铁素体系不锈钢及其制造方法转让专利

申请号 : CN201380055240.5

文献号 : CN104736734B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 石井知洋石川伸尾形浩行太田裕树

申请人 : 杰富意钢铁株式会社

摘要 :

本发明提供具有一定水平以上的耐腐蚀性并且还具有一定水平以上的回火色除去性的铁素体系不锈钢及其制造方法。使用一种铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.01%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.080%的V和0.001~0.050%的N,进一步含有0.05~0.30%的Mn和0.01~5.00%的Ni或者含有0.05~2.00%的Mn和0.01~0.30%的Ni,进一步含有0.05%以下的Nb作为任选成分,余量由Fe和不可避免的杂质构成,在表面上以30个/mm2以上的密度分布有粒径为1μm以上的TiN。

权利要求 :

1.一种铁素体系不锈钢,其特征在于,

以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.01%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.04%的V和0.001~0.050%的N,进一步含有0.05~0.30%的Mn和0.01~5.00%的Ni或者含有0.05~2.00%的Mn和

0.01~0.30%的Ni,

进一步含有0.050%以下的Nb作为任选成分,余量由Fe和不可避免的杂质构成,2

在表面上以30个/mm以上的密度分布有粒径为1μm以上的TiN。

2.如权利要求1所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,所述Mn的含量为

0.05~0.30%,所述Ni的含量为0.01%以上且低于0.30%。

3.如权利要求1所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,含有所述Nb作为必需成分,该Nb的含量以质量%计为0.001~0.050%,在粒径1μm以上的TiN的表面析出有NbN。

4.如权利要求2所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,含有所述Nb作为必需成分,该Nb的含量以质量%计为0.001~0.050%,在粒径1μm以上的TiN的表面析出有NbN。

5.如权利要求1所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,所述Mn的含量为

0.05~0.30%,所述Ni的含量为0.30~5.00%,所述N的含量为0.005~0.030%,含有所述Nb作为必需成分,该Nb的含量低于0.05%。

6.如权利要求1所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,所述Mn的含量超过

0.30%且在2.00%以下,所述Ni的含量为0.01%以上且低于0.30%,所述S的含量为

0.005%以下,所述N的含量为0.001~0.030%,含有所述Nb作为必需成分,该Nb的含量低于

0.05%。

7.如权利要求6所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,作为所述Mn的含量的[Mn]与作为所述Si的含量的[Si]满足下述式(1),[Mn]/[Si]≥2.0…(1)。

8.如权利要求1~7中任一项所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,进一步含有选自1.0%以下的Cu、1.0%以下的Zr、1.0%以下的W、0.1%以下的B中的一种以上。

9.一种铁素体系不锈钢的制造方法,其特征在于,对具有权利要求1~8中任一项所述的成分组成的钢进行冷轧退火后,进行酸洗减量为0.5g/m2以上的酸洗。

说明书 :

铁素体系不锈钢及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明的铁素体系不锈钢具有优良的耐腐蚀性和优良的回火色(temper color)的除去性。本发明涉及适合于通过酸处理、电解处理将在焊接部生成的回火色除去后使用的用途(例如,电热水器的储水用罐体等)的铁素体系不锈钢及其制造方法。

背景技术

[0002] 铁素体系不锈钢由于没有应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking)的危险性,因此可用于电热水器的储水用罐体等。该罐体通常通过TIG焊接(tungsten inert gas welding)来组装。TIG焊接中,有时会在不锈钢的表面生成被称为回火色的氧化被膜而使耐腐蚀性降低。另外,还存在氮侵入焊缝(weld bead)而生成缺Cr区而使耐腐蚀性降低(该现象被称为敏化(sensitization))的情况。因此,焊接施工时,为了抑制回火色的形成、敏化,推荐从焊接部的表面和背面两面进行利用Ar气的气体保护(gas shielding)。
[0003] 但是,近年来,随着罐体结构的复杂化,无法充分实施气体保护的焊接部位增加。
[0004] 在电热水器的储水用罐体的内表面等暴露于严酷的腐蚀环境的用途中,由于不充分的气体保护而在焊接部形成的回火色通常通过酸处理、电解处理等后处理除去。
[0005] 但是,一直以来,随着进一步将耐腐蚀性优良的不锈钢用于罐体,后处理的负荷在增大。特别是难以除去在焊接热影响部(weld heat-affected zone)生成的回火色。因此,期望通过提高回火色除去性来降低后处理的负荷。
[0006] 专利文献1中公开了如下技术:为了抑制焊接部的敏化,添加Ti和Nb而使导致敏化的C、N稳定化。
[0007] 专利文献2中公开了通过采用满足Cr(质量%)+3.3Mo(质量%)≥22.0和4Al(质量%)+Ti(质量%)≤0.32的成分组成来提高焊接部的耐腐蚀性的技术。专利文献3中公开了如下技术:通过含有大量的Cr或者进一步含有Ni和Cu,在不进行背面气体保护(back gas shielding)的情况下提高通过TIG焊接形成的熔透焊道(penetration bead)侧的焊接部的耐腐蚀性。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特公昭55-21102号公报
[0011] 专利文献2:日本特开2007-270290号公报
[0012] 专利文献3:日本特开2007-302995号公报

