JPH0575820B2

JPH0575820B2 -

Info

Publication number: JPH0575820B2
Application number: JP6747587A
Authority: JP
Inventors: Atsuki Okamoto; Naomitsu Mizui
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1987-03-20
Publication date: 1993-10-21
Also published as: JPS63230854A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、耐酸化性とともに加工性に優れ常温
から高温まで広い範囲で使用することのできる薄
鋼板に関する。（従来の技術）熱間圧延或いは冷間圧延で仕上げられる薄鋼板
は、自動車、家電及び建材用等常温での使用を前
提とする用途だけではなく熱交換機、マフラー等
の排ガス装置のように高温酸化を受ける用途に用
いられることも多い。鋼板を高温で使用すると表面酸化が急速に進行
することは周知のことである。又常温でも水分その他酸化を促進する因子を含
む環境下で、長時間の使用中に酸化発錆し、部材
の肉厚減少という大きな問題を生ずる。酸化防止の対策としては、メツキや塗装等の表
面処理があるが、鋼板そのものに耐酸化性を持た
せるのが最も望ましい。鋼板に耐酸化性を持たせる手段として、Cr添
加が一般的である。例えば、ボイラー用等の高温用鋼として知られ
ている3Cr−1Mo鋼（JIS SCMV5）、5Cr−1/2
Mo鋼（同SCMV6）などは、Cr添加により高温
耐酸化性をもたせたものである。しかし、Crは一方において鋼の加工性、特に
冷間加工性を損ない脆性割れを生じめることもよ
く知られている。脆性割れとしては、薄鋼板の製造工程でのスラ
ブ割れ、冷間圧延時の耳割れ、溶接部割れなどの
他に、出荷後使用時における延性と脆性が混在し
た割れ、たとえば、深絞り加工後さらに加工を加
えようとした場合の割れ、加工後溶接した部位に
くり返し応力をかけた場合の割れ、加工したもの
に加熱、冷却をくり返した場合の割れ、あるいは
スリツト加工した後、加工したときの耳割れなど
である。第１図は、Cr添加が鋼の特性に及ぼす影響を
定性的に示したものである。図中Ａは酸化減量の
特性を、同Ｂは深絞り性及び脆性割れの特性を、
同Ｃは最大腐食深さの特性を示したものである。 Cr量が増すに従い酸化減量は小さくなり、耐
酸化性は向上する反面、深絞り性及び脆性割れ性
が劣化し、加工性及び耐脆性割れ性は低下する。
又最大腐食深さは、Cr量が１％を越えると改善
されるが６％を越えると劣化する。それは局部腐
食（孔食）が発生するようになるからである。優れた加工性を必須とする薄鋼板においては、
その耐酸化性向上のためCrを添加するにあたつ
て、上記の加工性及び耐脆化割れの劣化を抑制す
るにより慎重な配慮が必要である。特公昭61−
36581号は、このような問題に対する１つの解答
である。この発明は、低炭素Cr鋼に少量のTiを添加し
て加工性を損なうことなく高温酸化性を改善した
鋼板に係るものである。しかし、上記特公昭61−
36581号の発明は、専らスパイラルフイン用の鋼
板を狙いとしているため、脆性割れ性について
は、特に考慮されていない。（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、特に耐脆性（脆性割れに対す
る耐性）を改善してなる加工性及び耐腐食性に優
れたCr含有薄鋼板を提供することである。（問題点を解決するための手段）本発明者らは、多数の試験結果から耐酸化性向
