JPH07268561A - 熱間加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼 - Google Patents

熱間加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼

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JPH07268561A
JPH07268561A JP8113794A JP8113794A JPH07268561A JP H07268561 A JPH07268561 A JP H07268561A JP 8113794 A JP8113794 A JP 8113794A JP 8113794 A JP8113794 A JP 8113794A JP H07268561 A JPH07268561 A JP H07268561A
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steel
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Takao Oda
田 敬 夫 小
Takashi Igawa
川 孝 井
Katsuhisa Miyakusu
楠 克 久 宮
Hiroshi Fujimoto
本 廣 藤
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルテンサイト系ステンレス鋼にBを0.0
010%〜0.0100%添加することにより熱間圧延
時の耳切れを防止する。 【構成】 C:0.10%以下、Si:4.5%以下、
Mn:5.0%以下、P:0.04%以下、S:0.0
20%以下、Cr:10.0〜17.0%、Ni:3.
0〜10.0%、N:0.10%以下、B:0.001
0〜0.0100%、を含み、残部がFeと不可避的不
純物からなり、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+20(C+N) で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87-182(C+N)+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両構体や建築物など
の構造材料に係り、適量のBを添加することにより熱間
圧延時の耳切れを防止することを特徴とする熱間加工性
に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】車両構体や建築物などの構造物は高強度
薄肉化による軽量化が推進されている。この目的達成の
ために要求される特性としては、高い耐力や引張強さお
よび構造物部材としての形状に曲げ加工を施したり、溶
接施工時の熱歪みを修正するための延性や、溶接施工時
の溶接入熱で溶接部の強度低下が少ないこと等が挙げら
れる。これらの要求に対し、例えば、特開昭63−21
0234号公報には、加工性に優れ溶接軟化のない高強
度ステンレス鋼の製造方法として、C:0.10%以
下、N:0.10%以下、Si:4.5%以下、Mn:
5.0%以下、Cu:1.0%以下、Ni:3.0〜1
0.0%、Cr:10〜17.0%で、残部Feおよび
不純物からなる組成で、かつNieq を限定式で成分限定
し、熱処理温度および時間を限定した、加工性に優れ溶
接軟化のない高強度ステンレス鋼の製造方法が開示され
ている。
【0003】ここで提案している特開昭63−2102
34号公報における熱処理条件は、575〜750℃の
温度範囲内で60分未満の範囲で熱処理を施すことによ
って、マルテンサイト相からオーステナイト相へ逆変態
を生じせしめて室温では、マルテンサイ相と微細なオー
ステナイト相の複相組織とする(逆変態処理)ことによ
り、加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼と
するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の熱処理
に供される従来技術の材料は以下に述べる問題が残され
ている。耐力および引張強さなどの機械的性質ならびに
加工性に優れ、しかも、溶接軟化抵抗も高い特徴を付与
することができるが、Siなどのフェライト生成元素を
多量に含む熱処理素材鋼製造時の連続鋳造スラブを熱間
圧延する場合、熱延材端部より、δフェライトを起点に
した割れが生じ、歩留りの低下を生じる場合があった。
【0005】このようなことから、熱間圧延時に生じた
割れを熱間圧延後に除去したり、δフェライト量を減少
させるため熱間圧延前に長時間加熱を施す方法や、熱間
加工性低下に影響を及ぼすSを溶解時に10ppm 以下にす
るなどの対策を講じる必要が生じ、これに対する経費は
多大のものであった。本発明はこのような熱間圧延時の
割れを解決するもので、熱間加工性に優れた溶接軟化の
ない高強度ステンレス鋼を提供するものである。
【0006】本発明の課題は熱間圧延時にδフェライト
を起点に生じる耳切れを解決するもので、熱間加工性に
優れた溶接軟化のない高強度ステンレス鋼を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、発明者らは詳細な検討を行った結果、適量のBを添
加すれば優れた熱間加工性を有する知見を得た。この知
見により、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至っ
た。
【0008】1. 重量%で、C :0.10%以下、
Si:4.5%以下、Mn:5.0%以下、P :0.
04%以下、S :0.020%以下、Cr:10.0
〜17.0%、Ni:3.0〜10.0%、N :0.
10%以下、B :0.0010〜0.0100%、を
含み、残部がFeと不可避的不純物からなり、かつ Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+20(C+N) で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87-182(C+N)+16Si-3.0Ni+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
【0009】2. 重量%で、C :0.10%以下、
Si:4.5%以下、Mn:5.0%以下、P :0.
04%以下、S :0.020%以下、Cr:10.0
〜17.0%、Ni:3.0〜10.0%、N :0.