发明内容

[0013] 发明所要解决的问题
[0014] 但是,专利文献1记载的发明中,Nb富集于回火色,回火色除去性降低。因此,存在酸处理、电解处理的负荷增大的问题。
[0015] 另一方面,专利文献2和专利文献3记载的发明中,虽然回火色的耐腐蚀性提高,但回火色除去性降低,因此,不适合于进行焊接部的后处理。即,专利文献2和3记载的发明中,无法兼顾一定水平以上的耐腐蚀性和期望的回火色除去性。
[0016] 鉴于现有技术所存在的上述问题,本发明的目的在于提供具有优良的耐腐蚀性并且还具有优良的回火色除去性的铁素体系不锈钢及其制造方法。
[0017] 用于解决问题的方法
[0018] 本发明人为了解决上述问题而对各种添加元素给回火色除去性带来的影响进行了深入研究。
[0019] 具体而言,进行了如下所述的实验。首先,以23质量%的Cr、1.0质量%的Mo为基准,将各种添加元素的含量不同的钢锭溶解。对该钢锭进行热轧、退火和酸洗、冷轧,制作冷轧板。进而,在最佳的条件下对各冷轧板进行退火和酸洗,制作冷轧退火酸洗板。对这些冷轧退火酸洗板进行TIG焊接,在焊接后用10质量%磷酸溶液进行电解处理,评价回火色除去性。结果,本发明人得到了以下的见解。
[0020] (1)Al、Si、Nb或V富集于焊接部的回火色时,利用电解处理的回火色除去性降低。
[0021] (2)粒径为1μm以上的TiN分散存在于冷轧退火酸洗板表面时,回火色除去性提高。
[0022] 而且,本发明人发现,在基于上述见解使回火色除去性提高时,仅在成分组成等在特定范围内的情况下具有优良的耐腐蚀性,由此完成了本发明。其主旨如下所述。
[0023] (1)一种铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.01%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.080%的V和
0.001~0.050%的N,进一步含有0.05~0.30%的Mn和0.01~5.00%的Ni或者含有0.05~
2.00%的Mn和0.01~0.30%的Ni,进一步含有0.050%以下的Nb作为任选成分,余量由Fe和不可避免的杂质构成,在表面上以30个/mm2以上的密度分布有粒径为1μm以上的TiN。
[0024] (2)如(1)所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,上述Mn的含量为0.05~0.30%,上述Ni的含量为0.01%以上且低于0.30%。
[0025] (3)如(1)或(2)所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,含有上述Nb作为必需成分,该Nb的含量以质量%计为0.001~0.050%,在粒径1μm以上的TiN的表面析出有NbN。
[0026] (4)如(1)所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,上述Mn的含量为0.05~0.30%,上述Ni的含量为0.30~5.00%,上述N的含量为0.005~0.030%,含有上述Nb作为必需成分,该Nb的含量低于0.05%。
[0027] (5)如(1)所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,上述Mn的含量超过0.30%且在2.00%以下,上述Ni的含量为0.01%以上且低于0.30%,上述S的含量为
0.005%以下,上述N的含量为0.001~0.030%,含有上述Nb作为必需成分,该Nb的含量低于
0.05%。
[0028] (6)如(5)所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,作为上述Mn的含量的[Mn]与作为上述Si的含量的[Si]满足下述式(1),
[0029] [Mn]/[Si]≥2.0…(1)。
[0030] (7)如(1)~(6)中任一项所述的铁素体系不锈钢,其特征在于,以质量%计,进一步含有选自1.0%以下的Cu、1.0%以下的Zr、1.0%以下的W、0.1%以下的B中的一种以上。
[0031] (8)一种铁素体系不锈钢的制造方法,其特征在于,对具有(1)~(7)中任一项所述的成分组成的钢进行冷轧退火后,进行酸洗减量为0.5g/m2以上的酸洗。
[0032] 发明效果
[0033] 根据本发明,可以得到具有优良的耐腐蚀性并且还具有优良的回火色除去性的铁素体系不锈钢。

附图说明

[0034] 图1是对层叠试验片(lapped test piece)的形状进行说明的图。
[0035] 图2是对电热水器的储水用罐体的盖板(tank head)与中间部分的焊接部形状进行说明的图。

