TWI773342B

TWI773342B - 肥粒鐵系不鏽鋼

Info

Publication number: TWI773342B
Application number: TW110119086A
Authority: TW
Inventors: 福元成雄; 三平啓; 金子農; 井上宜治
Original assignee: 日商日鐵不銹鋼股份有限公司
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2022-08-01
Also published as: JP7395737B2; KR20230018458A; CN115885055B; JPWO2021246208A1; TW202208646A; WO2021246208A1; CN115885055A

Abstract

一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於：其化學成分以質量%計含有：C：0.001~0.02%以下、Si：0.02~1.5%以下、Mn：1.5%以下、P：0.040%以下、S：0.006%以下、Cr：10~25%、Al：0.01~0.20%、Ti：0.35%以下、Nb：0.70%以下、O：0.0005~0.010%、N：0.005~0.025%、Ca：0.0030%以下；含有CaO且最大徑2μm以上的夾雜物之中，於外周部伴隨有1種或2種以上M(C,N)且M(C,N)部之合計面積比例為40%以上的夾雜物，其個數比例為70%以上。M(C,N)表示元素M之碳氮化物，M是選自Ti、Nb、Cr之1種或2種以上之元素。

Description

肥粒鐵系不鏽鋼

發明領域本發明是有關於一種耐生鏽性優異的肥粒鐵系不鏽鋼。

發明背景一般而言，不鏽鋼由於是一種不經塗裝等而直接在素淨狀態下供於實用的鋼材，因而會有下述問題：於鋼材表面露出的CaS為起點而生鏽的問題。就CaS之生成機構而言，已知有下類型：在鋼液中晶析(crystallize out)的類型；以及，在凝固完成後鑄片加熱時等，含CaO夾雜物與母材所含之S進行反應而生成的類型。就前者之類型而言，近來年隨著精煉能力提升而變得能穩定達成低S化，因而漸漸不成問題；另一方面，就後者之類型而言，即使是現在也多半會有問題；就用以抑制此等之措施而言，已知的是透過控制熔煉條件來施行。

例如，文獻1(日本特開平5-339620號公報)揭露一種製造方法，可製造出耐鏽性優異的高Al不鏽鋼，該方法是透過將精煉結束時爐渣中CaO濃度控制在35%以下來抑制S朝CaO聚集，還將MgO濃度設為30%以下，藉此生成固相MgO，該固相MgO與CaS的晶格配性佳，而防止CaS易於析出。

文獻2(日本特開2012-184494號公報)及文獻3(日本特開2014-162948號公報)之特徵在於提供一種不太會生鏽的肥粒鐵系不鏽鋼，是進行精煉以使X值所示夾雜物組成的相關式之數值設定在預定以下，同時滿足[Ca]、[S]、[Al]、T.[O]所構成之式，藉此抑制CaS。

發明概要惟，上述技術中存在著無法解決的課題。

文獻1之技術由於必須使爐渣之CaO濃度在低量，故即使是高Al之成分系列，為了穩定進行脫氧就必須謹慎控制等，作業上的負擔會變重。另外，脫硫反應也容易變得不穩定，有時反而會生成CaS、其他硫化物而使耐鏽性惡化。

在文獻2及文獻3之技術中，關於爐渣組成或鋼液中Ca、S濃度的限制較多，會有精煉負擔增加導致成本提升的問題。

於是，本發明有鑑於上述現狀之問題點，其課題在於提供一種CaS少且耐生鏽性優異的肥粒鐵系不鏽鋼。

本發明是為了解決如上述之既存課題而完成者，其主旨如下所述。

[1]一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於：其化學成分以質量%計含有：C：0.001~0.02%、Si：0.02~1.5%、Mn：1.5%以下、P：0.040%以下、S：0.006%以下、Cr：10~25%、Al：0.01~0.20%、O：0.0005~0.010%、N：0.005~0.025%、Ca：0.0030%以下，並進一步含有下述一者或兩者：Ti：0.35%以下、Nb：0.70%以下，剩餘部分由Fe及不純物所構成；含有CaO且最大徑2μm以上的夾雜物之中，於外周部伴隨有1種或2種以上M(C,N)且M(C,N)部之面積率為40%以上的夾雜物，其個數比例為70%以上。