上のためCrを添加した鋼において、他の成分の
含有量を調整することによつてすぐれた加工性と
耐脆性割れを持たせることができるとの知見を得
た。特に、鋼の成分のうち、Ｓ、Mn、Ti、Ｂ含
有量と、これら相互の或いはＢとCrの相関関係
を適正に選ぶことにより、前述の目的が達成され
る。ここに本発明の要旨とするところは、重量％で、Ｃ：0.020％以下、Si：1.0％以下、 Mn：0.10〜2.0％、Ｓ：0.009％以下、 Cr：0.8〜6.0％、酸可溶Al：0.005〜0.30％、Ｎ：0.0060％以下、Ti：0.01〜0.30％、Ｂ：0.0002〜0.0012％、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ、 Ti≧４〔Ｃ＋12／14）Ｎ＋（12／32）Ｓ−0.0010〕、Ｂ／Cr≧10^-4、 Mn／Ｓ≧20、である加工性及び耐酸化性に優れた薄鋼板であ
る。尚上記の関係式中の元素記号はその元素の含有
量（重量％）を意味する。（作用）以下、本発明の薄鋼板の組成を上記のように限
定した理由を各成分の作用効果とともに説明す
る。なお、成分含有量についての「％」は特に指定
のない限り「重量％」である。Ｃは加工性を損なうのでその含有量は0.020％
以下でより少ないほうが好ましい。Ｃの含有量が
0.020％を越えると、後述するようにＣを炭化物
として固定するためのTiの添加量が増し、コス
ト高となるとともに加工性を劣化させる。 Siは耐酸化性を向上させる作用があるが、その
含有量が1.0％を越えると冷延鋼板の製造上、例
えば焼鈍においてテンパーカラーがついて品質を
損なうなどの好ましくない影響を生じ更に溶接性
を劣化させる。 MnはMnSとして鋼中のＳを固定し、Ｓによる
熱間脆性割れを防止する作用がある。0.10％未満
では熱間脆性による耳割れを防止することができ
ない。一方、Mnは強化元素でもあり所望の強度
とする上で必要量添加されるが、その含有量が
2.0％を越えると加工性を劣化させる。ＳはMnS或いはTiSなどの硫化物を形成する。
これら硫化物が微細に形成され析出しているなら
ば特に鋼の特性を損なわないが、Ｓの含有量が
0.009％を越えると硫化物が粗大に析出し、鋼を
脆化させる。従つて、Ｓは0.009％以下で、でき
るだけ少ない方がよい。更にMn及びＳについては、前記含有量内で且
つMn／Ｓ比で20以上とする。第２図は、MnとＳの含有量の比が熱間圧延時
の耳割れに及ぼす影響を調べた結果である。Ｃ：0.003％、Ti：0.08％、Ｎ：0.0040％、
Al：0.030％、Cr：2.0％でMn含有量を0.02％〜
0.33％とＳ含有量を0.002〜0.014％と種々変えた
鋼を連続鋳造で50mm厚の鋳片とし、次いで1250℃
の加熱温度で30分間加熱したのち950℃で熱間圧
延して３mm厚の薄鋼板に圧延し、このときの板端
の耳割れ発生の有無を調べた。図中●印は耳割れが発生したもの、〓印は一部
に耳割れが発生したもの、〇印は全く耳割れが発
生しなかつたものである。第２図から明らかな如く、Mn及びＳのそれぞ
れの含有量が0.10％以上、0.009％以下で且つ
Mn／Ｓが20以上、即ち第２図中の斜線部が耳割
れの発生しない領域である。 Crは常温における耐食性、及び耐錆性を向上
させるとともに600℃程までの高温での酸化減量
を少なくする作用がある。その含有量が0.8％未
満では、これら作用に所望の効果が得られず、一
方6.0％を越えて含有させると極低炭素鋼の転炉
溶製が困難となる。更には腐食の形態が局部的に
なり、かえつて腐食が進行するようになる。 Crは上記のような作用を有する反面、鋼を脆
