JPS5983749A - 耐候性フエライトステンレス鋼 - Google Patents

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】 本発明は耐発錆性にすぐれ６特に外装用に適する耐候性
フェライトステンレス鋼に関するものである。

従来、装飾用に用いることのできるステンレス鋼として
フェライトステンレス鋼では５ＵＳ４５０゜５ｔＪＳ４
３４が、オーステナイトステンレス鋼では８Ｕ８５０４
が用いられている。オーステナイトステンレス鋼のＳ　
ＴＪ　ｓ３０４は耐発銹件、加工性および溶接性等の緒
特性はＳ　Ｕ　８４５０や５ＴＪＳ４５４に比べてすぐ
れるが９価格的に比較的高価であるこき２表面が黄味を
おびているためメッキ材等と色調が調和しないこともあ
って、フェライトステンレス鋼が好んで用いられている
。フェライトステンレス鋼のうち５ＵＳｄ　３０は価格
的には有利であるが、耐発錆性が劣り、外装用材として
の使用に耐えない。一方５ｕｓ４ｓ４はＭｏを含有し、
比較的耐発銹性をこすぐれ広く用いられているが、海岸
地帯や工業地帯のように塩素イオンや亜硫酸ガスによっ
て汚染されている環境においてその耐発錆性は十分とは
言えず、また溶接時のように高温にさらされるとき冷却
過程において粒界にＣｒの炭化物を形成し、その近傍に
Ｃｒ欠乏層が生じるため耐発錆性の劣化を来たす。その
上価格的に高価で資源的にも限られているＭｏを１チ程
度含有するため、工業的に安定供給しがたいという欠点
がある。

本発明は上述の長短にかんがみ検討したもので。

５ＩＪＳ４３０系鋼の不純物元素であるＭｎおよびＳを
減することによって耐発錆性が改善され、さらにＮｂを
添加することによりその効果は著しく増大し、また使用
される環境や用途に応じて少量のＣｕあるいはＭｏ、Ｔ
ｉを添加し、要すればさらに成分調整することによって
５ＴＪＳ３０４と同等もしくはそれ以上の耐発錆性を有
する主として外装用に適する耐候性フェライトステンレ
ス鋼として価格的にも最適な鋼が得られることを見いだ
したものである。

本発明は基本的にはＣＤ０８％以下、Ｓｉ１．０％以下
、Ｍｎ０．５％以下、８０．００３％以下、　Ｃｒ１０
〜２０％、ＮＯ，０５％以下を含有し、残部鉄お、よび
不可避的不純物よりなる耐候性フェライトステンレス鋼
を提供する。

この基本組成に対して、さらに０．２〜０．８％のＣｕ
　、　０．２−０．８％のＮｉ　、　０．２−０．８％
のＭｏ　。

０、５−０．８％（１）Ｎｂ、０．０５〜０．２％ノＴ
ｉヲ単独もしくは複合添加した鋼を提供する。

好ましい態様において、これらの鋼はＣの量が０．０６
％Ｊ以下、Ｎの量が０．０２％以下に限定される。

Ｎｂと’１’ｉＡｆ含まれる場合、　０．ｊ＜（Ｎｔ＋
＋Ｔｉ）＜０．８％とすることが望ましい。

本発明鋼の成分限定理由は次の通りである。

Ｃ，Ｎ、耐発錆性の面からは５ＵＳ４３０や５ＴＪＳ４
３４に含まれる程度でよいが２強度の成形加工や溶接加
工が施される場合において、加工性、溶接部の耐発錆性
ならびに耐粒界腐食性、あるいは靭性の面からＣ，Ｎは
低ければ低いほど好ましい。−万〇、Ｎを低めることは
製錬時間の延長を来たし製造原価の上昇を招く。これは
Ｃ，Ｎを固定する作用を有するＮｂを適量添加すること
である程度の含有が許容される。本発明鋼ではＣ≦０．
００８％、Ｎ＜０．［３５％とするが、とくに加工性お
よび溶接部の耐食性あるいは靭性が要求される場合はｃ
くｏ、ｏｓ％、Ｎく［１，０２％とする。