具体实施方式

[0036] 以下,对本发明的实施方式进行说明。
[0037] 本发明的铁素体系不锈钢的特征在于,以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.01%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.080%的V和
0.001~0.050%的N,进一步含有0.05~0.30%的Mn和0.01~5.00%的Ni或者含有0.05~
2.00%的Mn和0.01~0.30%的Ni,进一步含有0.050%以下的Nb作为任选成分,余量由Fe和不可避免的杂质构成,在表面上以30个/mm2以上的密度分布有粒径为1μm以上的TiN。
[0038] 上述的本发明的铁素体系不锈钢具有优良的耐腐蚀性并且还具有优良的回火色除去性。
[0039] 对本发明的铁素体系不锈钢的成分组成进行说明。需要说明的是,表示成分的含量的“%”表示“质量%”。
[0040] C:0.001~0.030%
[0041] C的含量多时,强度提高,C的含量少时,加工性提高。为了得到充分的强度,将C的含量设定为0.001%以上。但是,C的含量超过0.030%时,加工性显著降低,并且,容易由于Cr碳化物析出引起的局部的Cr缺乏而使耐腐蚀性降低。另外,为了防止焊接部的敏化,C量越少越优选。因此,将C量设定为0.001~0.030%的范围。
[0042] Si:0.03~0.30%
[0043] Si是对脱氧有用的元素。其效果通过使Si量为0.03%以上而得到。但是,Si量超过0.30%时,在焊接部的回火色中生成化学上极其稳定的Si氧化物,回火色除去性降低。因此,将Si量设定为0.03~0.30%的范围。
[0044] P:0.05%以下
[0045] P是在钢中不可避免地含有的元素。P含量增多时,焊接性降低,并且容易发生晶界腐蚀(intergranular corrosion)。因此,将P量设定为0.05%以下。
[0046] S:0.01%以下
[0047] S是在钢中不可避免地含有的元素。S量超过0.01%时,CaS、MnS等水溶性硫化物的形成得到促进,耐腐蚀性降低。因此,将S量设定为0.01%以下。
[0048] Cr:超过22.0%且在28.0%以下
[0049] Cr是对于确保铁素体系不锈钢的耐腐蚀性而言最重要的元素。Cr量为22.0%以下时,在由于焊接所导致的氧化而使表层的Cr减少的焊接部、含有Cr的NbN析出物周围的缺Cr区得不到充分的耐腐蚀性。另一方面,超过28.0%时,加工性和制造性降低。因此,将Cr量设定为超过22.0%且在28.0%以下的范围。
[0050] Mo:0.2~3.0%
[0051] Mo促进钝化被膜(passivation film)的再钝化(repassivation),提高铁素体系不锈钢的耐腐蚀性。其效果通过使Mo量为0.2%以上而得到。但是,Mo量超过3.0%时,强度增加,轧制负荷增大,因此制造性降低。因此,将Mo量设定为0.2~3.0%的范围。
[0052] Al:0.01~0.15%
[0053] Al是对脱氧有用的元素。其效果通过含有0.01%以上的Al而得到。但是,Al量超过0.15%时,回火色的除去变得困难。因此,将Al量设定为0.01~0.15%的范围。
[0054] Ti:超过0.30%且在0.80%以下
[0055] Ti优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。其效果在Ti量超过0.30%时得到。但是,Ti量超过0.80%时,加工性降低。因此,将Ti量设定为超过0.30%且在0.80%以下的范围。
[0056] V:0.001~0.080%
[0057] V使耐腐蚀性提高。其效果通过使V量为0.001%以上而得到。但是,V量超过0.080%时,回火色除去性降低。因此,将V量设定为0.001~0.080%的范围。
[0058] N:0.001~0.050%
[0059] N具有通过固溶强化(solid solution strengthening)而使钢的强度升高的效果。此外,本发明中,N以TiN析出,或者在含有Nb的钢中还以NbN析出,使回火色除去性提高。其效果在N量为0.001%以上时得到。但是,N量超过0.050%时,不仅与Ti、Nb结合,而且还与Cr结合而析出Cr氮化物,耐腐蚀性降低。因此,将N量设定为0.001~0.050%的范围。
[0060] 含有0.05~0.30%的Mn和0.01~5.00%的Ni或者含有0.05~2.00%的Mn和0.01~0.30%的Ni
[0061] 通过含有0.05~0.30%的Mn和0.01~5.00%的Ni或者含有0.05~2.00%的Mn和0.01~0.30%的Ni,本发明的铁素体系不锈钢具有优良的或非常优良的耐腐蚀性,并且还具有优良的或非常优良的回火色除去性。
[0062] 上述以外的余量为Fe和不可避免的杂质。另外,本发明的铁素体系不锈钢优选含有0.050%以下的Nb作为任选成分。
[0063] Nb:0.050%以下
[0064] 回火色除去性进一步提高,因此,优选含有少量的Nb。为了得到上述效果,优选Nb含量为0.001%以上。但是,Nb量超过0.050%时,回火色除去性反而会显著降低。因此,优选将Nb的含量设定为0.050%以下。