化させるものである。第３図はCr含有量と脆性
遷移温度との関係を調べたものである。Ｃ：0.003〜0.010％、Mn：0.23％、Ti：0.12
％、Ｎ：0.0030％、Al：0.030％、Ｓ：0.006％あ
るいは0.012％でCr含有量を1.0〜6.0％と種々変え
た0.8mm厚の冷延鋼板を絞り比1.8で円筒状（33mm
φ）に成形加工し、これを各温度に保持して上部
から荷重を落とし、その時に、脆化割れを起こす
か否かを調べたものである。たて軸は延性破壊と脆化破壊の遷移温度で、こ
れが低い方が耐脆性にすぐれている。尚、図中〇は前記成分で0.012％のＳを含むも
の、●は、前記成分で0.006のＳを含むもの、△
は、前記成分で0.006％のＳで0.0010％のＢを含
むものである。第３図から鋼の脆化を抑制するにはＳ含有量を
少なくする必要があることとともに、後述するＢ
の添加が有効であることが分かる。 Alは製鋼において脱酸調整のため添加される
が、酸可溶Alとしの含有量が0.005％未満では脱
酸不足となり好ましくない。一方、Alは耐高温
酸化性を向上させる作用があり、所望に応じて必
要量添加されるが、その含有量が0.30％を越える
と連続鋳造時にノズル詰まりを発生させる原因と
なり好ましくない。Ｎは加工性を損なうので、少なければ少ないほ
ど望ましい。また、Ｎは後述するようにTiNと
してTiを消費するので、Ｎの含有量が0.0060％を
越えると、より多くのTiを添加しなければなら
ずコスト面で不利となる。 Tiは、本発明にとつて重要な元素であつて、
鋼中のＣ、Ｎ及びＳを固定して、TiC、TiN及び
TiSなどの析出物を形成し鋼を清浄にし加工性を
向上させる作用がある。その含有量が0.01％未満
では、前述の作用に所望の効果が得られず加工性
の向上は小さい。一方、0.30％を越えて含有させ
ると固溶Tiが増し加工性の向上効果は飽和する
だけではなくコスト高となる。又、Tiの最適添加量は、上記範囲内で、且つ
Ti≧４×〔（Ｃ＋（12／14）＋（12／32）Ｓ−
0.0010）〕の式を満足させるものである。前記式のＣ＋（12／14）Ｎ＋（12／32）Ｓ……
（以下C′と記す）はＣ当量で、ＣとＮとＳをまと
めてＣの原子量１２に換算したものである。又、4C′は、Tiの原子量に換算したものであ
る。前述のTiC、TiN、TiSが形成されるのに必要
なTi量が、Ti＝4C′となる。最適Ti量は、4C′に
さらに0.0010％のC′を保有したものを基礎にし、
それ以上の当量Tiが添加されたものである。最適Ti量をTi≧４（C′−0.0010）としたのは、
本発明者らの多くの実験結果より得た知見による
ものである。第４図は、実験結果の一例を示したものであつ
て、Ｃ：0.0005〜0.020％、Si＜0.01％、Mn：
0.40〜0.50％、Ｓ：0.004〜0.006％、Cr：1.0％及
び5.0％、sol.Al：0.03〜0.06％、Ｎ：0.0030〜
0.0040％、Ti：0.010〜0.25％、Ｂ：0.0005〜
0.0010％、残部Fe及び不可避的不純物よりなる
種々の成分の鋼を、連続鋳造、熱間圧延、冷間圧
延して1.0mm厚の冷延鋼板となした後、800℃の温
度で３秒均熱する連続焼鈍し、次いで0.3％の伸
び率の調質圧延を行い、これら鋼板より、引張試
験片（JIS5号）を採取し、引張試験したときの、
Ti／（C′−0.0010）とランクフオード値（γ値）
との関係を調べた結果である。図中〇印は1.0％のCrを含むもの、●印は5.0％
のCrを含むものである。第４図から明らかな如
く、Ti／（C′−0.0010）の値が４以上となつたと