在此，M(C,N)表示元素M之碳氮化物；M是選自Ti、Nb、Cr之1種或2種以上的元素，亦可含有其他元素合計小於1%。

[2]如[1]所記載之肥粒鐵系不鏽鋼，其中，除了[1]所記載之化學成分之外，還含有下述1種或2種以上來取代前述Fe之一部分：以質量%計，V：2.0%以下、Zr：0.0050%以下、B：0.0001~0.0020%、Ga：0.010%以下；前述M(C,N)之元素M是選自Ti、Nb、Cr、V、Zr、B、Ga之1種或2種以上的元素。

[3]如[1]或[2]所記載之肥粒鐵系不鏽鋼，其更含有下述1種或2種以上來取代前述Fe之一部分：以質量%計，Mo：2.0%以下、Mg：0.0030%以下、REM：0.01%以下、Ta：0.001~0.100%、Ni：0.1~2.0%、Sn：0.01~0.50%、Cu：0.01~2.00%、W：0.05~1.00%、Co：0.10~1.00%、Sb：0.01~0.30%。

能提供一種肥粒鐵系不鏽鋼，其不太發生以含CaS之夾雜物為起點的生鏽。

本發明的實施形態以下，詳細說明本發明之內容。＜CaS的形成(鑄片階段)＞。

首先說明，建構出本發明所為之實驗。

CaS被認為是不鏽鋼中生鏽的起點；該CaS即使在鑄片階段即製鋼階段尚未存在，也仍會在下述階段生成：如前述般在熱輥軋前加熱鑄片時，母材中的S會擴散而與夾雜物中的CaO反應而生成。

在此調查了，鑄片加熱條件對CaS生成的影響。從具有各種成分之肥粒鐵系不鏽鋼鑄片切出樣品，並在大氣氣體環境下以1000~1300℃之條件加熱5分鐘~3小時，之後進行空冷，再切出適當剖面並進行研磨而加工成鏡面。

隨機選取最大徑5μm以上之夾雜物20個，並對其等使用EPMA進行元素濃淡分布分析，確認了CaS之生成狀況。結果瞭解到，加熱條件越是高溫且長時間，則CaS之生成就越顯著；又，即使在高溫下，以5分鐘左右之短時間是不會生成CaS。由此可知，就步驟中含有可引起CaS生成之加熱者來說，退火等短時間加熱是被排除在外的。

還瞭解到，長時間加熱之條件下，就[S]≦5ppm這般極低S的樣品而言，很少生成CaS；就非此情況([S]＞5ppm之情況)而言，則會出現下述情況：顯著生成CaS的夾雜物、與完全未生成CaS的夾雜物兩者存在於同一個樣品中。

進一步更詳細調查則瞭解到，就完全未生成CaS的夾雜物而言，碳化物、氮化物或者碳氮化物等是覆蓋於含有CaO的夾雜物周圍。可認為，如前所述，CaS是母材所含的S擴散並與夾雜物中的CaO反應而生成者，因此，藉由碳化物、氮化物或者碳氮化物覆蓋於夾雜物周圍來以物理方式阻斷S擴散，結果便能抑制CaS生成。

接著，針對含有CaO的夾雜物其外周部所存在之碳化物、氮化物或者碳氮化物進行調查後瞭解到，C,N以外之元素為Ti、Nb、Cr、V、Zr、B、Ga等。此等有時是接近純物質的組成，有時則是複數碳化物、氮化物固溶之狀態。因此，以下不區別碳化物、氮化物、碳氮化物，逕以M(C,N)來表示。如前述般，M並不僅限於1種，有時也會是2種以上。又，含有CaO的夾雜物外周部所存在之M(C,N)有時也會共存2相以上。＜夾雜物形態(加工後之階段(鋼板階段)與鑄片階段的比較)＞