10%以下、B :0.0010〜0.0100%、を
含み、さらにCu,Mo,Coの1種以上の合計が4.
0%以下含有し、残部がFeと不可避的不純物からな
り、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+20(C+N)+Cu+Mo+0.2Co で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87-182(C+N)+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
【0010】3. 重量%で、C :0.10%以下、
Si:4.5%以下、Mn:5.0%以下P :0.0
4%以下、S :0.020%以下、Cr:10.0%
〜17.0%、Ni:3.0〜10.0%、N :0.
10%以下、B :0.0010〜0.0100%、を
含み、さらにTi,Nb,V,の1種以上の合計が1.
0%以下を含み、残部がFeと不可避的不純物からな
り、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
【0011】4. 重量%で、C :0.10%以下、
Si:4.5%以下、Mn:5.0%以下P :0.0
4%以下、S :0.020%以下、Cr:10.0%
〜17.0%、Ni:3.0〜10.0%、N :0.
10%以下、B :0.0010〜0.0100%、を
含み、さらにCu,Mo,Coの1種以上の合計が4.
0%以下、またTi,Nb,V,の1種以上の合計が
1.0%以下含有し、残部がFeと不可避的不純物から
なり、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+Cu+Mo+0.2Co で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
【0012】
【作用】上記したような本発明について、その化学的成
分組成範囲について説明すると、以下のごとくである。
【0013】C:Cはオーステナイト形成元素であり、
逆変態処理を施す場合の高温でのオーステナイト相形成
に有効であり、逆変態処理後のオーステナイト相および
マルテンサイト相の強化に有効であるが、多すぎると伸
び率を低下させ、また、溶接部の耐食性を劣化させるの
で、0.10%を上限とする。
【0014】N:NはCと同様にオーステナイト形成元
素であり、高温でのオーステナイト相形成に有効であ
り、逆変態処理後のオーステナイト相の強度を上げ、強
化に有効であるが、多すぎると伸び率を低下させるので
0.10%を上限とする。
【0015】Si:Siは逆変態処理後のマルテンサイ
ト相およびオーステナイト相の強化に有効であるが、多
すぎると、凝固時や溶接時の凝固割れを促進したり、熱
間加工性を著しく阻害するので4.5%を上限とする。
【0016】Mn:Mnはオーステナイト形成元素であ
り、Ms点の調整に必要な元素であるが、多すぎると製
鋼時に弊害となるので、5.0%を上限とする。
【0017】Cr:Crは耐食性を付与する基本的成分
であり、10%未満ではその効果がなく一方17%を越
えると、高温でオーステナイト単相もしくはオーステナ
イトを主体とする金属組織を得るのにオーステナイト形
成元素を多量に必要とし、その結果、常温での所望の組
織が得られないので17.0%を上限とする。
【0018】Ni:Niはオーステナイト形成元素であ
り、高温での金属組織のオーステナイト化および逆変態
処理後の室温冷却時のオーステナイト量の調整に必要な
元素である。他の元素の含有量によって必要なNiの含
有量は異なってくる。高温でのオーステナイト化とMs
点調整のためには少なくとも約3%を必要とするが、他
の成分の量を低減してもNiが約10%を越えると所望
の組織が得られなくなる。
【0019】P:Pは溶製時に原料、副原料から混入し
てくる不可避的不純物であるが、多く含まれると、鋼を
脆くするので、0.04%を上限とする。
【0020】S:Sも溶製時に原料、副原料から混入し
てくる不可避的不純物であるが、多く含まれると、鋼を
脆くし、熱間加工性を阻害するので、0.020%を上
限とする。
【0021】B:本発明においてもっとも重要である、
Bの熱間加工性への影響について調査した結果の一例と
して、鋼の組成および熱間圧延での耳切れ量を表1に示
す。δc が約11のB無添加鋼および、Bを0.000
4、0.0010、0.0048、0.0098、0.
0176%添加した鋼である。B添加量0.0004%
では熱間圧延時に熱延材端部より耳切れが発生してお
り、0.0010%以上添加すると耳切れは認められな
い。したがって、0.0010%を下限とする。このB
の熱間加工性改善効果の理由について、現時点では必ず
しも明らかではないが、δフェライト量およびδフェラ
イトの大きさに及ぼすBの影響を図1、図2に示す。こ
れからわかるように、δフェライトの量および大きさは
0.0010%の添加によっても大きく変化し、0.0
100%以上ではその変化は飽和する。一方、多量のB
添加は表面疵の発生を招くなどの弊害をもたらすので、
Bの上限は0.0100%とする。
【0022】
【表1】
【0023】Cu:Cuは元来耐食性を向上させるのに
有効な元素であるが、本願発明においてはMs点を低下
させるのに有効である。約4.0%を越えると、熱間加
工性を著しく害するので4%を上限とする。
【0024】Mo:Moも耐食性を向上させ、オーステ
ナイトの強度を上昇させ、Ms点を低下させるのに有効
であるが、高価なため鋼材の価格を上昇させるので4.
