JPS60216984A - 耐食性の優れた高強度、高靭性ステンレスクラツド鋼板の製造方法 - 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】 この発明は、合せ材がオーステナイト系ステンレス鋼ま
たは二相系ステンレス鋼からなシ、母相が低炭素鋼また
は低合金鋼からなるステンレスクラッド・鋼板の製造方
法に係り、詳しくは、圧延法によシ、２枚の母材と２枚
の合せ材とからなるサンドインチ型組立スラブから、耐
食性の優れた高靭性、高強度ステンレスクラツド鋼板を
製造するステンレスクラツド鋼板の製造方法に関するも
のである。

クラツド鋼板は、その価格が、単身のオーステナイト系
ステンレス鋼板又は二相系ステンレス鋼板と比較して安
価なため、徐々にこれらの代替品として拡販される方向
にある。

これらクラツド鋼板においては、耐食性は合せ材で、強
度、靭性は母材で確保するのが一般的であるが、従来技
術の圧延法によるクラツド鋼板の品質面についてみると
、合せ材との接着強度を確保するための製造上の制約、
ステンレス鋼等合せ拐に優れた耐食性を賦与するための
製造上の制約等から、母材の強度、靭性は、単身の低炭
素鋼乃至低合金鋼のそれに比較して′劣る。また、合せ
材たるオーステナイト系ステンレス鋼、二相系ステンレ
ス鋼も同様の理由等から、耐食性がこれら単身の鋼板と
比較して劣る。そのために、従来のクラツド鋼板を、高
強度、高靭性、高耐食性が要求されるような用途、例え
ば高耐食性が要求されるようなラインパイプに用いるク
ラッドパイプ等に適用するには問題がある。

そこで、これらの問題点の解決法として、制御圧延によ
るクラツド鋼板の製造方法または溶体化処理型クラツド
鋼板の製造方法が検討されている。

前者は、母材と合せ材を重ね合せて圧延し、クラツディ
ングするに際し、母材のオーステナイト未再結晶温度域
で実質的な累積圧下を行う所謂制御圧延によって、母材
である低炭素鋼または低合金鋼の高強度化、高靭化をは
がシ、これを介して前記のごとくクラツド鋼板の高強度
化、高靭性化を達成せんとするものである。

しかし、この制御圧延にょシ高強度化、高靭性化するに
は、未再結晶温度域のしかも８５０℃以下といつだ低温
度域で相当高い累積圧下を行う必要があり、これにつれ
て仕上り温度も必然的に低くなってくる。このことは、
必然的に同月と合せ材との接着強度を確保するために必
要な、よシ高温域での圧下が不足することを意味するだ
けでなく、８５０℃未満で圧下を加えると合せ祠がオー
ステナイト系ステンレス鋼であるときは、その炭素含有
量にもよるが、Ｃｒ炭化物の誘起析出を招き、まだ二相
系ステンレス鋼にあってはσ相の析出を招き、これらの
析出にょシフラッド鋼板の耐食性が劣化する。

また、制御圧延後の冷却は空冷となるため、圧延開始前
に組立スラブをＣｒ炭化物が十分に固溶する温度に加熱
しておいても、圧延後の冷却過程で一度固溶したＣｒ炭
化物が再析出する危険性がある。

特に、２枚の母材間に分離剤を中心にして対称的に配し
た２枚の合せ材を挿入してなるサンドイッチ型組立スラ
ブを圧延する（即ち２枚のクラツド鋼板を同時に得るよ
うな）場合には、圧延中及びその後の冷却の各時点にお
ける板厚は通常のそれの２倍となることから、クラツド
鋼板の冷却速度は益々おそくなる傾向となり、Ｃｒ炭化
物の析出によるステンレス鋼の耐食性低下が問題となっ
てくる。

また、サンドインチ型組立スラブを用いるクラッド、鋼
板の製造においては、圧延段階各時点で板厚は通常のそ
れの２倍となるだめ、同一圧下値のもとでは各クラツド
鋼板にか＼る圧下量は−にしかならず、制御圧延による
強度、靭性の向上もそれ程期待できないことから、何ら
か別の対策を講する必要がでてくる。