接著針對夾雜物形態，就輥軋等加工後之階段與鑄片階段的關係進行調查。

觀察熱軋板、冷軋板(以下統稱「鋼板」)之夾雜物時，含有CaO的夾雜物其外周部雖伴隨有M(C,N)，但亦有未被覆蓋之情況。瞭解到，在這種夾雜物中會有下述情況：CaS顯著生成之情況與幾乎不生成之情況。如前所述，CaS由於是在鑄片加熱時生成，因此若在鑄片階段M(C,N)已覆蓋於含有CaO的夾雜物其氧化物部分之外周部，便不會生成CaS。由此可推定，就承受熱軋板、冷軋板等加工而變形後伴隨有M(C,N)之含有CaO的夾雜物而言，CaS顯著生成者，其在鑄片階段並未被M(C,N)所覆蓋；CaS幾乎不生成者，其則在鑄片階段已被M(C,N)所覆蓋。然而，即使是推定為在鑄片階段被M(C,N)所覆蓋者，由於在鋼板階段中，於夾雜物之外周部雖伴隨有M(C,N)，但會有未被覆蓋之情況，因而無法使用作為指示CaS幾乎不生成的指標。

於是，為了找出指示CaS幾乎不生成的指標，透過觀察鋼板階段中的夾雜物並進行檢討。

首先，就鑄片階段中含有CaO的夾雜物(參照圖4)而言，調查了下述兩個比例之關係：M(C,N)部8對夾雜物2之面積所佔比例、含有CaO的夾雜物其氧化物部分之外周部被M(C,N)覆蓋之比例(披覆率)的關係。調查則是隨機選擇含有CaO的夾雜物50個並使用光學顯微鏡針對其等拍攝照片，並以影像解析裝置進行評價。第1，測定含有CaO的夾雜物其氧化物部分之外周長及其與M(C,N)接觸之部分長，將部分長除以外周長後乘以100倍，藉此算出披覆率(%)。第2，測定含有CaO的夾雜物其面積(氧化物部分與M(C,N)部之合計面積)以及測定該夾雜物中M(C,N)所佔面積，將後者除以前者再乘以100倍，藉此算出M(C,N)部之面積率(%)。瞭解到：如圖1所示，M(C,N)對夾雜物之面積所佔比例(M(C,N)部之面積率(%))為40%以上時，披覆率大致為100%，含有CaO的夾雜物其氧化物部分之外周部幾乎被M(C,N)覆蓋。

就夾雜物而言，上述M(C,N)部之面積率若視為會從鑄片階段會延續至鋼板階段，則可使用鋼板階段中的M(C,N)部之面積率，來適用於指示CaS幾乎不生成的指標，亦即指示耐生鏽性的指標。於是，接著針對熱軋板及冷軋板，在觀察夾雜物後供應至鹽水噴霧試驗-JIS-Z-2371(以下，SST)而調查生鏽性。

在夾雜物之觀察上，如圖3所示，是將鋼板表面研磨成鏡面而作為以顯微鏡進行觀察的面。圖3記載：輥軋方向4、厚度方向5、板寬方向6、鋼板表面7；鋼板表面7為觀察面1。首先調查生鏽點之夾雜物徑後，瞭解到，就最大徑小於2μm之夾雜物而言，幾乎不會引起生鏽。於是在本發明中，將含有CaO且最大徑3為2μm以上之夾雜物2作為評價對象。然後，與前述鑄片階段同樣評價了M(C,N)部對夾雜物之面積(氧化物部分與M(C,N)部之合計面積)所佔比例(M(C,N)部之面積率(%))。進一步評價了M(C,N)部之面積率(%)為40%以上之夾雜物個數比例與生鏽性(SST)調查結果的關係。瞭解到：如圖2所示，M(C,N)部對夾雜物之面積所佔比例(M(C,N)部之面積率(%))為40%以上之夾雜物，其個數比例若為70%以上，則SST之評價為5以下而為良好；若為85%以上則更良好。