Ｓｉ：　Ｓｉは脱酸作用を有しており９本発明鋼では後
述するように同様の作用を有するＭｎを耐発錆性の面か
ら減少させるので、多い方が好ましい。

しかし、多すぎると鋼を硬化させ加工性を損い。

また溶接時の高温割れや浴接部靭性に対しても有害であ
るので上限を１，０％とする。

Ｍｎ　：　Ｍｎは硫化物形成能が強く、鋼中のｓ准結合
し水溶液中で不安定で発銹の起点となりゃすいＭｎＳを
形成し、耐発錆性を劣化させるので低い方が望ましい。

Ｍｎが低くなるに従って孔食電位は貴となり、耐発錆性
が改善される。有意な耐発錆性を得るためにはＭｎを０
．５％以下にする必要がある。

Ｓ：Ｓは上述のようにＭｎと結合し耐発錆性に有害であ
り低い方が望ましい。有意な耐発錆性を得るためには、
Ｓは０．００３−Ｓ　Ｌ、Ｉ、下にする必要がある。特
に苛酷な条件下で使用される材料についてｉ′ｉ０．０
０２％以下にするのが望ましい。

Ｃｒ：Ｃｒ１ｉ一般耐食（〆Ｌを竹馬する効果をイイし
、ステンレス鋼（こけ不可欠の元素であり、不動態効果
ヲ倍るζこは少くとも１０％のＣｒを必要とする。

ｌｌｌｒｌ発銹性ζこ対しては単にＣｒのみを増加して
もその効果は小さい。

本発明鋼は、その良好な耐・良性がＭｎおよびＳの低減
によっであるいは要求される耐発明性に応じてさらにＣ
ｏ　、　Ｍｏ　ｏ）耐食性改善効果のつよい元素Ｑ）添
加によって得るこみを特徴とするが、　Ｃ＋＋。

Ｍｎの効果はＣｒ用の増υ［Ｊでさらに犬舎くなる。し
かし、Ｃ＋の増ｊＪ（Ｊζまｇｉテｉの脆化を招き７Ｊ
ＩＩ工（１４−の割れや肌荒れ薪生じ＜）−ａ−＜なり
、かつｉ！６（質性がｊ１ヨゎれる。才たＯｒの」着力
１］ｉこより、製〕告が困脩ｆ吉なり汚ε価の上昇を招
く。これらの児池から２０％が限変である。

Ｎｂ　：　Ｎｂ　ｔｒｉ　ｉＥ中の（′、、Ｎを固定す
る元素として知られてお帆通當）Ｊ［１工性および溶接
部の緒特性を改善するのに添加されている。本発明者ら
はＮｂについて上述の効果の他に耐食性改善効果を有す
ることを知見した。Ｎｂ量の下限は粒界腐食を防止する
親１点から、Ｃ，Ｎの固定に必要な斌から設定され、王
妃の実験結果に基づいで０５％とする。一方Ｎｂはその
含有量が置くなりすぎると。

溶接時の茜温割れ耐性を１１害し１ｍ接部の靭性を損な
うので０．８％を上限とする。

Ｔｉ　：　Ｔｉは硫化物形成能がＭ　ｎに比べてつよく
。

しかもＴｉの硫化物はＮｈと同様に水溶液中において安
定であり　耐発明性に対して有効である。Ｔｉは溶接部
靭性および溶接時の高温割れ性の改善に有効であるので
、これらの特性を重視する場合には上述のＮｂに加えて
少量添加する。Ｃ１０５％以下の添加ではｒ１の改善効
果は得られない。ただしＴｉの含；８−量が０．２０％
を超えると素材の表面肌を劣化させるので」二限を０．
２０％とする。なおＴｉはＣ，Ｎの固定元素でもあるこ
とから、Ｎｂと゛［Ｉを添加する場合は０．６＜　（Ｎ
ｈ＋Ｔ　ｉ　）≦０．８％の条件を満足すればよい。