[0065] 另外,从提高耐腐蚀性、改善加工性的观点出发,本发明的铁素体系不锈钢可以以下述范围含有选自Cu、Zr、W、B中的一种以上作为选择元素。
[0066] Cu:1.0%以下
[0067] Cu使不锈钢的耐腐蚀性提高。为了得到其效果,优选将Cu量设定为0.01%以上。但是,过量的Cu的含有会使钝化维持电流(passive current)增加,使钝化被膜变得不稳定,从而使耐腐蚀性降低。因此,在含有Cu时,优选将其量设定为1.0%以下。
[0068] Zr:1.0%以下
[0069] Zr与C和N结合而抑制焊缝的敏化。为了得到其效果,优选含有0.01%以上。但是,过量的Zr的含有会使加工性降低,而且,Zr是非常昂贵的元素,因此导致成本的增大。因此,在含有Zr时,优选将其量设定为1.0%以下。
[0070] W:1.0%以下
[0071] W与Mo同样地使耐腐蚀性提高。为了得到其效果,优选将W量设定为0.01%以上。但是,过量含有W时,使强度升高,轧制负荷增大,因此使制造性降低。因此,在含有W时,优选将其量设定为1.0%以下。
[0072] B:0.1%以下
[0073] B改善二次加工脆性(secondary working embrittlement)。为了得到其效果,优选含有0.0001%以上。但是,过量的含有会由于固溶强化而引起延展性的降低。因此,在含有B时,优选将其量设定为0.1%以下。
[0074] 在钢的表面上粒径为1μm以上的TiN的密度分布:30个/mm2以上
[0075] 回火色的除去通常通过酸处理或电解处理来进行。回火色由Si、Al和Cr这样的元素的氧化物形成。这些氧化物与钢基相比对酸、电位更稳定且不易溶解。因此,利用酸处理、电解处理等的回火色的除去通过将回火色正下方的缺Cr区溶解并将回火色剥离来进行。此时,如果回火色均匀且致密地保护着钢基的表面,则酸、电解液不会到达缺Cr区,回火色除去性降低。
[0076] 回火色的厚度通常为数百纳米。在表面上存在粒径为1μm以上的粗大的TiN时,TiN穿透回火色而存在。因此,TiN周围成为回火色的缺陷,酸、电解液从TiN周围通过而渗透至钢基,回火色除去性提高。回火色除去性的提高可以通过在回火色的表面上以30个/mm2以上的密度分布粒径为1μm以上的TiN而得到。
[0077] 接着,对本发明的铁素体系不锈钢的制造方法进行说明。本发明的铁素体系不锈钢优选通过下述制造方法来制造。对上述化学组成的不锈钢锭进行加热后,实施热轧而制成热轧钢板,对该热轧板进行退火和酸洗。接着,进行冷轧,并进行退火和酸洗。
[0078] 上述本发明的铁素体系不锈钢的耐腐蚀性和回火色除去性优良,但是,其中,下述第一实施方式的不锈钢对应于权利要求2和3的铁素体系不锈钢,具有耐腐蚀性非常优良并且具有优良的加工性的特征。下述第二实施方式的不锈钢对应于权利要求4的铁素体系不锈钢,具有耐腐蚀性和回火色除去性非常优良并且焊接间隙部的耐腐蚀性也优良的特征。下述第三实施方式的不锈钢对应于权利要求5和6的铁素体系不锈钢,具有显示出非常优良的回火色除去性这样的特征。
[0079] 以下,以各实施方式为例对本发明的不锈钢板进行说明。
[0080] <第一实施方式>
[0081] 1.关于成分组成
[0082] 第一实施方式的铁素体系不锈钢,以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.01%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~
3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.080%的V、
0.001~0.050%的N、0.05~0.30%的Mn和0.01%以上且低于0.30%的Ni,进一步含有
0.001%以上且0.050%以下的Nb作为任选成分,余量由Fe和不可避免的杂质构成。需要说明的是,以下的说明中,成分的%也表示质量%(对于其他实施方式也同样)。
[0083] C:0.001~0.030%
[0084] C的含量多时,强度提高,C的含量少时,加工性提高。为了得到充分的强度,将C的含量设定为0.001%以上。但是,C的含量超过0.030%时,加工性显著降低,并且,容易由于Cr碳化物析出引起的局部的Cr缺乏而使耐腐蚀性降低。另外,为了防止焊接部的敏化,C量越少越优选。因此,将C量设定为0.001~0.030%的范围。优选为0.002~0.018%的范围。更优选为0.002~0.012%的范围。
[0085] Si:0.03~0.30%
[0086] Si是对脱氧有用的元素。其效果通过使Si量为0.03%以上而得到。但是,Si量超过0.30%时,在焊接部的回火色中生成化学上极其稳定的Si氧化物,回火色除去性降低。因此,将Si量设定为0.03~0.30%的范围。优选为0.05~0.15%的范围。
[0087] Mn:0.05~0.30%
[0088] Mn具有提高钢的强度的效果。其效果通过使Mn量为0.05%以上而得到。但是,过量含有Mn时,作为腐蚀的起点的MnS的析出受到促进,耐腐蚀性降低。因此,将Mn量设定为0.30%以下。通过这样将Mn量抑制得较低,能够对铁素体系不锈钢赋予非常优良的耐腐蚀性。如上所述,将Mn量设定为0.05~0.30%的范围。优选为0.08~0.25%的范围。更优选为
0.08~0.20%的范围。
[0089] P:0.05%以下