如上所述瞭解到：在鑄片階段中，含有CaO的夾雜物其氧化物部分之外周部被M(C,N)所覆蓋，藉此抑制鑄片加熱時CaS生成；以及，在鑄片階段中M(C,N)部之面積率若為40%以上，則在鑄片階段中，含有CaO的夾雜物其氧化物部分之外周部被M(C,N)覆蓋的比率高。還瞭解到：觀察輥軋等加工後鋼表面之夾雜物時，含有CaO且最大徑2μm以上的夾雜物之中，於外周部伴隨有1種或2種以上M(C,N)且M(C,N)部之面積率為40%以上的夾雜物，其個數比例若為70%以上，則SST之成績良好。

於是在本發明中規定：含有CaO且最大徑2μm以上的夾雜物之中，於外周部伴隨有1種或2種以上M(C,N)且M(C,N)部之面積率為40%以上的夾雜物，其個數比例為70%以上。＜鋼成分＞

如上所述，本發明是有關於控制夾雜物組成者，因此能適用於以一般方式製造的肥粒鐵系不鏽鋼。以下列示可適宜使用的成分範圍，但不受此限。 C：0.001~0.02%

C是用以抑制CaS生成的M(C,N)之成分；為了形成M(C,N)，其必須為0.001%以上，含有濃度越高，就越會生成M(C,N)而難以生成CaS。適宜是可含有0.003%以上。另一方面，過量含有時，會使加工性降低等，故設為0.02%以下。宜為0.015%以下。 Si：0.02~1.5%

Si由於會使N溶解度下降，因而是一種會促進M(C,N)生成的元素。就其他效果而言，其也是一種藉由促進脫氧而對脫硫亦很有效的元素；例如，由於能間接抑制凝固中生成CaS，因而是一種對於抑制CaS生成很有效的元素。為了展現出此等效果，必須為0.02%以上，宜添加0.05%以上。但是，添加大於1.5%時加工性會降低。尤其在加工性會成問題之用途上，宜設為1.0%以下。 Mn：1.5%以下

Mn是一種有助於脫氧的元素，故在添加Al前，其亦可添加來預脫氧。若要添加，為了展現其效果，可設為0.01%以上，適宜是可設為0.05%以上。另一方面，由於其會使加工性降低，故設為1.5%以下。尤其在加工性會成問題之用途上，宜設為0.3%以下。 P：0.040%以下

P會使韌性、熱加工性或者耐蝕性降低等，其對不鏽鋼而言是特別有害的元素，故越少越好，設為0.040%以下。宜為0.035%以下，較宜為0.030%以下。但是，過度降低則精煉時負擔高或是就必須使用高價原料，故實際作業上亦可含有0.005%以上。 S：0.006%以下

透過前述要件雖可抑制鑄片加熱時CaS生成，但若含S大於0.006%，則在凝固前或者凝固中階段，也就是在M(C,N)覆蓋於含有CaO的夾雜物之前，CaS就會生成而導致生鏽，故上限設為0.006%。適宜的上限為0.003%。 Cr：10~25%

Cr是給不鏽鋼帶來耐蝕性的重要元素，必須添加10%以上，適宜的是可設為15%以上。另一方面，大量添加會招致加工性降低，故上限設為25%，適宜的是可設為21%以下。 Al：0.01~0.20%

Al是用以將鋼液脫氧而添加的元素，其亦是使S為0.006%以下所必需的元素。因此，下限設為0.01%。適宜的下限為0.05%。過量添加會使加工性降低，故其上限設為0.20%。適宜的上限為0.15%。

Ti或Nb由於是M(C,N)的主成分，故必須添加Ti、Nb之至少一者。 Ti：0.35%以下

Ti的添加可形成M(C,N)。為了形成以Ti為主成分的M(C,N)，可添加0.01%以上，適宜的添加量為0.05%以上。過量添加時，於鑄造前或鑄造中會大量生成TiN，招致噴嘴阻塞、製品表面缺陷，故其上限設為0.35%。 Nb：0.70%以下