き、ｒ値は著しく向上する。Ｂは、本発明にとつて重要な元素であつて、特
にCrを添加した鋼における脆化防止に有効であ
る。このようなＢの作用は、Crを添加することに
より弱くなつた粒界に偏析し粒界を強化するため
と考えられるが、その詳細は不明である。そのＢの含有量を0.0002〜0.0012％で且つＢ／
Cr≧10^-4としたのは、本発明者らの多くの実験結
果より得た知見からよるものである。第５図は、CrとＢが脆性破壊に及ぼす影響を
調べた結果である。Ｃ：0.0020％、Si：0.01％以下、Mn：0.4〜0.5
％、Ｓ：0.004〜0.006％、Cr：６％以下、sol.
Al：0.04〜0.06％、Ｎ：0.0030〜0.0040％、Ti：
0.04〜0.05％、Ｂ：0.0001〜0.0015％、残部Fe及
び不可避的不純物よりなる種々の成分の鋼を、連
続鋳造、熱間圧延、冷間圧延して0.8mm厚の冷間
鋼板となした後、絞り比1.8で33mmφの円筒に深
絞り加工し、これを０℃の温度に保持し、上から
重りを落とし、その深絞りカツプの割れ方を調べ
たものである。図中〇印は延性変形したもの、●印は脆性割れ
したものである。尚、図中の枠内は本発明の範囲
内を示したものである。Ｂ含有量が0.0002％未満では脆性割れが生じ耐
脆性が向上しない。一方、その含有量が0.0012％
を越える場合、脆性割れは生じないものの逆に耐
酸化性を劣化させることになる。又、Ｂ／Crの比が10^-4末満となると脆性破壊が
生じる。このような知見により、Ｂの含有量を0.0002〜
0.0012％で且つＢ／Cr≧10^-4とした。本発明において、前記合金元素の他にＰ、Cu
及びNiの少なくとも１種以上を更に含有させて
もよい。その含有量としては、Ｐについては鋼の強化と
耐食性を向上させる上で0.10％以下、Cuについて
は耐食性を向上させる上で1.5％以下含有させて
もよい。ただしCuを0.5％以上含有させる場合は
表面品質を改善させる上でNi含有量をCu量の1/2
とするのが好ましい。本発明の薄鋼板は下記の製造方法によつて得る
ことができる。前記の成分からなる鋼を、連続鋳造にてスラブ
となし、次いで熱間圧延して熱延鋼板のまゝ使用
するか或いは更に冷間圧延して冷間鋼板となす。前記、連続鋳造と熱間圧延は連続して行うのが
望ましい。又、これら連続鋳造、熱間圧延及び冷
間圧延の条件は特に規定する必要はなく通常通り
行われる。前記熱延鋼板は、熱間圧延のまま、或いは、酸
洗後に焼鈍を行う。酸洗前には機械的方法などでスケール除去性を
向上させるのが望ましい。酸洗後、次いで冷間圧延するものは、冷間圧延
後焼鈍を行う。焼鈍は、箱焼鈍と連続焼鈍のいず
れでもよいが、短時間の焼鈍が可能な連続焼鈍が
好ましい。焼鈍温度は連続焼鈍の場合は650〜900℃が望ま
しく、650℃未満では加工性が不足する。900℃を
越えると粒が粗大化し脆化しやすくなるので注意
を要する。このようにして得られた熱延鋼板及び冷延鋼板
は、更に電気メツキや塗装などの表面処理を行い
耐食性、耐酸化性を向上させるのも有効である。なお、溶融メツキ鋼板については、溶融メツキ
ラインで焼鈍とメツキを行うこともできる。以下、実施例によつて本発明を更に説明する。実施例１第１表に示す成分の鋼を転炉溶製、連続鋳造、
熱間圧延、酸洗、次いで冷間圧延して板厚0.8mm
×板幅1000mmの冷延鋼板となした後、第１表に示
す焼鈍温度で連続焼鈍或いは箱焼鈍を行つた。こうして得られた冷延鋼板を14mm幅にスリツト
して38mm丸のパイプに巻き付け、その時のエツジ
割れ発生の有無を調べた。又、スリツトコイルよ
り試験片（JIS13B）を採取し引張試験を行つた。
その結果を第２表にまとめて示す。