後者の溶体化処理型クラツド鋼板の製造にあつイｒｒ＋
　Ｊ−箇加剖償曲七聞υ百トちス〜＋うも七　ｍ処決そ
の他の適宜の方法によシ母材と合せ材とがクラツディン
グされたクラツド鋼板を熱処理することにより所定の性
質を賦与せんとす乙方法になるが、合せ材であるステン
レス鋼の溶体化処理を主、たる目的としてその加熱温度
を選定すると、Ｃｒ炭化物を固溶させるだめ１０５０℃
以上の如き高温加熱が必要となってくる。母材はこのよ
うな高温に加熱されると、そのオーステナイト粒度が異
状に粗大化し、その靭性の劣化を招くとともに、冷却過
程において合せ材であるステンレス鋼のＣｒ炭化物が再
析出するのを防止する目的で急冷すると、母材は硬化し
て焼戻し処理が必要となってくる。

焼戻しを行えば母材は軟化するが、ステンレス鋼の鋭敏
化につながる。

一方、母材である低炭素鋼または低合金鋼の強度、靭性
改善を主たる目的としてその熱処理加熱温度を選定する
と、上に述べたところから明らかなように、ステンレス
鋼においてＣｒ炭化物の固溶が不十分となり、その耐食
性を十分に発揮しえないところとなる。

結局のところ、その加熱温度としては、両温度の中間を
とって、両特性とも充分な性質を発揮し得ぬところで妥
協し、また冷却も空冷を採用する以外に適当な手段がな
いのが現況である。

この発明は、上述の現状に鑑み、母材の靭性および強度
が優れると同時に合せ材の耐食性にも優れ、かつ、母材
と合せ材の接着強度が十分なステンレスクラツド鋼板の
製造方法を提供するもので、分離剤を挾んで配置された
オーステナイト系ステンレス鋼または二相系ステンレス
鋼からなる２枚の合せ材を、低炭素鋼重たは低合金銅か
らなる２枚の母材間に挿入してなる、サイドインチ型組
立スラブを圧延し、次いで前記分離剤の部分から剥離し
て、ステンレスクラツド鋼板を製造する方法において、
前記組立スラブを１０５０℃以上の温度に加熱し、次い
で前記組立スラブを、８５０〜９５０℃の温度域、３０
チ以上８０ｑ６未満の累積圧下率で、かつ、８５０℃以
上の仕上多温度で圧延し、その後直ちに、このようにし
て圧延された組立スラブを、２〜ｂ ける平均冷却導度で、４５０〜６５０℃の温度範囲まで
加速冷却し、しかる後に、このようにして加速冷却され
た組立スラブを放冷することに特徴を有する。

、この発明でオーステナイト系ステンレス鋼とは、ＪＩ
ＳＧ３６０１ステンレスクラッド鋼において合せ材とし
て適用されているステンレス鋼のう５オーステナイト系
であって、通常溶体化処理が必要とされる全てのステン
レス鋼を指す。また、二相系ステンレス鋼とは、ＳＵＳ
　３２９　Ｊ　Ｉの如く、フェライトとオーステナイト
の二相組織を有する全ての鋼を指す。これらステンレス
鋼合せ材の組成を概括すれば、Ｃ：０．１％以下、Ｓ１
’、　２　％以下、Ｍｎ：５％以下、Ｎｉ：６−５０％
、Ｃｒ：、１０〜３０％、Ａｌｌ！　：　１　％以下、
残部：鉄及び不可避不純物（以上重量％）からなるもの
を基本組成とし、必要に応じて更に、Ｔ１：２％以下、
Ｎｂ：２％以下、Ｃｕ：４、−戸以下、Ｍｏ：１０％以
下の１種又は２種品上−を含有する。

また、炭素鋼乃至低合金鋼とは、同じくＪｌｓＧ３６０
’ｌに母材として適用される材料として掲げであるもの
を包含するが、特に溶接性、強度、靭性を考慮すると、
その組成は次の如くになる。Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ
：　０．０５〜０．７％、Ｍｎ二〇、２０〜３．００％
、Ｓｏｔ、Ａｎ　：　０．０　’ｉ’％以下、残部：鉄
及び不可避不純物（以上重量％）からなるものを基本組
成とし、必要に応じて更に、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｖ
：０．３０％以下、Ｚｒ：　０．２０％以下、Ｔ１：０
．３０％以下、Ｔａ：　０．１０％以下、Ｂ：０．００
２％以下、Ｍｏ：１．５％以下、Ｃｕ：１％以下、Ｎｉ
：’１０チ以下の１種又は２種以上を含有した組成を有
する。