0%に限定される。
【0025】Co:Coは高温域でのオーステナイト化
作用が大きい割にMs点を過度に低下させない有効成分
である。Cr含有量の大きい系の組成調整に非常に有効
な元素であるが、多すぎると、鋼の価格を上昇させるの
で4.0%に限定する。
【0026】以上のCu、Mo、Coの3元素はいずれ
も耐食性を向上させながら、マルテンサイト形成能力を
他の成分との関係において調整するのに有効である。こ
の意味において均等物である。
【0027】Ti:Tiは炭窒化物形成元素であり、溶
接時のCr炭化物の析出によるCr欠乏層発生の抑制や
オーステナイト相の結晶粒成長の抑制に有効な元素であ
るが、多すぎると表面疵の原因となったり、溶接時にス
カム形成の原因となるので1.0%を上限とする。
【0028】Nb:Nbは溶接時のCr炭化物の析出に
よるCr欠乏層発生の抑制やオーステナイト相の結晶粒
成長の抑制に有効な元素であるが、多すぎると鋳造時や
溶接時の凝固割れを促進するばかりでなく、材料の延性
をも害するので1.0%を上限とする。
【0029】V:Vは溶接時のCr炭化物の析出による
Cr欠乏層発生の抑制やオーステナイト相の結晶粒成長
の抑制に有効な元素であるが、多すぎると材料の延性を
害するので1.0%を上限とする。
【0030】以上のTi,Nb,V,の3元素は、炭化
物、窒化物形成元素であって、いずれもオーステナイト
の結晶粒成長を抑制し、その効果が著しい。その意味で
均等物である。
【0031】本発明鋼の組成範囲内にあっても、オース
テナイト量の指標となる Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+20(C+N)+Cu+Mo+0.2Co で定義されるニッケル当量値が13未満の鋼はMs点が高
すぎて、特開昭63−210234号公報において提案
した、加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼
の製造方法に示す、熱処理を施しても所望の高い伸びを
達成できない。また、この値が17.5より大きい鋼は
溶接のような熱履歴を受けると溶接部が軟化し、目的と
する高強度部材が得られない。ニッケル当量値の式は、
各成分元素の変態に対する寄与度を考慮してNiのオー
ステナイト形成能を基準として係数を定めてNi量に換
算したものである。
【0032】また、鋳造スラブのδフェライト量の指標
となる、 δc=-87-182(C+N)+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20以下の場合は熱間圧延時
にオーステナイト相が多いためB添加しなくても熱間圧
延時の耳切れは認められないため、B添加の必要はなく
下限を−20とした。また、δc の値が20以上の場合
は耳切れの起点となるδフェライトが多く析出しB添加
による改善効果が発生しないため上限を20とした。
【0033】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に例示す
る。本発明および比較例の組成を表2に示す。試料No.