[0090] P是在钢中不可避免地含有的元素。P含量增多时,焊接性降低,并且容易发生晶界腐蚀。因此,将P量设定为0.05%以下。优选为0.03%以下。
[0091] S:0.01%以下
[0092] S是在钢中不可避免地含有的元素。S量超过0.01%时,CaS、MnS等水溶性硫化物的形成受到促进,耐腐蚀性降低。像本实施方式这样,通过使Mn量为0.05~0.30%的范围等,即使S量在超过0.005%且在0.01%以下的范围内,也可以充分抑制耐腐蚀性的降低。因此,将S量设定为0.01%以下。优选为0.006%以下。
[0093] Cr:超过22.0%且在28.0%以下
[0094] Cr是对于确保铁素体系不锈钢的耐腐蚀性而言最重要的元素。特别是在本实施方式中,特征之一在于,对Mn量等也进行优化等,从而能够对铁素体系不锈钢赋予优良的耐腐蚀性。例如,本实施方式的铁素体系不锈钢在水质差等腐蚀环境严酷的用途中也能够使用。为了赋予非常优良的耐腐蚀性,将Cr量设定为超过22.0%。Cr量为22.0%以下时,在由于焊接所导致的氧化而使表层的Cr减少的焊接部、含有Cr的NbN析出物周围的缺Cr区得不到充分的耐腐蚀性。另一方面,超过28.0%时,加工性和制造性降低。另外,Cr量超过28.0%时,回火色除去性急剧降低。因此,将Cr量设定为超过22.0%且在28.0%以下的范围。优选为
22.3~26.0%的范围。更优选为22.3~24.5%的范围。
[0095] Ni:0.01%以上且低于0.30%
[0096] Ni使不锈钢的耐腐蚀性提高。特别是在无法形成钝化被膜而发生活性溶解(active dissolution)的腐蚀环境中,Ni抑制腐蚀的发展。其效果通过使Ni量为0.01%以上而得到。但是,Ni量为0.30%以上时,加工性降低,而且,Ni是昂贵的元素,因此导致成本的增大。在加工成复杂形状的罐体情况下,需要优良的加工性。因此,本实施方式的铁素体系不锈钢中,使Ni量低于0.30%而提高加工性。因此,Ni量为0.01%以上且低于0.30%的范围。优选为0.03~0.24%的范围。
[0097] Mo:0.2~3.0%
[0098] Mo促进钝化被膜的再钝化(repassivation),提高铁素体系不锈钢的耐腐蚀性。其效果通过使Mo量为0.2%以上而得到。但是,Mo量超过3.0%时,强度增加,轧制负荷增大,因此制造性降低。因此,将Mo量设定为0.2~3.0%的范围。优选为0.6~2.4%的范围。更优选为0.8~1.8%的范围。
[0099] Al:0.01~0.15%
[0100] Al是对脱氧有用的元素。其效果通过含有0.01%以上的Al而得到。但是,Al富集于焊接部的回火色,使回火色除去性降低。而且,Al量超过0.15%时,回火色的除去变得困难。因此,将Al量设定为0.01~0.15%的范围。优选为0.015~0.08%的范围。更优选为0.02~
0.05%的范围。
[0101] Ti:超过0.30%且在0.80%以下
[0102] Ti优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。另外,本实施方式中,Ti是对于与从保护气体侵入焊缝的N结合而抑制焊缝的敏化而言重要的元素。此外,通过使Ti在钢的表面以TiN分散,使回火色除去性提高。其效果在Ti量超过0.30%时得到。但是,Ti量超过0.80%时,加工性降低。本实施方式中,也考虑Ni量而使加工性提高,本实施方式的铁素体系不锈钢的特征之一是具有优良的加工性。为了实现该优良的加工性,使Ti量低于0.80%。因此,Ti量为超过0.30%且在0.80%以下的范围。优选为0.32~
0.60%的范围。更优选为0.33~0.50%的范围。
[0103] V:0.001~0.080%
[0104] V使耐腐蚀性提高。其效果通过使V量为0.001%以上而得到。但是,V量超过0.080%时,回火色除去性降低。因此,将V量设定为0.001~0.080%的范围。优选为0.002~
0.060%的范围。更优选为0.005~0.040%的范围。
[0105] N:0.001~0.050%
[0106] N具有通过固溶强化(solid solution strengthening)而使钢的强度升高的效果。此外,本申请中,N也是以TiN析出或者在含有Nb的钢中还以NbN析出而使回火色除去性提高的元素。其效果在N量为0.001%以上时得到。但是,N量超过0.050%时,不仅与Ti、Nb结合,而且还与Cr结合而析出Cr氮化物,耐腐蚀性降低。因此,将N量设定为0.050%以下。如上所述,将N量设定为0.001~0.050%的范围。优选为0.002~0.025%的范围。更优选为0.002~0.018%的范围。
[0107] 在钢的表面上粒径为1μm以上的TiN的密度分布:30个/mm2以上
[0108] 回火色的除去通常通过酸处理或电解处理来进行。回火色由Si、Al和Cr这样的元素的氧化物形成。这些氧化物与钢基相比对酸、电位更稳定且不易溶解。因此,利用酸处理、电解处理等的回火色的除去通过将回火色正下方的缺Cr区溶解并将回火色剥离来进行。此时,如果回火色均匀且致密地保护着钢基的表面,则酸、电解液不会到达缺Cr区,回火色除去性降低。