この発明においてクラツド鋼板を製造するに際してサン
ドインチ型組立スラブを用いるのは、圧延中およびその
後の冷却過程において、母材である炭素鋼まだは低合金
鋼と合せ材であるステンレス鋼とは熱膨張率が大幅にこ
となることから、クラツド鋼板には大きな歪みが生ずる
ことに対処するためである。すなわち、分離剤をはさん
で上下１対の合せ材および母材を一体のものとして圧延
及び加速冷却することによシ熱膨張率の差による歪みの
発生を極力抑制するだめである。

前記組立スラブの加熱温度を１０５０℃以上とするのは
、合せ材であるステンレス鋼にＣｒ炭化物を士、２分に
固溶させるだめであって、これ未満の加熱温度を採用し
た場合は、その後の工程をたとえこの発明の工程と同一
にしても、優れた耐食性を有するクラツド鋼板を製造す
ることはできない。

前記の加熱後、組立スラブに圧延を施すことになるが、
この圧延は、合せ材と母材との接着性、母料の強度、靭
性ならびに合せ材の耐食性に大きな影響を与えるもので
、圧延条件の設定は重要となる。この発明では、８５０
〜９５０℃の温度域での累積圧下率を３０−以上８０−
未満とし、しかも仕上多温度を８５０℃以上とする圧延
を行う。

ここで９５０℃以下の温度域での累積圧下率を規定する
のは、低炭素鋼または低合金鋼の未再結晶温度域におい
て圧下をかけることにより、母材のオーステナイトに一
定量以上の歪みを導入しフェライトへの変態核を多数生
じさせるためであって、これを超える温度域で圧下を加
えても再結晶によシ歪みが解消され、母材のフェライト
粒微細化には殆んど寄与するところがないためである。

また９５０℃以下の温度域における累積圧下が艶チ未満
では、オーステナイトに導入される歪みが少くてフェラ
イトの顕著な微細化はもたらされず、従って母材の高強
度、高靭性化は達成できない。

未再結晶温度域での累積圧下の増加は、母材の靭性、強
度の改善上は有効に作用するものの、母材と合せ材との
接着性の上からは、むしろ再結晶温度域で相当量の圧下
が必要で、これとの兼ね合い上、むやみに未再結晶温度
域での累積圧下を増すことは逆にマイナスである。その
ため、この発明では、９５０℃以下の累積圧下率を８０
チ未満とするものであって、この温度域での累積圧下率
を８０チ以上とすると、母材と合せ材との接着強度が不
十分となる。母材と合せ材との接着強度を十分なものと
するためには、再結晶温度域での圧下比を４以上様るよ
うに圧延することが望ましい。

なお、この発明において圧延仕上シ温度を８５０℃以上
とし８５０℃未満で圧下を加えないのは、単身の低炭素
鋼または低合金鋼における制御圧延において、この温度
域で大きな累積圧下を加えるのと対称的であるが、これ
はこの温度域で圧下を加、えることは母材に対しては有
利に作用するもの＼、合せ材のステンレス鋼においては
、Ｃｒ炭化物の誘起析出またはσ相の析出を招き、その
耐食性が劣化するだめである。

上記の圧延完了後直ちに圧延された組立スラブを４５０
〜６５０℃まで、母材の平均冷却速度で２〜ｂ が、このような条件の冷却は母材の強靭化および合せ材
に高耐食性を賦与する上に必要欠くべからざる要件であ
る。

この発明においては、既述のごとく、サンドインチ型組
立スラブを用いて圧延−冷却が行われるので、オープン
サンドインチ方式組立スラブを用いての場合に比べて板
厚が２倍となシ、冷却−速度がおそくなるから、この加
速冷却は不可欠である。

なお、この発明で圧延完７孝の加速冷却速度を母材の平
均冷却速度で規定するのは、クラツド鋼板において全体
に占める母材の比率が、合せ材のそれに比べて格段に大
きいためであシ、母材の冷却速度によって合せ材の冷却
速度もはソ把握しう′ると考えるためである。

先ず母材についてみると、８５０〜９５０℃の温度域で
所定の累、積圧下が加えられ、ある程度まで変形帯密度
が高められた未再結晶オーステナイトを、直ちに加速冷
却することによシ、フェライトへの変態が一斉に開始す
ることになり、この結果、微細なフェライト・パーライ
トを主体とする組織となる。この加速冷却は、少くとも
６５０℃まで行なう必要があるのであって、加速冷却時
の平均冷却速度が２℃／冠未満または加速冷却停止温度
が６５０℃を越えるときは、上記の効果が得られない０ この加速冷却速度および加速冷却停止温度は、合せ材の
耐食性確保上からは、それぞれ大きければ大きい程、低
温まで加速冷却すればする程好ましいが、母材の性質を
優れたものとする点から制限を受ける。