Ｃｕ　、Ｎｉ　、Ｍｏ　：　（、＋ｉ　、Ｎｉ　、Ｍｏ
は］副食性を高める有効な元素であり、ｉ発明性の改善
に対しても効果がある。

本発明では、　Ｍｎ　、　Ｓ　；ｉ、’の低減により、
あるいはさらにＮｈの（蚕ＪＪａによってすぐれた１は
発０１にが得られるのであるが、Ｃ＋＋、Ｎｉ、Ｍｏの
添加により耐発明＋＜Ｕ；ｔさらに高まる。Ｃ＋＋、Ｍ
ｏ１ｉＣｒ古相剰的に釦食性改善効果を示すので、これ
らの元素を効果的に利用するためにはＣｒ量を多くした
方が望ましい。Ｃ，’　ｕ　、　Ｎ　ｉ　、　Ｍｏの効
果は０．２％以上の添加でＪＭ出するが、Ｃｕは添加量
が多くなると耐発明（〈１．をかえって悪くシ、またＣ
ｏＮｉは応力腐食割れ感受性をり、えあるいはマルテン
サイトを析出するようになるので−」二限を０．８％と
する。Ｍ＋１は添加量と伴に耐発明性を向上させるが、
経済的に高価となり本発明の特徴が損イっれるので０８
％を上限とする。

す゛ト実施例によりル１（発明を具体的に説明する。

第１表は実験に供した不発明鋼と比較鋼の成分を比軟し
て示したものである。これらの１（ｉ４を常法により溶
製し９次のそれぞれの試験に供した。

第１に鋼１〜７，１１，１５．１６を１０×１０羽の板
に切り出し、熱リード線をつけ硬化性樹脂にこ埋込み、
５０°Ｃの５％Ｎ　ａ　ＣＩＩ中でＪ　Ｉ　５−（１＋
　０５７７に基づき孔度ｄＬ位のＣ１１７こイ）アぞ丁
った。

その結果は第１〜４図に示されている。第１図はＮｂを
含まない本発明鋼および比較＠ｌｔｉ（１６Ｃｒｍ）の
Ｍｎ含有量と孔食電位（標準甘木電極に対する）の関係
を示す。孔食電位は耐発錆性のめやすになるが１図示ら
明らかなように、Ｍｎ量が低くなるに従って孔食電位は
上昇し、０．５％以下で有意な上昇を見る。なお、これ
らの試料のＳ含有量はすべて００１％以下である。

第２図はＮｂを含む本発明鋼と比較ｆＩＡ（１７Ｃｒｉ
Ｎｂ鋼）のＭｎ含有量と孔食電位の関係を示す。

この試験の試料のＳ含有量は何れもＱ、００２％以下で
ある。図から明らかなように、Ｍｎ量０．’Ｓ％以下に
おいて孔食電位の有意の上昇が見られる。

第６図はＮｂを含まない本発明鋼と比較鋼（１６Ｃｒ鋼
）のＳ含有量と孔食電位の関係を示す。これらの試料の
Ｍｎ含有量はいずれも０′５％以下である。図から明ら
かなように、８量５０ｐｐｆｆＬ即ち０．００５％以下
で孔食電位の有意の上昇が認められる。

以上の結果から２ＭｎＭｎ量０以下、Ｓ量０．００！１
％以下において孔食電位の有意の上昇が達成されること
が認められる。

ＭｎおよびＳの低減による耐発明性改善の効果は発明起
点となるＭｎＳを主体とする硫化物の減少に因るもので
ある。Ｓの低減により耐発錆性が改善されることはすで
に知られていたが、Ｓ量を低減するだけでは不充分であ
り、上述したように同時にＭｎ量を低め、あるいは後述
するようにＮｂやＴ１をさらに添加し、硫化物自身の耐
食性を改善するこ、とによって鋼の耐発錆性は一段と向
上する。本発明の目的はこれによって達せられるもので
ある。