[0109] 回火色的厚度通常为数百纳米。在表面上存在粒径为1μm以上的粗大的TiN时,TiN穿透回火色而存在。因此,TiN周围成为回火色的缺陷,酸、电解液从TiN周围通过而渗透至钢基,回火色除去性提高。回火色除去性的提高可以通过在回火色的表面上以30个/mm2以上的密度分布粒径为1μm以上的TiN而得到。优选设定为以35个/mm2以上~150个/mm2的密度分布。
[0110] 以上为本实施方式的铁素体系不锈钢的基本化学成分,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的铁素体系不锈钢可以以下述范围进一步含有Nb。
[0111] Nb:0.001~0.050%以下
[0112] Nb优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。此外,含有微量的Nb时,NbN附着于TiN析出部而析出。NbN析出时,与Cr复合析出(Cr进入NbN中),因此,在TiN析出部的周围析出不影响耐腐蚀性的程度的微小缺Cr区。钢基的Cr量越少,则回火色越容易除去。因此,在附着有NbN的TiN的周围形成的回火色,由于钢基的Cr含量少,因此更容易除去。这些效果在Nb量为0.001%以上时得到。但是,Nb量超过0.050%时,Nb富集于回火色,回火色除去性显著降低。因此,优选将Nb量设定为0.001~0.050%的范围。更优选为0.002~0.008%的范围。
[0113] NbN附着于1μm以上的TiN而析出
[0114] 如上述说明的那样,通过含有微量的Nb,TiN周围的回火色更容易除去。本实施方式中,即使不含有Nb也能够实现优良的回火色除去性,但如果含有微量的Nb,则能够对铁素体系不锈钢赋予更优良的回火色除去性。NbN以TiN的表面作为析出核而析出,其厚度优选为5~50nm。在本发明的成分范围内,NbN中含有Cr,为了提高回火色除去性,优选使NbN中含有的Cr与Nb之比Cr/Nb为0.05~0.50的范围。
[0115] 进而,从提高耐腐蚀性、改善加工性的观点出发,本实施方式的铁素体系不锈钢可以以下述范围含有选自Cu、Zr、W、B中的一种以上作为选择元素。
[0116] Cu:1.0%以下
[0117] Cu使不锈钢的耐腐蚀性提高。为了得到其效果,优选将Cu量设定为0.01%以上。但是,过量的Cu的含有会使钝化维持电流增加,使钝化被膜变得不稳定,从而使铁素体系不锈钢的耐腐蚀性降低。因此,在含有Cu时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。
[0118] Zr:1.0%以下
[0119] Zr与C和N结合而抑制焊缝的敏化。为了得到其效果,优选含有0.01%以上。但是,过量的Zr的含有会使加工性降低,而且,Zr是非常昂贵的元素,因此导致成本的增大。因此,在含有Zr时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。进一步优选为0.2%以下。
[0120] W:1.0%以下
[0121] W与Mo同样地使耐腐蚀性提高。为了得到其效果,优选将W量设定为0.01%以上。但是,过量含有W时,使强度升高,轧制负荷增大,因此使制造性降低。因此,在含有W时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。进一步优选为0.2%以下。
[0122] B:0.1%以下
[0123] B改善二次加工脆性。为了得到其效果,优选含有0.0001%以上。但是,过量的含有会由于固溶强化而引起延展性的降低。因此,在含有B时,优选将其量设定为0.1%以下。更优选为0.005%以下。进一步优选为0.002%以下。
[0124] 2.第一实施方式的铁素体系不锈钢的性质
[0125] 第一实施方式的铁素体系不锈钢在具有一定水平以上的耐腐蚀性、一定水平以上的回火色除去性的方面与第二实施方式、第三实施方式共通。
[0126] 第一实施方式的铁素体系不锈钢,在第一实施方式的成分组成中,Mn的含量为0.05~0.30%,Ni的含量为0.01%以上且低于0.30%,因此,具有非常优良的耐腐蚀性和优良的加工性。
[0127] 3.第一实施方式的铁素体系不锈钢的制造方法
[0128] 接着,对本实施方式的铁素体系不锈钢的制造方法进行说明。
[0129] 将上述化学组成的不锈钢加热至1100℃~1300℃后,在终轧温度为700℃~1000℃、卷取温度为500℃~900℃的条件下实施热轧,使板厚为2.0mm~5.0mm。将这样制作的热轧钢板在800℃~1000℃的温度下进行退火、酸洗,接着进行冷轧,在800℃~900℃的温度下进行1分钟以上的冷轧板退火。为了抑制TiN周围的缺Cr区的恢复,将冷轧板退火后的冷却速度设定为至500℃为止为5℃/s以上。更优选为10℃/s以上。
[0130] 冷轧板退火后进行冷却,然后进行酸洗,以0.5g/m2以上的酸洗减量将钢板表面除去两面合计0.05μm以上,使钢板表面出现TiN。通过该酸洗,使存在于钢板表面的TiN为30个/mm2以上。酸洗方法包括硫酸酸洗、硝酸酸洗、硝酸/氢氟酸酸洗等酸浸渍和/或中性盐电解酸洗、硝酸/盐酸电解酸洗等电解酸洗。可以将这些酸洗方法组合。另外,也可以通过酸洗以外的方法使钢板表面出现TiN。
[0131] <第二实施方式>
[0132] 1.关于成分组成
[0133] 第二实施方式的铁素体系不锈钢,以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.01%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~