Nb的添加可形成M(C,N)。若想要形成以Nb為主成分的M(C,N)，是藉由添加0.003%以上來展現效果。適宜的添加量為0.2%以上。另一方面，添加大於0.70%時，會變得難以再結晶化而組織會粗大化，故設為0.70%以下。適宜的是可設為0.6%以下。 O：0.0005~0.010%

O會形成含有CaO的夾雜物，該含有CaO的夾雜物能在鑄片加熱時生成CaS。O越是高濃度則含有CaO的夾雜物之量就越增加，因而就變得越難以透過M(C,N)來覆蓋，故上限設為0.010%。但是，過度脫氧會增加精煉負擔而招致成本變高，故下限設為0.0005%。O意指：T.O。 N：0.005~0.025%

N是形成M(C,N)的元素，該M(C,N)會抑制CaS生成；其添加0.005%以上而會展現效果。含有濃度越高，就越會生成M(C,N)而難以生成CaS。另一方面，過量含有時，會大量生成Cr之氮化物而引起晶界缺乏Cr，反而會降低耐蝕性或使加工性顯著降低等，故設為0.025%以下。宜為0.020%以下。 Ca：0.0030%以下

透過前述要件雖可抑制鑄片加熱時CaS生成，但若含Ca大於0.0030%，則在凝固前或者凝固中階段，也就是在M(C,N)覆蓋於含有CaO的夾雜物之前，CaS就會生成而導致生鏽，故上限設為0.0030%以下。Ca越多則含有CaO的夾雜物之量就會變得越多，覆蓋所需之M(C,N)也會變多，故其越少越好，適為0.0020%以下。更宜為0.0010%以下。亦可不含Ca。

上述鋼成分之剩餘部分為Fe及不純物。在此所謂不純物是指：工業上製鋼時，以礦石、廢料等原料為首，因為製造步驟的各種因素所混入的成分；且其意指：在不對本發明帶來不良影響之範圍下所容許的成分。

又，本實施形態的肥粒鐵系不鏽鋼亦可進一步含有下述1種或2種以上來取代Fe之一部分：質量%計，V：2.0%以下、Zr：0.0050%以下、B：0.0001~0.0020%、Ga：0.010%以下。不含此等元素時，此等元素下限值為0%。 V：2.0%以下

V其本身便具有提升耐蝕性效果，此外，其還會形成M(C,N)而抑制CaS生成，故亦可因應需要而含有。宜添加0.02%以上。為了形成以V為主成分的M(C,N)，所適宜的添加量為0.1%以上。過量含有V時韌性會降低，故設為2.0%以下。宜設為1.0%以下，較宜設為0.5%以下。 Zr：0.0050%以下

Zr會形成M(C,N)而抑制CaS生成，故亦可因應需要而含有。為了形成以Zr為主成分的M(C,N)，所適宜的添加量為0.0010%以上。但是，過量添加時會在熔煉階段形成硫化物，反而會使耐蝕性降低。因此，上限設為0.0050%。 B：0.0001~0.0020%

B除了具有提高晶界強度效果之外，還會形成M(C,N)而抑制CaS生成，故亦可因應需要而含有0.0001%以上。惟，過量含有B時會招致拉伸率降低而使加工性降低，故含量設為0.0020%以下。宜為0.0010%以下。 Ga：0.010%以下

Ga其本身便具有提高耐蝕性效果之外，還會形成M(C,N)而抑制CaS生成，故可因應需要而含有0.010%以下之量。Ga下限並未特別限定，不過宜含有0.001%以上以獲得穩定效果。

亦可進一步含有下述1種或2種以上來取代Fe之一部分：Mo：2.0%以下、Mg：0.0030%以下、REM：0.01%以下、Ta：0.001~0.100%、Ni：0.1~2.0%、Sn：0.01~0.50%、Cu：0.01~2.00%、W：0.05~1.00%、Co：0.10~1.00%、Sb：0.01~0.30%。不含此等元素時，此等元素下限值為0%。 Mo：2.0%以下