Ｍｎの低減による耐発錆性の改善は硫化物の減少のみな
らず、その質的変化と関連しており、鋼中の硫化物をＥ
ＰＭＡで観察したところ、Ｍｎを減することによって硫
化物中のＣｒ濃度が増加しているのが認められ、　Ｍｎ
の低減による改善作用は硫化物それ自身の耐食性が向上
したことに因ると考えられる。

次に鋼２．１，５．６を１０’０ｘ１５０ｙ＋ｉの短柵
状試験片とし、ＪＩＳＤＯ２０１に示されたＣＡＳＳ試
験（酸性食塩水噴霧）を３２０ｈｒ、行い発明状態を調
べた。第４図に試験後の外観を示す。本試験において、
８．Ｍｎの低減に伴って試片表面からの発明が少くなる
ことが分り、、Ｍｎ０．５％以下でとくにＳが０．００
２％以下の鋼５，６では試片の周辺以外の表面からの発
明は皆無となる。

本発明者らは鋼１２〜２２について耐候性を調べるため
、１００Ｘ１５０朋の冷延鋼板を切り出し２表面を善４
００研摩したのち、海岸で３ケ月の暴露試験を行った。

試験後の評価は、５市四方の格子をけがきした透明板を
試験片にあてて観察し、（発明格子数／全格子数）Ｘ１
００を発明率とし、さらに発明の程肝により好い順に０
．０１．０．０２．０．０５の赤銹加重係数を発明率に
乗じて行った。結果は第２表に示されている。鋼１２と
１７の比較により。

Ｍｎ、Ｓを低めた効果が確認され、Ｃｒ量を増しＣｕお
よびＮｉを添加した本発明鋼１７の耐候性は比較＃４２
５　（ＳＬ＋８５０４　）より優れている。Ｍｎ。

Ｓを低めた鋼についてＮｂ添加による耐候性改善効果は
鋼１１と１５．１６および鋼１５゜１４と１８　、−１
９の比較から明らかである。本発明ｆ１４１８と１９の
耐候性は比較ｆＩＡ２′５に比べて可なり優れている。

また、鋼１６およびｆＭ２０と鋼１８および鋼２１の比
較からＴｉ添加による耐候性改善効果が認められた。

大気暴露試験において３通常緻のＭｎ、Ｓを含む鋼にＮ
ｂを添加しても耐発明性の改善は見られないが、Ｍｎを
０．３％以下、Ｓを０００５％以下に低めた本発明鋼に
Ｎｂを添加すると耐発明性が一段と向上することが認め
られ、Ｎｂ添加による耐発明性改善効果は低Ｍｎ　、　
ｉｉｉ低Ｓ＠ｌ！ｉＩにおいて現われることが分った。

Ｎｂ添加による耐発明性改善の作用も硫化物の変化と関
連しているようで。

ＥＰＭＡ観察で硫化物中にＮｂが見られる。Ｎｂ硫化物
は水溶液中で安定であり、ＭｎおよびＳの低減さ相まっ
て硫化物がより安定なものとなり、耐発明性が向上した
ものと考えられる。

第５図は１　ｍ、ｍ厚の冷延板に作成した１７〜１９％
Ｃｒ鋼に一ついてＴＩＧ溶接を２回くり返して施し。

粒界腐食試験としてＪＪＳ　Ｇ０５７５に基づく硫酸・
硫酸銅腐食試験を行い、試験後の曲げによる割れ判定を
行ったもので、０５係以上のＮｂ量で粒界腐食が防止で
きるのが分る。

