JPH0488151A

JPH0488151A - 熱間加工性に優れた二相ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH0488151A
Application number: JP20442790A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Adachi; 足立　俊郎; Takeshi Utsunomiya; 武志宇都宮; Toshiyuki Furuki; 古木　寿之
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1992-03-23
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JP3266247B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、熱間加工性、特に熱間圧延時における耳割れ
抵抗性に優れたフエライトーオーステナイト二相ステン
レス鋼に関する。

［従来の技術ｌ５ＵＳ３２９Ｊ２Ｌ等の二相ステンレス鋼は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼等に
比較し耐応力腐食割れ性や溶接性に優れている。この性
質を利用して、各種構造用材料として二相ステンレス鋼
が広範な分野で使用されるようになってきている。特に
、最近では、ステンレス鋼貯水槽用の材料として注目さ
れている。

二相ステンレス鋼は、このように優れた性質を備えてい
るものの、熱間加工性が悪い。これは、二相ステンレス
鋼の組織がフェライト相及びオーステナイト相の混合組
織であることに由来する。

すなわち、変形抵抗が異なる二相が共存しているため、
熱間圧延時に加えられた応力がフェライト相とオーステ
ナイト相の境界に集中し、相界面に亀裂、破断等の欠陥
が生じる。これら欠陥は、熱延板に耳割れとなって現れ
、製品歩留りを低下させる原因となる。

この熱間加工性を改善するため、従来から種々の方法が
提案されている。

たとえば、特公昭５７−１５６６０号公報においては、
オーステナイト相の変形能に悪影響を及ぼすＳ、０等の
不純物含有量を低下させ、相界面に偏析する不純物の濃
度を低下させることが開示されている。

また、特公昭５９−１４０９９号公報では、粒界に偏析
し割れ発生の原因となるＳ含有量を０６００５重量％以
下に低減すると共に、Ｂの添加によって熱間加工性を向
上させている。

更に、特公平１−１９４６５号公報では、Ｓ含有量を０
．００３重量％以下に下げた二相ステンレス鋼にＣａを
添加することによって固溶Ｓを著しく低く抑えると共に
、ＡＩ２添加によって熱間加工性を改善することが紹介
されている。

これら先行技術は、何れもＳ含有量を低減するものであ
って、そのための手段として稀土類金属ＲＥＭ、Ｃａ等
の脱硫元素を添加している。或いは、Ｓを単独で低減す
ることが困難であるため、０含有量の低減及びそのため
の脱酸剤であるＡＩ２の添加等の手段が採用されている
。

［発明が解決しようとする課題］ところが、Ｓ含有量を０．００３％以下に規制した５Ｕ
Ｓ３２９Ｊ２Ｌ相当の二相ステンレス鋼を溶製し、熱間
圧延を施したところ、耳割れが発生する場合と、発生し
ない場合があった。そのため、安定した熱間加工性を得
ることが困難であった。また、逆にＳ含有量が０．００
３％を超えた二相ステンレス鋼を熱間圧延したときにも
、耳割れが発生した場合と、発生しない場合があった。

更に、前掲の先行文献で開示されている第３元素を添加
して溶製した二相ステンレス鋼を熱間圧延したところ、
無添加材に比較して熱間加工性に若干の改善がみられる
ものの、必ずしも安定した熱間加工性が得られなかった
。

そこで、本発明は、このような問題を解消すべ（案出さ
れたものであり、フェライト相及びオーステナイト相の
間のバランスをＳ含有量との関係において定量的に調整
することにより、安定して熱間加工性を改善し、歩留り
良く熱間加工することが可能な二相ステンレス鋼を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の二相ステンレス鋼は、その目的を達成するため
、次の成分・組成をもつものである。

