返し数：　３　、５　、７　サイクル（７５０℃）７
　サイクル（５００℃、６５０　℃）結果は、一部表２
に示すとともに、図４ないし図８にグラフで示す。

【００２１】特に溶体化処理を行った従来例と比較すれ
ば分かるように、本発明によれば、従来例では満足され
なかった前述の各特性が同時に満足され、しかも安価な
手段でもってそれが達成されるのであって、本発明の実
用上の利益は大きい。

【００２２】

【発明の効果】このように、本発明によれば、安価な製
造手段が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造されるフレキシブル管の使用
態様の略式説明図である。

【図２】本発明における焼鈍温度と各機械的特性との関
係を示すグラフである。

【図３】本発明における在炉時間と各機械的特性との関
係を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例の結果をまとめて示すグラフで
ある。

【図５】本発明の実施例の結果をまとめて示すグラフで
ある。

【図６】本発明の実施例の結果をまとめて示すグラフで
ある。

【図７】本発明の実施例の結果をまとめて示すグラフで
ある。

【図８】本発明の実施例の結果をまとめて示すグラフで
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で、Ｃ　：　０．０３％以下、
   　　　Ｓｉ：　１．０〜６．０　％、　　　　Ｍｎ：　
   ２．０　％以下、Ｐ：　０．０４　％以下、　　　Ｓ　
   ：　０．００５％以下、　　　　Ｃｒ：　１０．０〜２
   ０．０％、Ｎｉ：　１０．０〜３０．０％、　Ｍｏ：　
   ０．５〜５．０　％、残部実質的にＦｅ、より成る組成
   を有する鋼を、熱間圧延および冷間圧延を行い、次いで
   最終熱処理を焼鈍温度１０８０〜１１２０℃で在炉時間
   １．０　〜３．０　分間の連続熱処理を施し、次いで強
   制冷却することを特徴とする、加工性の良好なオーステ
   ナイト系ステンレス鋼の製造方法。
2. 【請求項２】　　重量％で、Ｃ　：　０．０２％以下、
   　　　Ｓｉ：　３．５〜５．０　％、　　　　Ｍｎ：　
   ２．０　％以下、Ｐ：　０．０４　％以下、　　　Ｓ　
   ：　０．００５％以下、　　　　Ｃｒ：　１４．０〜１
   ６．０％、Ｎｉ：　１４．０〜１６．０％、　Ｍｏ：　
   ０．５〜２．０　％、残部実質的にＦｅ、より成る組成
   を有する鋼を、熱間圧延および冷間圧延を行い、次いで
   最終熱処理を焼鈍温度１０８０〜１１２０℃で在炉時間
   １．５　〜２．６　分間の連続熱処理により行うことを
   特徴とする、加工性の良好なオーステナイト系ステンレ
   ス鋼の製造方法。