【表】

【表】 (注) ＊：本発明の範囲外

【表】第２表より明らかな如く、本発明鋼A1、A2、
A6は巻つけ時エツジ割れが発生していない。こ
れに対し、比較鋼A3はＢが添加されていないた
め、A4はＳが多いため、巻つけ時エツジ部の脆
化によるエツジ割れが発生した。また比較鋼A5
はTiが含まれていないためｒ値が低くやはり、
巻つけ時エツジ割れが発生した。なお、Crが添加されていない比較鋼A7はｒ値
は高く、巻付け時エツジ割れは発生しなかつたが
熱交換器部材などの使用温度である300〜500℃の
温度では酸化減量が多く使用に耐えなかつた。実施例２第３表に示す成分の鋼を溶製し、熱間圧延し、
酸洗して板厚1.4mmと5.0mmの熱延板となした。板
厚1.4mmの熱延板は熱間圧延のまま、一方、板厚
5.0ｍ厚の熱延板は引き続き冷間圧延して1.4mm厚
の冷延鋼板となしたのち両鋼板を第３表に示す均
熱条件で焼鈍を行い、次いで伸び率0.3％の調質
圧延を行つた後、試験片（JIS13号Ｂ）を採取し
引張試験を行うとともに、絞り比1.6でカツプ状
に絞り延性−脆性破壊試験を行つた。その結果をまとめて第４表に示す。

【表】

【表】 (注) ＊：本発明の範囲外
焼鈍炉の溶融Znメツキとは、メツキラインの焼鈍
炉を示すものである。

【表】本発明鋼のうち冷延鋼板B3、B4、B5、B7は
ｒ値が大きく、遷移温度も低い。又熱延鋼板B1、B2、B6は冷延鋼板に比べｒ値
が低いのはやむを得ないが、熱延板としては遷移
温度は冷延板と同じ程度に低い。これに対し比較鋼B8は冷延鋼板であるにもか
かわらずｒ値は低く加工性が悪い。また比較鋼B9はＣ量が多くかつTi−（C^*−
0.0010）が負のため降伏応力が高く、ｒ値が低
く、脆性破壊試験用のカツプも絞れなかつた。比較鋼B10はＢを含有していないため、遷移温
度が高く、耐脆性に劣るものである。比較鋼B11
は、素材が熱延板であつてｒ値は本発明鋼板B1
と大差はないが遷移温度が高く耐脆性に劣るもの
である。（発明の効果）以上説明した如く、本発明の薄鋼板は耐酸化
性、加工性及び特に耐脆性にすぐれたものであ
る。したがつて、自動車、家電用品、熱交換器、
建材などの各種部材の素材鋼板として、加工性と
耐食耐酸化を要求される多くの用途に用いること
ができる。耐酸化性にすぐれているということ
は、常温では勿論高温で使用しても酸化減量は少
ないということであり、使用鋼板の板厚を薄く
し、軽量化が達成されるなど産業上にとつて効果
は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Cr含有量と酸化減量、深絞り性、
脆性割れ、及び最大侵食深さの関係を示す図であ
る。第２図は、Cr含有鋼におけるMn及びＳの含
有量と熱間圧延時における耳割れ発生との関係を
示したグラフである。第３図は、Cr含有量と脆
性遷移温度との関係を示した曲線図である。第４
図は、Ti当量とｒ値との関係を示した曲線図で
ある。及び第５図は、Cu含有量及びＢ含有量と
脆性割れとの関係を示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.020％以下、Si：1.0％以下、 Mn：0.10〜2.0％、Ｓ：0.009％以下、 Cr：0.8〜6.0％、酸可溶Al：0.005〜0.30％、Ｎ：0.0060％以下、Ti：0.01〜0.30％、Ｂ：0.0002〜0.0012％、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ、 Ti≧４〔Ｃ＋12／14）Ｎ＋（12／32）Ｓ−0.0010〕、Ｂ／Cr≧10^-4、 Mn／Ｓ≧20、である加工性及び耐酸化性に優れた薄鋼板。