Ｃ：０．０３重量％以下。

Ｓｉ：１．０重量％以下。

Ｍｎ：１．５０重量％以下。

Ｐ　　：０．０４重量％以下。

Ｓ　　：０．００３重量％以下。

Ｎｉ：４．０〜９，０重量％。

Ｃｒ　：　２０．０−３０．０重量％Ｍｏ　：　２．０〜４．０重量％Ｃｕ：１．Ｏ重量％以下。

Ｎ　　：０．０８〜０．３０重量％必要に応じＴｉ：０．５重量％以下、Ｚｒ：０．５重量
％以下、Ｌａ／Ｃｅ＜１．０を満足する稀土類金属ＲＥ
Ｍ：０．１重量％以下の一種又は二種以上また、これら成分間では、次式で定義されたＡ値が２０
≦Ａ≦７Ｏ−６７００Ｘ　（Ｓ％）　となるように成分
調整されている。

Ａ　＝　２１０　ｆｃ％）−５，８（Ｓ　ｉ％）　＋３
．５　ｆＭ　ｎ％）＋１１．５（Ｎ　ｉ％）−５，８［
Ｃｒ％）　−６（Ｍ　ｏ％）÷４．５ｆＣｕ％ｌ＋２６
［ｆＴ　ｉ％）＋［Ｚｒ％）÷（ＲＥＭ％）１÷２３５
　（Ｎ％）＋１００［作　用］Ｓ含有量を低下させた二相ステンレス鋼の熱間加工性が
良い場合と悪い場合とに分かれるのは、熱間加工性に影
響を与えているのはＳ含有量だけではないことに原因が
ある。そこで、本発明者等は、熱間加工性を安定的に向
上させるため、鋼中のＳ含有量以外に熱間加工性に影響
を与える因子を調査した。その結果、次の知見を得た。

二相ステンレス鋼の熱間加工性を左右するものは、トー
タルのＳ含有量ではなく、フェライト−オーステナイト
の粒界に偏析したＳである。この粒界に析出するＳｉを
低減するとき、二相ステンレス鋼の熱間加工性が改善さ
れることが推測される。また、フェライト相は、オース
テナイト相に比較してＳの固溶度が大きい。そこで、フ
ェライト相が多量に生成される組成に成分調整すると、
フェライト−オーステナイト粒界に偏析するＳｉが少な
くなり、熱間加工性に優れた二相ステンレス鋼が得られ
る。

また、従来から、Ｓｉの低減或いはフェライト量の増加
によって二相ステンレス鋼の熱間加工性が改善されるこ
とは、定性的には知られていた。

しかし、その両者の相互の効果が定量的に把握されてい
なかったため、安定的に耳割れを防止することができず
、特公昭５９−１４０９９号公報で示されているように
Ｂ添加等の対策が必要であった。

本発明は、このような鋼中におけるＳの挙動に着目し、
鋼中のトータルＳ含有量を低減すると共に、フェライト
−オーステナイトの比率をＳ含有量との関係において定
量的にコントロールすることによって、熱間加工性の改
善を図ったものである。そのため、特公昭５９−１４０
９９号公報で示されているようなり添加の必要もなくな
る。

つまり、実験的に得られたＡ値を用いることにより、二
相ステンレス鋼の相比（オーステナイト量）を定量的に
把握することができる。また、Ａ値とＳｉとの関係を２
０≦Ａ≦７Ｏ−６７００Ｘ（Ｓ％）という関係式で特定
することによって、安定的に耳割れを防止することが可
能となった。

以下、本発明二相ステンレス鋼の成分・組成及びＡ値の
限定理由を説明する。

Ｃ：０．０３重量％以下Ｃは、鋼中に不可避的に含まれる元素である。

Ｃ含有量を低減すると、炭化物の生成が少なくなり、加
工性が向上する。また、耐食性及び耐粒界腐食性も向上
する。この点で、Ｃ含有量を０．０３重量％以下にした
。

Ｓｉ：１．０重量％以下Ｓｉは、脱酸剤として鋼に添加される元素である。しか
し、含有量が１．０重量％を超えると、０相生成能が高
くなり、靭性や耐食性等を劣化させる。そこで、Ｓｉ含
有量は、その上限を１．０重量％に定めた。