1〜No.10は本発明の対象とする組成を有する鋼であ
る。No.11〜No.14鋼は比較例の素材鋼で、No.1
1鋼はNieq およびδc も範囲内にあるがBが添加され
ていない。No.12、No.13、No.14鋼の各成分組
成は規定された組成範囲内にあるが、No.12およびN
o.13鋼はNieq が18.3および12.4であり本
発明範囲外である。また、No.14鋼はδc が22.0
と本発明範囲外である。
【0034】
【表2】
【0035】試料作製の方法は図3に示した。試料鋼は
30kg鋼塊を真空高周波炉で溶製し、鋼塊の柱状晶部
より板厚33mm×幅100mm×長さ150mmに切
出して熱間圧延を実施した。また、熱間引張試験片とし
て15mm角×長さ110mmを切出した後、1220
℃×2hrの熱処理を施し試験を行った。熱間圧延は抽
出温度1220℃で2時間均熱処理した後、厚さ6mm
まで5パスにて仕上げた。その後、1050℃×在炉6
minの焼鈍、酸洗を施し、700℃×均熱0minの
逆変態処理後、酸洗した。この材料を用いて引張試験を
行なった。また、熱延板を用いて光学顕微鏡によりδフ
ェライトの量および径を測定した。
【0036】実施例の熱間圧延結果および熱延板のδフ
ェライト量,粒径、1000℃での熱間引張試験におけ
る絞り率、逆変態処理後の機械的性質をまとめて表3に
示す。表3によれば熱間圧延における仕上げ温度はいず
れも940℃前後である。熱間圧延時の本発明鋼No.1〜
No.10の耳切れは認められず、熱間圧延後のδフェライ
ト量は1〜8%と少量であるとともに、δフェライト粒
径は6〜15μmと微細である。また、本発明鋼の熱間
引張試験1000℃における絞り率は、60%以上を有してお
り、熱間加工性に優れるとともに逆変態処理後の機械的
性質においても本発明鋼は高強度、高延性を有する。こ
れに対し、比較鋼No.11はBを含有していないためδ
フェライトの量が多く、径も大きい。したがって、耳切
れも発生し、熱間引張試験1000℃による絞り率は50%以
下である。また、比較鋼No.14はBを含有している
が、本発明範囲外のδc が21.7と大きいため比較鋼
No.11以上にδフェライトの量は多く、径も大きい。
したがって、耳切れも認められ、絞り率も38%と低い。
一方、比較鋼No.12,No.13鋼は、本発明範囲外の
Nieq であるためδフェライト量は少なく耳切れは認め
られないが、No.12鋼については耐力および引張強さ
が低く、No.13鋼は伸びが低い。
【0037】
【表3】
【0038】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれば
適量のBを添加することにより、熱間加工性の優れた高
強度ステンレス鋼が得られ、本分野への本発明がもたら
す効果は大きなものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間圧延後のδフェライト量とB含有量の関係
の説明図である。
【図2】熱間圧延後のδフェライト径とB含有量の関係
の説明図である。
【図3】本発明における試料の作製方法を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 本 廣 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社鉄鋼研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.10%以下、 Si:4.5%以下、 Mn:5.0%以下、 P :0.04%以下、 S :0.020%以下、 Cr:10.0〜17.0%、 Ni:3.0〜10.0%、 N :0.10%以下、 B :0.0010〜0.0100%、を含み、残部が
    Feと不可避的不純物からなり、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+20(C+N) で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87-182(C+N)+16Si-3.0Ni+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
    加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.10%以下、 Si:4.5%以下、 Mn:5.0%以下、 P :0.04%以下、 S :0.020%以下、 Cr:10.0〜17.0%、 Ni:3.0〜10.0%、 N :0.10%以下、 B :0.0010〜0.0100%、を含み、さらに
    Cu,Mo,Coの1種以上の合計が4.0%以下含有
    し、残部がFeと不可避的不純物からなり、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+20(C+N)+Cu+Mo+0.2Co で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87-182(C+N)+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
    加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
  3. 【請求項3】 重量%で、 C :0.10%以下、 Si:4.5%以下、 Mn:5.0%以下、 P :0.04%以下、 S :0.020%以下、 Cr:10.0〜17.0%、 Ni:3.0〜10.0%、 N :0.10%以下、 B :0.0010〜0.0100%、を含み、さらに
    Ti,Nb,V,の1種以上の合計が1.0%以下含有
    し、残部がFeと不可避的不純物からなり、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
    加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
  4. 【請求項4】 重量%で、 C :0.10%以下、 Si:4.5%以下、 Mn:5.0%以下、 P :0.04%以下、 S :0.020%以下、 Cr:10.0〜17.0%、 Ni:3.0〜10.0%、 N :0.10%以下、 B :0.0010〜0.0100%、を含み、さらに
    Cu,Mo,Coの1種以上の合計が4.0%以下、ま
    たTi,Nb,V,の1種以上の合計が1.0%以下含
    有し、残部がFeと不可避的不純物からなり、かつ、 Nieq=Ni+Mn+0.5Cr+0.3Si+Cu+Mo+0.2Co で定義されるNieq の値が13.0〜17.5 δc=-87+16Si-3.0(Ni+Cu+Co)+5Cr で定義されるδc の値が−20〜20の範囲にある熱間
    加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼。
JP8113794A 1994-03-29 1994-03-29 熱間加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼 Withdrawn JPH07268561A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997039158A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-23 Abb Research Ltd. Martensitisch-austenitischer stahl
JP2001271140A (ja) * 2000-01-21 2001-10-02 Nisshin Steel Co Ltd 高強度高靱性マルテンサイト系ステンレス鋼板並びに冷延耳切れ抑止方法および鋼板製造法
JP2007224425A (ja) * 2007-05-17 2007-09-06 Nisshin Steel Co Ltd 耐高温塩害腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼
WO2008126911A1 (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Nippon Steel Corporation キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法および連続焼鈍設備

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