Mo的添加會具有更為提升不鏽鋼高耐蝕性之作用。然而，由於其非常高價位，故即使添加大於2.0%，不僅無法獲得與合金成本增大相符的效果，還會形成σ(sigma)相而招致脆化與耐蝕性降低。因此，上限設為2.0%。適宜的下限為0.5%，適宜的上限為1.5%。 Mg：0.0030%以下

Mg是一種對脫氧、脫硫很有效的元素，故亦可因應需要而含有。但是，過量添加時，在鑄造前或者鑄造中會形成硫化物，反而會使耐蝕性降低。因此，上限設為0.0030%。 REM：0.01%以下

REM(稀土族金屬：Rare-Earth Metal)由於其與O、S之親和性高，故是一種對脫氧、脫硫很有效的元素，亦可因應需要而含有。但是，過量添加時，在鑄造前或者鑄造中會大量生成氧化物，招致噴嘴阻塞、製品表面缺陷，故0.01%設為上限。 Ta：0.001~0.100%

Ta是一種對於脫氧、脫硫很有效的元素，故亦可因應需要而含有。為了獲得此效果，可含有0.001%以上。但是，過量添加時會招致常溫延展性降低、韌性降低，故上限設為0.100%。 Ni：0.1~2.0%

Ni具有提高耐蝕性作用，故可因應需要而添加。為了獲得此效果，必須添加0.1%以上。另一方面，由於其是高價位元素，即使添加大於2.0%也無法獲得與合金成本增大相符的效果，故其上限設為2.0%。適宜是可設為1.5%以下。 Sn：0.01~0.50%

Sn的添加會具有更為提升不鏽鋼高耐蝕性之效果。若要含有，為了獲得此效果可含有0.01%以上，適宜的是可設為0.02%以上。另一方面，過量添加會導致加工性降低，故可設為0.50%以下，適宜的是可設為0.30%以下。 Cu：0.01~2.00%

Cu具有提高耐蝕性作用，故可因應需要而添加。為了獲得此效果，必須添加0.01%以上。但是，過量添加會導致脆化，故設為2.00%以下。 W：0.05~1.00%

W具有提高耐蝕性尤其是提高耐孔蝕性之作用，故可因應需要而添加。為了獲得此效果，必須添加0.05%以上。但是，過量添加會招致韌性降低，故其上限設為1.00%。 Co：0.10~1.00%

Co具有提高鋼材強度之作用，故可因應需要而添加。為了獲得此效果，必須添加0.10%以上。但是，過量添加會招致韌性降低，故其上限設為1.00%。 Sb：0.01~0.30%

Sb具有提高耐蝕性作用，故可因應需要而添加。為了獲得此效果，必須添加0.01%以上。但是，過量添加會招致製造性降低，故其上限設為0.30%。＜夾雜物之測定方法＞

以下，說明夾雜物之測定方法。如圖3所示，以鋼板表面7為觀察面1進行觀察。觀察面1之鋼板深度方向的位置盡可能為最表層，並且，為了觀察而加工成鏡面時，以必要之最低限度進行研磨。在觀察面1中，將含有CaO且最大徑為2μm以上之夾雜物2隨機選擇100個以上，並將其定為母集團，再以SEM-EDS分析母集團所含之夾雜物2，來鑑定出夾雜物之大小及組成還有個數。此時，亦將觀察面積記錄下來。另外，就夾雜物之評價方法而言，以一般使用的JIS G0555來說，即使是分離存在有2個以上夾雜物之情況，依種類與距離而定，有時會視為一個夾雜物；但是，在本發明中則是視為個別的夾雜物。測定含有CaO的夾雜物其面積，以及測定該夾雜物中M(C,N)所佔面積，將後者除以前者再乘以100倍，藉此算出M(C,N)部之面積率(%)。＜製造方法＞