Ｍｎ：１．５０重量％以下Ｍｎは、溶接性を向上させる上で有用な元素である。し
かし、Ｍｎ含有量が１．５０重量％を超えるようになる
と、耐食性が低下する。そこで、Ｍｎ含有量の上限を、
１．５０重量％とした。

Ｐ：０．０４重量％以下Ｐは、不可避的に混入する不純物であり、熱間加工性や
耐応力腐食割れ性に有害な元素である。

しかし、Ｐ含有量を極めて低（抑えることは、製鋼上か
ら製造コストの上昇を招く。そこで、Ｐ含有量の上限を
、０．０４重量％に定めた。

Ｓ：０．００３重量％以下Ｓは、フェライト−オーステナイト粒界に偏析し鋼の熱
間加工性を低下させるだけでなく、鋼中のＭｎと硫化物
を形成し、耐孔食性や耐隙間腐食性を低下させる有害な
元素である。この点からＳ含有量は可能な限り低いほど
よく、本発明においてはその上限を０．００３重量％に
設定した。

Ｎｉ：４．０〜９．０重量％Ｎｉは、耐食性向上に対して有効な元素であると共に、
二相組織形成のために不可欠なものである。このＮｉ含
有量に関しては、Ｃｒ含有量等との関係で適切な二相組
織を得るため、その含有範囲を４．０〜９．０重量％と
じた。

Ｃｒ　：　２０．０〜３０．０重量％Ｃｒは、耐食性の向上及び二相組織の形成の上で、必要
不可欠な元素である。２０．０重量％よりもＣｒ含有量
が少ないと、二相ステンレス鋼が使用される過酷な腐食
環境下における耐食性が十分でなく、またフェライト相
の比率も低下する。

逆に、Ｃｒ含有量が３０．０重量％を超えて多くなると
、Ｏ相が析出し易くなり、靭性、溶接性等が劣化する。

そこで、Ｃｒ含有量を２０．０〜３０．０重量％の範囲
に設定した。

Ｍｏ：２．０〜４．０重量％Ｍｏは、Ｃｒと共同してＣＩ２イオンを含む腐食環境に
おける局部腐食に対する抵抗性を高める元素である。し
かし、本発明のように高Ｃｒ鋼において、Ｍｏ含有量が
２．０重量％未満であると、ＣｒとＭＯとの相乗効果が
少な（、耐局部腐食の改善が十分でない。しかし、ＭＯ
を４．０重量％を超えて添加すると、σ相析出に起因し
た脆化が生じ、加工性、靭性等を劣化させる。そこで、
Ｍｏ含有量は、２．０〜４．０重量％の範囲に定めた。

Ｃｕ：１．０重量％以下Ｃｕは、耐応力腐食割れ性や耐亜硫酸ガス腐食性を向上
させる上で有効な元素である。しかし、１．０重量％を
超えてＣｕを含有させると、熱間加工性が低下する。そ
こで、Ｃｕ含有量の上限を１．０重量％と定めた。

Ｎ：０．０８〜０．３０重量％Ｎは、Ｃと同様にオーステナイト形成元素であり、オー
ステナイト相に固溶して耐食性を向上させる。その結果
、フェライト相に比較しＣｒ及びＭｏ含有量が若干少な
いことに起因するオーステナイト相の耐食性低下が抑制
される。この点、特に二相ステンレス鋼の耐食性をバラ
ンスよく保持する上で、Ｎは必須の成分である。また、
σ相の析出を抑制し、靭性を向上させる作用も呈する。

以上の効果を発現させるため、Ｎ含有量を０．０８重量
％以上に維持することが必要である。しかし、０．３０
重量％を超えてＮを含有させても、固溶度を超えてしま
い、過剰のＮがガスとなって鋼塊に欠陥を生じさせる。