3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.080%的V、
0.05~0.30%的Mn、0.30~5.00%的Ni、0.005~0.030%的N和低于0.050%的Nb,余量由Fe和不可避免的杂质构成。
[0134] C:0.001~0.030%
[0135] C的含量多时,强度提高,C的含量少时,加工性提高。为了得到充分的强度,将C的含量设定为0.001%以上。但是,C的含量超过0.030%时,加工性显著降低,并且,容易由于Cr碳化物析出引起的局部的Cr缺乏而使耐腐蚀性降低。另外,为了防止焊接部的敏化,C量越少越优选。因此,将C量设定为0.001~0.030%的范围。优选为0.002~0.018%的范围。更优选为0.003~0.012%的范围。
[0136] Si:0.03~0.30%
[0137] Si是对脱氧有用的元素。其效果通过使Si量为0.03%以上而得到。但是,Si量超过0.30%时,在焊接部的回火色中生成化学上极其稳定的Si氧化物,回火色除去性降低。因此,将Si量设定为0.03~0.30%的范围。优选为0.05~0.15%的范围。
[0138] Mn:0.05~0.30%
[0139] Mn具有提高钢的强度的效果。其效果通过使Mn量为0.05%以上而得到。Mn量超过0.30%时,作为腐蚀的起点的MnS的析出受到促进,耐腐蚀性降低。通过这样将Mn量抑制得较低,能够对铁素体系不锈钢赋予非常优良的耐腐蚀性。如上所述,将Mn量设定为0.05~
0.30%的范围。优选为0.08~0.25%的范围。更优选为0.08~0.20%的范围。
[0140] P:0.05%以下
[0141] P是在钢中不可避免地含有的元素。P含量增多时,焊接性降低,并且容易发生晶界腐蚀。因此,将P量设定为0.05%以下。优选为0.03%以下。
[0142] S:0.01%以下
[0143] S是在钢中不可避免地含有的元素。S量超过0.01%时,CaS、MnS等水溶性硫化物的形成受到促进,耐腐蚀性降低。因此,将S量设定为0.01%以下。优选为0.004%以下。
[0144] Cr:超过22.0%且在28.0%以下
[0145] Cr是对于确保铁素体系不锈钢的耐腐蚀性而言最重要的元素。特别是在本实施方式中,为了确保在焊接间隙结构内部的优良的耐腐蚀性,Cr的含量越多越优选。另外,Cr量为22.0%以下时,在由于焊接所导致的氧化而使表层的Cr减少的焊接部、含有Cr的NbN析出物周围的缺Cr区得不到充分的耐腐蚀性。因此,使Cr量超过22.0%。另一方面,Cr量超过28.0%时,回火色除去性急剧降低,难以通过酸处理等回火色的除去来提高耐腐蚀性。另外,Cr量超过28.0%时,加工性和制造性降低。因此,将Cr量设定为超过22.0%且在28.0%以下的范围。优选为22.3~26.0%的范围。更优选为22.3~25.0%的范围。
[0146] Ni:0.30%~5.00%
[0147] Ni使铁素体系不锈钢的耐腐蚀性提高。特别是在无法形成钝化被膜而发生活性溶解的腐蚀环境中,Ni抑制腐蚀的发展。
[0148] 此外,在本实施方式中,Ni是用于提高焊接间隙结构的耐腐蚀性的重要元素。电热水器的储水用罐体在数处具有焊接间隙。例如,如图2所示,通过电热水器的储水用罐体的被称为盖板的碗状构件与被称为中间部分的圆筒状构件的搭接角焊(fillet welding of lap joint)来形成焊接间隙结构。在此,焊接间隙结构的耐腐蚀性成为问题是基于以下的理由。
[0149] 在利用酸处理、电解处理的回火色的除去中,酸、电解液在溶解回火色的同时溶解其正下方的钢。在由于该处理而使钢过度溶解的情况下,表面的凹凸变得剧烈,在间隙内部形成更细的间隙形状,离子在间隙内部的滞留变得显著。从钢中溶出的Cr、Fe的离子形成氢氧化物而沉淀在该细的间隙内部,使间隙内部的pH降低。结果,间隙内部的腐蚀环境变得更严酷。
[0150] 像本实施方式这样,在适度含有具有抑制间隙内部的pH降低的效果的Ni时,在通过回火色的除去而使钢稍微溶解的阶段,通过Ni离子溶出,pH的降低得到抑制。这会抑制钢的过度溶解而使表面形状稳定。由此认为,间隙内部(inside of crevice)与间隙外部的溶液的流动变得平滑,溶出的离子向间隙外部的扩散得到促进,腐蚀环境得到缓和。该效果可通过含有0.30%以上的Ni而得到。
[0151] 但是,Ni量超过5.00%时,奥氏体组织(austenite structure)的生成得到促进,钢的组织成为铁素体与奥氏体的混合组织。通过形成该复相化所产生的宏电池(macrocell)而使耐腐蚀性降低。此外,Ni量超过5.00%时,在约80℃的高温的热水器环境中容易发生成为问题的应力腐蚀开裂。因此,将Ni量设定为0.30~5.00%的范围。优选为超过2.00%且在4.00%以下的范围。
[0152] Mo:0.2~3.0%
[0153] Mo促进钝化被膜的再钝化,提高不锈钢的耐腐蚀性。其效果通过使Mo量为0.2%以上而得到。但是,Mo量超过3.0%时,强度增加,轧制负荷增大,因此制造性降低。因此,将Mo量设定为0.2~3.0%的范围。优选为0.6~2.4%的范围。更优选为0.7~2.0%的范围。
[0154] Al:0.01~0.15%
