特許ウォッチ

公開番号2024055623
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162704
出願日2022-10-07
発明の名称耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板
出願人日鉄ステンレス株式会社
代理人個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240411BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】耐食性(特に耐孔食性)および耐二次加工脆性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を提供する。
【解決手段】C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、N、Al、Nb、Tiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ、Cr、SiおよびMoの各含有量{Cr}、{Si}および{Mo}を変数として表される孔食指数(PI)が下記式(1)の関係を満足するとともに、C、N、Mn、P、NbおよびTiの各含有量{C}、{N}、{Mn}、{P}、{Nb}および{Ti}を変数として表される高純度指数(Σ)が下記式(2)の関係を満足する、耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
式(1):PI={Cr}+2{Si}+3{Mo}≧19.0
式(2):Σ=20({C}+{N})+0.5{Mn}+10{P}+5{Nb}+2{Ti}<1.50
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：１．０％超２．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００３０％以下、Ｃｒ：１３．０～２３．０％、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．４０％以下、およびＴｉ：０．４０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、
Ｃｒ、ＳｉおよびＭｏの各含有量｛Ｃｒ｝、｛Ｓｉ｝および｛Ｍｏ｝を変数として表される孔食指数（ＰＩ）が下記式（１）の関係を満足するとともに、
Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＮｂおよびＴｉの各含有量｛Ｃ｝、｛Ｎ｝、｛Ｍｎ｝、｛Ｐ｝、｛Ｎｂ｝および｛Ｔｉ｝を変数として表される高純度指数（Σ）が下記式（２）の関係を満足する、耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
式（１）：ＰＩ＝｛Ｃｒ｝＋２｛Ｓｉ｝＋３｛Ｍｏ｝≧１９．０
式（２）：Σ＝２０（｛Ｃ｝＋｛Ｎ｝）＋０．５｛Ｍｎ｝＋１０｛Ｐ｝＋５｛Ｎｂ｝＋２｛Ｔｉ｝＜１．５０
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記フェライト系ステンレス鋼板は、定電流電解法によって抽出される析出物中のＮｂとＴｉの抽出残さ量を、前記フェライト系ステンレス鋼板の含有量から差し引いたＮｂとＴｉの合計の値を固溶した［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］量（以下、単に「（固溶［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］）」と記し、単位は質量％である。）とするとき、（固溶［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］）が下記式（３）を満足し、かつ、前記析出物の最大寸法が１．０μｍ以下である、
請求項１に記載の耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
式（３）：０．０５≦（固溶［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］）≦０．２０
【請求項３】
前記フェライト系ステンレス鋼板は、さらに、質量％で、Ｂ：０．００５０％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｖ：０．５０％以下、Ｗ：０．５０％以下、Ｓｎ：０．１０以下、Ｃａ：０．０１００％以下、Ｍｇ：０．０１０％以下、Ｚｒ：０．５０％以下、Ｃｏ：０．５０％以下、Ｇａ：０．０１％以下、Ｌａ：０．１０％以下、Ｙ：０．１０％以下、Ｈｆ：０．１０％以下、および、ＲＥＭ：０．１０％以下からなる群より選択される少なくとも１種を含有する、
請求項１又は２に記載の耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、フェライト系ステンレス鋼板は、Ｎｉを含有しないか、またはＮｉを含有しても微量であるため、安価であることから、建築材料、厨房用材料および電気部品用材料などに広く適用されている。しかし、従来のフェライト系ステンレス鋼板は、ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼板等に比較して、耐食性が劣っていた。このため、近時は、製造技術の向上によりＣ及びＮ等の不純物元素を低減したフェライト系ステンレス鋼板に、Ｓｉを添加することで、耐食性、特に耐孔食性を向上させた高純度フェライト系ステンレス鋼板が開発されている。１．０質量％超える量のＳｉを添加することで、耐食性が向上し、引張強度が高くなる。しかし、Ｓｉを含有させることで内部応力（結晶粒内の強度）を高め、深絞り加工による耐二次加工脆性（結晶粒界を起点とした縦割れ）が誘発しやすくなるという問題点がある。
【０００３】
したがって、これまで、高純度フェライト系ステンレス鋼板における耐二次加工脆性に対して、例えば、特許文献１は、Ｃ：０．００３０wt％以下、Ｓｉ：２．０wt％以下、Ｍｎ：３．０wt％以下、Ａｌ：０．１wt％以下、Ｃｒ：５～６０wt％等を含有し、粒径２０ｎｍ以上のりん化物が０．０５wt％以下である耐２次加工脆性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を開示している。特許文献１では、ＴｉとＮｂの炭窒化物が耐二次加工脆性の縦割れを発生しやすくなるのを、Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｏとリン化合物との適正な組み合わせで耐二次加工脆性を改善している。しかしながら、鋼中のＴｉ、ＮｂおよびＰの含有量と耐二次加工脆性との関係については何ら記載されておらず、耐二次加工脆性が十分に改善されているとは言えないという問題がある。