したがって、Ｎ含有量を０．０８〜０．３０重量％の範
囲に定めた。

Ｔｉ、Ｚｒ：０．５重量％以下Ｔｉ及びＺｒは、脱酸作用と共に脱硫作用を呈し、熱間
加工性に悪影響を与えるＳを低減する有効な元素である
。しかし、Ｔｉ、Ｚｒを０．５重量％を超えて添加する
とき、ストリーク状の表面傷を発生させる原因となる。

この欠陥を抑えるため、Ｔｉ、Ｚｒの含有量を最高０．
５重量％までとした。

稀土類金属ＲＥＭ：０．１重量％以下稀土類金属ＲＥＭは、Ｔｉ、Ｚｒと同様にＳを補助的に
低減する作用を呈する。このＲＥＭによる脱硫作用は、
Ｌａ＜Ｃｅの場合により効果的になる。しかし、０．１
重量％を超えてＲＥＭを添加するとき、鋼中に多数の非
金属介在物が生成して、鋼の清浄度を低下させる。した
がって、ＲＥＭ含有量の上限を０．１重量％とした。

Ａ値：２０〜［７Ｏ−６７００Ｘ　（Ｓ％）］Ａ値は、
フェライト相とオーステナイト相の比率を推定するため
の指標として実験的に確認されたものである。このＡ値
が２０〜［７０−６７００×（Ｓ％）］の範囲にあるよ
うに、各合金成分を前述した範囲で調整する。Ａ値が２
０未満であると、組織がフェライト単相に近くなり、溶
接部の靭性や耐食性において問題を生じる。他方、Ａ値
が［７Ｏ−６７００Ｘ　（Ｓ％）］を超えると、Ｓ含有
量を０．００３重量％以下に低減した場合でも耳割れを
生じる場合があり、熱間加工性が不安定になる。そのた
め、Ａ値を、２０〜［７Ｏ−６７００Ｘ　（Ｓ％）コの
範囲に設定した。

［実施例］次いで、実施例によって本発明を具体的に説明する。

第１表に示す成分・組成を持つステンレス鋼を高周波溶
解炉で溶製し、この溶湯から得られたインゴットを中心
部に沿って二分割した。次いで、鋼塊の表面疵を取り除
いた後、大気中で１２５０’ＣＸ２時間の加熱を施し、
１バス当りの圧延率３０％で７パスの熱間圧延を行った
。

（以下、このページ余白）第１表のＡ、〜Ａ、は、比較鋼で、組織的にはフエライ
トーオーステナイト二相ステンレス鋼の動噴にある。Ａ
、はＳ含有量が０．００３重量％を超えており、Ａ２は
Ｓ含有量が０，００３重量％以下であるものの、Ａ値が
［７Ｏ−６７００Ｘ（Ｓ％）］を超えている。また、Ａ
３〜Ａ６は、特公昭５７−１５６６０号公報、特公昭５
９−１４０９９号公報及び特公平１−１９４６５号公報
で開示されている二相ステンレス鋼にそれぞれ相当する
が、何ｆｉもＡ値が［７Ｏ−６７００ｘ　（Ｓ％）］を
超すように成分調整されている。

これに対し、Ｂ１〜Ｂ６は、本発明の動噴にある二相ス
テンレス鋼であって、フェライト−オーステナイトの二
相組織をもつ。このうち、Ｂ４〜Ｂ６は、請求項２に相
当するものであり、第３元素としてそれぞれＲＥＭ、Ｔ
ｉ及びＺｒを含有している。

また、第２表は、第１表の各種鋼のＡ値及びＳ含有量と
の関係で熱延後の耳割れ状態を表したものである。

第２表：Ｓ含有量及びＡ値と熱間加工性との関係性：熱間加工性
は、最大耳側れ深さで判定し、２ｍｍ以下のものを○、
２〜５ｍｍのものをΔ、５ｍｍ≧のものを×で表した。