說明本實施形態之肥粒鐵系不鏽鋼的製造方法。

進行熔煉並鑄造出調整成上述預定成分之鋼。此時，控制冷卻速度來進行鑄造，以使M(C,N)覆蓋於含有CaO的夾雜物之周圍。M(C,N)之生成溫度雖會因成分系列而有所差異，但冷卻速度越慢就越能提高被M(C,N)披覆的披覆率。在連續鑄造中，鑄片表面附近在1400~700℃中的平均冷卻速度控制於50℃/分鐘以下，藉此便能滿足上述規定之夾雜物條件。平均冷卻速度適宜的範圍為30℃/分鐘以下，較宜的範圍為15℃/分鐘以下。又，含有CaO且最大徑2μm以上之夾雜物個數雖會隨O濃度越高而變多，但透過將O濃度控制在0.010%以下，能滿足適宜的夾雜物條件(含有CaO且最大徑2μm以上之夾雜物其個數密度小於30個/mm² )。鑄造後進行熱輥軋，之後則適宜進行退火或酸洗、冷輥軋等，而獲得預定之不鏽鋼。將各種條件所製造出的樣品供應至SST試驗後瞭解到，成分、夾雜物形態滿足上述本發明規定條件的樣品，其不太生鏽。藉由具備以上說明之要件，就能獲得本發明效果。實施例

調整成上述預定成分的鋼進行熔煉而獲得鋼液，將該鋼液透過連續鑄造作成鑄片。在連續鑄造中，鑄片表面附近在1400~700℃中的溫度範圍之平均冷卻速度控制成各種速度來進行鑄造。鑄片表面附近在1400~700℃中的溫度範圍之平均冷卻速度，是使用熱傳解析透過數值計算來評價，並將結果記載於表2。將所得鑄片進行1200℃×2小時之熱處理來在熱輥軋前加熱鑄片，再進行熱輥軋，更施行熱軋板退火、酸洗，並施行冷輥軋和退火、酸洗，藉此製造出厚度1.0mm之冷軋板並供應至夾雜物測定與SST試驗。又，前述而得之鑄片，其中一部分是模擬加熱鑄片而進行1200℃×2小時之熱處理，並確認CaS之生成狀況。

表1列示化學成分；表2則列示模擬加熱鑄片樣品之CaS生成狀況(最大徑5μm以上之夾雜物20個中的CaS生成個數)、冷軋板夾雜物之測定結果(含有CaO且最大徑≧2μm之夾雜物其個數密度(個/mm² )、M(C,N)部之面積率為40%以上之夾雜物其個數比例(%))、SST試驗結果。在表1、表2中，超出本發明範圍外之數值及超出本發明適宜製造條件外之數值標示底線。 [表1]

[表2]

關於模擬加熱鑄片樣品之CaS生成狀況，是切出適當剖面並研磨而加工成鏡面，再隨機選出最大徑5μm以上之夾雜物20個並使用EPMA進行元素濃淡分布分析來確認；生成出CaS之例為1個以下者定為良好。

冷軋板之夾雜物在測定上，是與圖3同樣對鋼板表面進行觀察。觀察面1之鋼板深度方向的位置盡可能為最表層，並且，為了觀察而加工成鏡面時，以必要之最低限度進行研磨。在觀察面1中，將最大徑3為2μm以上且含有CaO的夾雜物2隨機選擇100個以上，再測定氧化物部分與M(C,N)部分之面積，並算出M(C,N)部對夾雜物之面積所佔比例(M(C,N)部之面積率(%))與算出M(C,N)部之面積率為40%以上之夾雜物其個數比例。此時，記錄測定面積來算出每單位面積之個數。

SST試驗是基於JIS Z 2371，採用中性鹽水噴霧試驗並選擇鹽溶液進行2小時之連續噴霧試驗，再計算量測每100cm² 之生鏽點的個數。生鏽點的個數為5個以下者，定為良好。

如表2所示，符號B1~B13由於鋼成分及鋼板中的夾雜物形態滿足本發明之條件，故其等鑄片中CaS生成亦少，鋼板之SST試驗中的耐生鏽性良好。

符號b1其S濃度超出本發明範圍上限，結果其鋼板之夾雜物形態雖滿足本發明之條件，但從模擬加熱鑄片樣品之觀察結果明確可知，存在有CaS，因而在SST試驗觀察到大量生鏽。可推定：S濃度高，而在凝固前或者凝固中階段生成了CaS。