すなわち、加速冷却速度が３０℃／就を超えるときまた
は４５０℃未満まで加速冷却するときには、母材にマル
テンサイト組織が生じて靭性が劣化する。から、避けな
ければならない。

合せ材であるオーステナイト系ステンレス鋼または二相
系ステンレス鋼については、Ｃｒ炭化物の析出には、４
５０℃よシ高い温度域の徐冷が問題となるから、圧延完
了後は直ちに加速冷却して、少くとも６５０℃まで、好
ましくは５５０℃以下まで急速に冷却する必要がある。

また、この加速冷却速度としては母材の平均冷却速度で
２℃／　Ｓｅｃ未満では合せ材の耐食性が芳しくなく、
２℃／ｓｅｃ以上とする必要がある。従って、上述のよ
うな加速冷却を行なうことは、合せ材の徐冷によるＣｒ
炭化物の析出防止および耐食性向上にも有利に作用する
。

加速冷却停止後、組立スラブは放冷され、分子ノ（［剤
の部分から剥離してクラツド銅板を得る。

次に、この発明を実施例によシ説明する１、第１表に示
す成分を含有する３種類のステンレス鋼合せ材と３種類
の母材とを適宜組合せてなる２枚の母材間に２枚の合せ
材を挿入したサンドインチ型組立スラブから、第１図、
第２図、第３図および第４図の温度曲線を有する製造プ
ロセスＩ。

■、■および■によシスチンレスクラツド鋼板を製造し
た。

第１図に示す製造プロセスＩは通常圧延型プロセスで、
圧着圧延後空冷するのみで、母材のオーステナイト未再
結晶温度域での圧下を行なわないものである。第２図に
示す製造プロセス■は制御圧延型プロセスで、圧着圧延
後、母材のオーステナイト未再結晶温度域での圧下（制
御圧延）を相当量行なうものである。第３図に示す製造
プロセス■は熱処理型プロセスで、圧着圧延、空冷に続
いて再度加熱、空冷して規準処理（溶体化処理）をする
ものである。第４図に示す製造プロセスＩＶは制御圧延
制御冷却型プロセスで、圧着圧延後、母材のオーステナ
イト未再結晶温度域での圧下を相当量行ない、次いで所
定の冷却速度で加速冷却（制御冷却）を行なうものであ
る。

第２表に、得られたステンレスクラツド鋼板１〜２０（
比較鋼板１−１．４および本発明鋼板１５〜２０）と製
造プロセスＩ〜ＩＹにおける条件を、そして第３表に、
上記クラツド鋼板１〜２０の剪断強度、粒界腐食試験結
果および母材の機械試験結果を示す。なお、ＳＵＳ　３
２９Ｊ−１である合せ材Ｃを用いた比較鋼板５、本発明
鋼板１９の場合、ストラウス試験では差がでないので、
粒界腐食試験はヒューイテストを行なった。

比較鋼板ｌは、第１図の通常圧延型プロセス■により製
造したもので、圧着圧延のみである。圧延完了板厚は３
０ｍｍで、製品板厚は１５ｍ、になる。

圧延の仕上り温度が１０００℃で、母材のオーステナイ
ト未再結晶温度域で何らの圧下が行なわれていないため
、母料の強度、靭性が芳しくないだけでなく、圧延完了
後放冷されているために、合せ材の耐食性も劣っている
。

比較鋼板２〜７は、第２図の制御圧延型プロセス■によ
シ製造したものである。いずれも母材のオーステナイト
未再結晶温度域で相当量の累積圧下が行なわれているこ
とから、ｙ、ｓ　（降伏強度）、Ｔ、Ｓ（引張強さ）が
向上している。

特に８５０℃以下の温度域で５０％の累積圧下を行い、
７５０℃で仕上げた比較鋼板４，５ではＴ、Ｓ　も優れ
衝撃特性も優れたものとなっている。

しかしながら合せ材の耐食性は、Ｃｒ炭化物の析出によ
シいずれも劣ったものとなっている。比較鋼板４では、
Ｃｒ炭化物の誘起析出、比較鋼板５のでは、合せ材Ｃの
二相系ステンレスのσ相の析出による耐食性の劣化、お
よび脆化も重畳してくる。

比較鋼板６は９００℃以下の温度域で８０％の強制御圧
延を行った場合で、母相の強度、靭性はｉｆｆずのレベ
ルにあるが、母材のオーステナイト再結晶温度域での圧
下が不足となるため、母材と合せ材の接着強度が著しく
低い。