以上説明したように５本発明は不純物元素であるＭｎ、
Ｓの量をきびしく制限することによって。

全面的にＭｏの利用に因ることなく、または微量の含有
で５ＴＪＳ３０４にほぼ匹敵する安価な鋼を提供し、ま
たＮｂの添加によりＳＵＳろ０４を凌ぐ性卵を具備する
鋼を提供するもので、その産業上への貢献は極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明鋼および比較鋼の食塩水中における
孔食電位を示す図である。 第４図は本発明鋼および比較鋼の酸性食塩水噴精下にお
ける耐発明性を示す写真図である。 第５図は本発明鋼および比較鋼の沸騰硫酸・硫酸銅溶液
中における溶接部の耐粒界腐食性を示す図である。 特許出願人　日新製鋼株式会社 代理人　弁理士　松　井　政　広（外２名）第１図 Ｍｎ　（’１０） （図中の番号は実施例番号） 第２因 Ｍｎ（’１０ン （図中の番号は実施例番号９ 第３因 Ｓ　（ｐｐｍ） （図中の番号は実施例番号） 第４図 鋼６　　　　　　　　　鋼５ 第５図 Ｃ＋Ｎ（ｐｐｍ） （図中の番号は実施例番号）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＤ、０８％以下、Ｓｉ１．ｌ］１以下、　Ｍｎ　
   ０．５　％以下、Ｓ０．００５％以下、　Ｃｒｌ　Ｏ−
   ２０％、　ＮＯ，０５係以下を含有し、残部鉄および不
   可避的不純物より成る耐候性フェライト不テンレス鋼。 ２、Ｃ０，０８％以下、８ｉ１．０％以下、　Ｍｎ０．
   ５　％以下、８０．００３％以下、　Ｃｒ１０−２’Ｏ
   ％、　ＮＯ，０５係以下とＣｕ　Ｏ，２−０，８％、　
   Ｎｉ　Ｏ，２〜０．８　％、　　Ｍ。 ０．２〜０．８％の］一種もしくは２種以上を含有し。 残部鉄および不可避的不純物より成る耐候性フェライト
   ステンレス鋼。 ３、Ｃ［］、０８％以下、Ｓｉ１．０％以下、Ｍｎ０．
   ３％以下、８０．００５％以下、　Ｃｒ１０−２０　％
   、　ＮＯ，０５係以下、　Ｎｂ　０．３〜０．８％を含
   有し、残部鉄および不可避的不純物より成る耐候性フェ
   ライトステンレス“鋼。 ４、ＣＤ、０８％以下、Ｓｉ１．０％以下、　ＭｎＯ，
   ！１　％以下、Ｓ０．００５％以下、Ｃｒ１０〜２０％
   、ＮＯ，０５係以下、ＮｂＯ，５〜０．８％、ＴｉＯ，
   ０５〜０．２％を含有し、残部鉄および不可避的不純物
   より成る耐候性フェライトステンレス鋼。 ５、ＣＤ、０８％以下、Ｓｉ１．０％以下、　Ｍｎ０．
   ５％以下、８０．００４％以下、Ｃｒ１Ｏ−２０％、Ｎ
   Ｏ，０５係以下、ＮｂＯ，３−０，８％とＣｕ　Ｏ，２
   −０，８％、　　ＮｉＯ，２〜０．８％、　Ｍｏ　Ｏ，
   ，２−０，８％の１種もしくは２種以上を含有し、残部
   鉄および不可避的不純物より成る耐候性フェライトステ
   ンレス鋼。 ＋Ｓ、Ｃ０，０８％以下、　　Ｓｉ１．’０％以下、Ｍ
   ｎ０．３％以下、Ｓ０．００５％以下、　Ｃｒ’１’　
   ｏ　−２０％、ＮＯ，０５％以下、Ｎｂ０．５〜０８％
   、Ｔｉ０．０５〜０．２％とＣｕ　Ｏ，２−０，８％、
   　ＮｉＯ，２〜［］、８８％　Ｍｏ　０．２〜０．８の
   １種もしくは２種以上を含有し、残部鉄および不可避的
   不純物より成る耐候性フェライトステンレス鋼。