【０００４】
また、特許文献２は、Ｃ：０．０１mass％以下、Ｓｉ：１．０mass％以下、Ｍｎ：１．５mass％以下、Ｃｒ：１１～２３mass％等を含有し、鋼板の平均結晶粒径が４０μｍ以下、表面粗さＲａが０．３μｍ以下で深絞り性、耐二次加工脆性および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を開示している。また、特許文献３は、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０１８～０．０４％等を含み、かつＭｇ（％）≧０．０５×Ｐ（％）を満たす深絞り成形後の耐二次加工脆性に優れた高純度フェライト系ステンレス鋼板を開示している。さらに、特許文献４では、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．０３５％以下等を含み、且つＮｉ及びＣｕの含有量が下記の式（１）を満たし、Ｐの抽出残さ量が０．０１質量％以上であり、析出しているリン化合物の長手方向の大きさが１μｍ以下である耐二次加工脆性に優れた深絞り成形用高純度フェライト系ステンレス鋼板を開示している。しかし、特許文献２～４では、Ｓｉの含有量が低く、十分な耐食性（特に耐孔食性）が得られていないという問題がある。
【０００５】
特許文献５は、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：１．０％超～３．５％以下、Ｍｎ：０．１０～２．０％、Ｃｒ：１１～２３％、Ｎｉ：０．２～３．０％、Ｎ：０．１２％以下等を含有し、かつ、Ａ＝（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋３５Ｃ＋４０Ｎ）－０．３１（Ｃｒ＋１．５Ｓｉ）なる関係式で定まるＡ値が－２．７～０の範囲内にある、耐摩耗性と２次加工性とに優れたフェライト系ステンレス鋼を開示している。しかし、特許文献５では、ビッカース硬さＨｖ２３０以上と硬質で耐摩耗性が高いが、絞り加工に適せず、耐二次加工脆性が不十分であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第３１４２４２７号公報
特許第３６８０８２９号公報
特許第３４７７１１３号公報
特許第６６０２１１２号公報
特開昭６３－１４９３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、特許文献１～５では、いずれも耐食性と耐二次加工脆性との両性能に優れる高純度フェライト系ステンレス鋼板が得られていないという問題点がある。特に、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼を代替するには、ＪＩＳ規格でＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ（Ｃｒ＞１９％）の１９Ｃｒフェライト系ステンレス鋼と同等、または、それ以上の特性を有するＪＩＳ規格でＳＵＳ４４３Ｊ１（Ｃｒ≧２１％）の２１Ｃｒフェライト系ステンレス鋼と同等の耐食性、特に耐孔食性が求められているという問題点がある。また、耐孔食性の向上のためにＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏを含有させることが知られているが、Ｃｒ、Ｍｏを過度に含有させることで、耐二次加工脆性が劣化するという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、鋼中のＳｉ含有量が１．０質量％超えであることを前提とし、耐食性（特に耐孔食性）と耐二次加工脆性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、以下に本発明の特徴を列記する。
（１）化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：１．０％超２．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００３０％以下、Ｃｒ：１３．０～２３．０％、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．２０％以下、Ｎｂ：０．４０％以下、Ｔｉ：０．４０％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ｃｒ、ＳｉおよびＭｏの各含有量｛Ｃｒ｝、｛Ｓｉ｝および｛Ｍｏ｝を変数として表される孔食指数（ＰＩ）が下記式（１）の関係を満足するとともに、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、ＮｂおよびＴｉの各含有量｛Ｃ｝、｛Ｎ｝、｛Ｍｎ｝、｛Ｐ｝、｛Ｎｂ｝および｛Ｔｉ｝を変数として表される高純度指数（Σ）が下記式（２）の関係を満足する、耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
式（１）：ＰＩ＝｛Ｃｒ｝＋２｛Ｓｉ｝＋３｛Ｍｏ｝≧１９．０
式（２）：Σ＝２０（｛Ｃ｝＋｛Ｎ｝）＋０．５｛Ｍｎ｝＋１０｛Ｐ｝＋５｛Ｎｂ｝＋２｛Ｔｉ｝＜１．５０
【００１０】
（２）前記フェライト系ステンレス鋼板は、定電流電解法によって抽出される析出物中のＮｂとＴｉの抽出残さ量を、前記フェライト系ステンレス鋼板の含有量から差し引いたＮｂとＴｉの合計の値を固溶した［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］量（以下、単に「（固溶［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］）」と記し、単位は質量％である。）とするとき、（固溶［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］）が下記式（３）を満足し、かつ、前記析出物の最大寸法が１．０μｍ以下である、
請求項１に記載の耐食性および耐二次加工脆性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
式（３）：０．０５≦（固溶［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］）≦０．２０
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許