第２表から明らかなように、比較鋼Ａ、−Ａ。

は、何れも２ｍｍ以上の耳割れが発生している。

これに対し、本発明鋼Ｂ１〜Ｂ６では、耳割れが全く生
じていないか、或いは若干生じている程度である。また
、ＲＥＭ及びＣａ＋Ａρをそれぞれ添加した比較鋼Ａ、
及びＡ、では、第３元素の添加に起因するものと考えら
れる熱間加工性改善効果がみられる。しかし、Ｂを添加
した比較鋼Ａ４においては、熱間加工性改善効果は微々
たるものである。

熱間加工性に与えるＳ含有量及びＡ値の影響を図示する
と、第１図の通りである。この図から、熱間加工性は、
Ｓ含有量で一義的に定まるものではな（、同一のＳ含有
量レベルであってもＡ値が上昇すると熱間加工性が低下
していることが判かる。逆に、同じＡ値であっても、高
Ｓ材の熱間加工性が悪いことも判かる。

すなわち、熱間加工性は、フェライト相とオーステナイ
ト相との比率を規定するＡ値とＳ含有量によって定まる
臨界値を境に、大きく変化している。そして、第１図の
斜線で示した本発明の領域にＳ含有量及びＡ値を維持す
ることにより、良好な熱間加工性をもつ二相ステンレス
鋼が得られている。

［発明の効果］以上に説明したように、本発明においては、Ｓ含有量を
低減させると共に、Ｓ含有量との関連においてフェライ
ト−オーステナイトの相比率を所定範囲に維持するよう
に成分調整することによって、熱間加工性を高めな二相
ステンレス鋼を得ている。この二相ステンレス鋼は、熱
間加工性が安定して高い状態に維持されているため、熱
間圧延時に耳割れを発生することが抑制され、高い歩留
りで熱延板を製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｓ含有量及びＡ値が二相ステンレス鋼の熱間
加工性に与える影響を表したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ：０．０３重量％以下、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．５０重量％以下、Ｐ：０．０４重量％以下、Ｓ：０．００３重量％以下、Ｎｉ：４．０〜９．０重量％、Ｃｒ：２０．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：２．０〜４．０重量％、Ｃｕ：１．０重量％以下、Ｎ：０．０８〜０．３０重量％を含有し、且つこれら成分の間に、次式Ａ＝２１０（Ｃ％）−５．８（Ｓｉ％）＋３．５（Ｍｎ
％）＋１１．５（Ｎｉ％）−５．８（Ｃｒ％）−６（Ｍ
ｏ％）＋４．５（Ｃｕ％）＋２３５（Ｎ％）＋１００で
定められるＡ値を２０≦Ａ≦７０−６７００×（Ｓ％）
の範囲に維持する関係が成立していることを特徴とする
熱間加工性に優れた二相ステンレス鋼。
（２）Ｃ：０．０３重量％以下、Ｓｉ：１．０重量％以下、Ｍｎ：１．５０重量％以下、Ｐ：０．０４重量％以下、Ｓ：０．００３重量％以下、Ｎｉ：４．０〜９．０重量％、Ｃｒ：２０．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：２．０〜４．０重量％、Ｃｕ：１．０重量％以下、Ｎ：０．０８〜０．３０重量％を含有し、更にＴｉ：０．５重量％以下、Ｚｒ：０．５
重量％以下、Ｌａ／Ｃｅ＜１．０を満足する稀土類金属
ＲＥＭ：０．１重量％以下の一種又は二種以上を含有し
、且つこれら成分の間に、次式Ａ＝２１０（Ｃ％）−５．８（Ｓｉ％）＋３．５（Ｍｎ
％）＋１１．５（Ｎｉ％）−５．８（Ｃｒ％）−６（Ｍ
ｏ％）＋４．５（Ｃｕ％）＋２６［（Ｔｉ％）＋（Ｚｒ
％）＋（ＲＥＭ％）］＋２３５（Ｎ％）＋１００で定め
られるＡ値を２０≦Ａ≦７０−６７００×（Ｓ％）の範
囲に維持する関係が成立していることを特徴とする熱間
加工性に優れた二相ステンレス鋼。