比較鋼板マは厚物クラツド鋼板で、合せ材としては５ｔ
ｙｓ　３０４Ｌ　（合せ板ｂ）を用いているにもかかわ
らす圧延完了後の板厚が、３０龍の場合に比べて圧延彷
の冷却速度がかなりおそくなることから耐食性が劣シ、
また母材の強度、靭性も芳しくない。

比較鋼板８〜１１は、第３図の熱処理型プロセス■によ
シ製造したものである。すなわち、比較鋼板ｌと同様、
仕上多温度を１ＯＯｏ℃とする圧着圧延によりクラツデ
ィングを行ない、かくして得られたクラツド鋼板を、９
７０℃または９１０℃に再加熱し、空塔する規準処理（
溶体化処理）を行なったものである。

比較鋼板８〜１１は、母材の強度、靭性が劣るだけでな
く、合せ材の耐食性も芳しく乃い。規準温度を低目に選
定すると、母材靭性は若干改善されるが、合せ材の耐食
性はむしろ悪化する傾向を示す。

比較鋼板１２〜１４は、第４図に示す制御圧延−制御冷
却型プロセス■により製造したもので、母材のオーステ
ナイト未再結晶温度域で実質的な累積圧下圧延を行ない
、かつ、この圧延後に加速冷却を行なっている。しかし
、圧延条件または加速冷却条件が、この発明の条件と異
なるものである。

このうち比較鋼板１２．１３は、この発明で規定する仕
上多温度未満の温度域で圧下を行った例であシ、母材の
強度、靭性および母材と合せ材の接着強度は申し分ない
が、Ｃｒ炭化物の誘起析出によシ合せ材の耐食性に問題
がある。比較鋼板１４は、圧延完了後の加速冷却速度が
不十分な場合で、前二者に比べて母材の靭性が劣ると共
に合せ材の耐食性に問題がある。

本発明銅板１５〜２０は、比較鋼板１２〜１４と同様に
第４図の制御圧延−制御冷却型プロセスＩＶによシ製造
したものであるが、比較鋼板１２〜１４とは、圧延条件
または冷却条件が異なる。すなわち、本発明鋼板１５〜
２０は、８５０〜９５０℃の温度域、３０チ以上８０％
未満の累積圧下率で、かつ、８５０℃以上の仕上多温度
という圧延条件内で圧延し、平均冷却速度２〜ｂ ℃の温度まで加速冷却という冷却条件内で冷却したもの
である。

本発明鋼板１５〜２０は、いずれの試験においても母材
の強度、靭性が優れていると共に合せ材の耐食性も十分
で６．Ｄ、母材と合せ材の接着強度も十分なものとなっ
ている。厚物クラツド鋼板である本発明鋼板２０におい
ても、比較鋼板７とは異な−シ、母材の強度、靭性、合
せ材の耐食性とも一段と向上しているのがわかる。

以上の実施例からも明らかなように、この発明の製造方
法によれば、母材の靭性および強度が優れると同時に合
せ材の耐食性にも優れ、かつ、母材と合せ材の接着強度
が十分なステンレスクラツド鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、通常圧延型の製造プロセスの温度曲線を示す
グラフ、第２図は、制御圧延型の製造プロセスの温度曲
線を示すグラフ、第３図は、熱処理型の製造プロセスの
温度曲線を示すグラフ、第４図は、制御圧延−制御冷却
型の製造プロセスの温度曲線を示すグラフである。 第１図 第３図 時間 第２図 第４図 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 分離剤を挾んで配置されたオーステナイト系ステンレス
   鋼または二相系ステンレス鋼からなる２枚の合せ材を、
   低炭素鋼まだは低合金鋼からなる２枚の母材間に挿入し
   てなる、サンドインチ型組立スラブを圧延し、次いで前
   記分離剤の部分から剥離して、ステンレスクラツド鋼板
   を製造する方法において、前記組立スラブを１０５０℃
   以上の温度に加熱し、次いで前記組立スラブを、８５０
   〜９５０℃の温度域、３０４以上８０チ未満の累積圧下
   率で、かつ、８５０℃以上の仕上多温度で圧延し、その
   後直ちに、このようにして圧延された組立スラブを、２
   〜ｂ ける平均冷却速度で、４５０〜６５０℃の温度範囲まで
   加速冷却し、しかる後に、このようにして加速冷却され
   た組立スラブを放冷することを特徴とする、耐食性の優
   れた高強度、高靭性ステンレスクラツド鋼板の製造方法
   。