符號b2其N濃度低，故其夾雜物中M(C,N)部合計面積比例為40%以上之夾雜物的個數比例低。因此，無法抑制CaS生成，在SST試驗觀察到大量生鏽。

符號b3其Ca濃度超出本發明範圍上限，結果其鋼板之夾雜物形態雖滿足本發明之條件，但從模擬加熱鑄片樣品之觀察結果明確可知，存在有CaS，因而在SST試驗觀察到大量生鏽。可推定：Ca濃度高，而在凝固前或者凝固中階段生成了CaS。

符號b4其O濃度超出本發明範圍上限，結果其鋼板之夾雜物中M(C,N)部合計面積比例為40%以上之夾雜物的個數比例低，因而觀察到大量生鏽。另外，含有CaO且最大徑2μm以上之夾雜物的個數密度高。

符號b5由於其Ti濃度過高而在鑄造中大量生成TiN，因而噴嘴阻塞而中止鑄造。另外，中途為止所獲得之鑄片進行加工後，加工性非常差，還大量生成因TiN所致之表面瑕疵。

符號b6其鑄片表面附近在1400~700℃之溫度範圍中的平均冷卻速度快，因而未充分生成M(C,N)且披覆率低，致使M(C,N)部之面積率為40%以上之夾雜物的個數比例低。因此，CaS大量生成而觀察到大量生鏽。

1:觀察面 2:夾雜物 3:最大徑 4:輥軋方向 5:厚度方向 6:板寬方向 7:鋼板表面 8:M(C,N)部

圖1是顯示下述關係的圖：M(C,N)部之面積率與披覆率之關係。

圖2是顯示下述關係的圖：滿足本發明條件的夾雜物比例與SST試驗結果之關係。

圖3是顯示下述的圖：本發明對象之夾雜物的觀察面及夾雜物尺寸的測定方法。

圖4是夾雜物的示意圖，該夾雜物於夾雜物外周部伴隨有M(C,N)部。

Claims

一種肥粒鐵系不鏽鋼，其特徵在於：其化學成分以質量%計含有：C：0.001~0.02%、Si：0.02~1.5%、Mn：1.5%以下、P：0.040%以下、S：0.006%以下、Cr：10~25%、Al：0.01~0.20%、O：0.0005~0.010%、N：0.005~0.025%、Ca：0.0030%以下，並進一步含有下述一者或兩者：Ti：0.35%以下、Nb：0.70%以下，剩餘部分由Fe及不純物所構成；在鋼表面中，含有CaO且最大徑2μm以上的夾雜物之中，於外周部伴隨有1種或2種以上M(C,N)且M(C,N)部之面積率為40%以上的夾雜物，其個數比例為70%以上；在此，M(C,N)表示元素M之碳氮化物；M是選自Ti、Nb、Cr之1種或2種以上的元素，亦可含有其他元素合計小於1%。
如請求項1所之肥粒鐵系不鏽鋼，其中，除了請求項1所記載之化學成分之外，還含有下述1種或2種以上來取代前述Fe之一部分：以質量%計，V：2.0%以下、Zr：0.0050%以下、B：0.0001~0.0020%、Ga：0.010%以下；並且前述元素M進一步含有選自V、Zr、B、Ga之1種或2種以上的元素且這些元素可形成M(C,N)。
如請求項1或請求項2之肥粒鐵系不鏽鋼，其更含有下述1種或2種以上來取代前述Fe之一部分：以質量%計，Mo：2.0%以下、Mg：0.0030%以下、REM：0.01%以下、Ta：0.001~0.100%、Ni：0.1~2.0%、Sn：0.01~0.50%、Cu：0.01~2.00%、W：0.05~1.00%、Co：0.10~1.00%、Sb：0.01~0.30%。