[0155] Al是对脱氧有用的元素。其效果通过Al量为0.01%以上而得到。但是,Al富集于焊接部的回火色,使回火色除去性降低。Al量超过0.15%时,回火色的除去变得困难。因此,将Al量设定为0.01~0.15%的范围。优选为0.015~0.08%的范围。更优选为0.02~0.06%的范围。
[0156] Ti:超过0.30%且在0.80%以下
[0157] Ti优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。另外,本实施方式中,Ti与从保护气体侵入焊缝的N结合而抑制焊缝的敏化。此外,具有如下效果:使钝化被膜牢固而提高耐腐蚀性,或者与N结合生成TiN而提高回火色除去性。这些效果在Ti量超过0.30%时变得显著。但是,Ti量超过0.80%时,Ti富集于回火色,回火色除去性显著降低。因此,将Ti量设定为超过0.30%且在0.80%以下的范围。优选为0.32~0.60%的范围。更优选为0.35~0.55%的范围。
[0158] Nb:低于0.050%
[0159] Nb优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。另外,本实施方式中,Nb富集在铁素体系不锈钢与形成在其表面的回火色的界面附近,使回火色除去性降低。因此,使Nb量低于0.050%。但是,含有少量Nb时,回火色除去性提高。该效果通过使Nb量为0.001%以上而得到。基于上述理由,优选使Nb量的范围为0.001%以上且低于0.050%。更优选为0.002~0.008%的范围。
[0160] V:0.001~0.080%
[0161] V使耐腐蚀性提高。此外,V是对于提高铁素体系不锈钢的焊接间隙结构的耐腐蚀性而言不可欠缺的元素。其效果通过含有0.001%以上的V而得到。但是,V量超过0.080%时,V与Nb一起富集于钢与回火色的界面,使回火色除去性降低。因此,将V量设定为0.001~0.080%的范围。优选为0.002~0.060%的范围。更优选为0.005~0.050%的范围。
[0162] N:0.005~0.030%
[0163] N具有通过固溶强化而使钢的强度升高的效果。此外,本发明中,N也是在钢的表面生成TiN析出物而使回火色除去性提高的元素。这些效果与第一实施方式同样地通过使N量为0.001%以上而得到,但在使N量为0.005%以上时,效果更优良,因此优选。但是,在含有与Ti结合的量以上的大量的N时,存在N以Cr氮化物析出而使耐腐蚀性稍稍降低的情况。因此,为了进一步提高耐腐蚀性,将N量设定为0.030%以下。如上所述,将N量设定为0.005~0.030%的范围。优选为0.005~0.025%的范围。更优选为0.007~0.015%的范围。
[0164] 在钢表面上粒径为1μm以上的TiN以30个/mm2以上的密度分布
[0165] 由于焊接等而在铁素体系不锈钢的表面上形成的回火色,通常通过酸处理或电解处理除去。铁素体系不锈钢的回火色由Si、Al和Cr等的氧化物形成。这些氧化物与钢本身相比对酸、电位更稳定且不易溶解。因此,利用酸处理、电解处理等的回火色的除去通过将回火色正下方的缺Cr区溶解并将回火色剥离来进行。此时,如果回火色均匀且致密地保护着铁素体系不锈钢的表面,则酸、电解液不会到达缺Cr区,回火色除去性降低。
[0166] 回火色的厚度通常为数百纳米。在钢表面上存在粒径为1μm以上的粗大的TiN时,TiN大多穿透回火色而存在,TiN的周围成为回火色的缺陷,酸、电解液从TiN周围通过而渗透至钢本身,回火色除去性提高。因此,在回火色的表面上粒径为1μm以上的TiN以30个/mm2以上的密度分布。优选设定为以35个/mm2以上且150个/mm2以下的密度分布。
[0167] 进而,从提高耐腐蚀性、改善加工性的观点出发,本实施方式的铁素体系不锈钢可以以下述范围含有选自Cu、Zr、W和B中的一种以上作为选择元素。
[0168] Cu:1.0%以下
[0169] Cu使不锈钢的耐腐蚀性提高。其效果通过使Cu量为0.01%以上而得到。但是,过量的Cu的含有会使钝化维持电流增加,使钝化被膜不稳定,从而使耐腐蚀性降低。因此,在含有Cu时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。
[0170] Zr:1.0%以下
[0171] Zr与C和N结合而具有抑制敏化的效果。为了得到其效果,优选将Zr量设定为0.01%以上。但是,含有过量的Zr时,会使加工性降低,而且,Zr是非常昂贵的元素,因此导致成本的增大。因此,在含有Zr时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。进一步优选为0.2%以下。
[0172] W:1.0%以下
[0173] W与Mo同样地具有使耐腐蚀性提高的效果。为了得到其效果,优选将W量设定为0.01%以上。但是,含有过量的W时,强度升高,轧制负荷增大,因此制造性降低。因此,在含有W时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。进一步优选为0.2%以下。
[0174] B:0.1%以下
[0175] B改善二次加工脆性。为了得到其效果,优选B量为0.0001%以上。但是,过量含有B时,由于固溶强化而引起延展性的降低。因此,在含有B时,优选将其量设定为0.1%以下。更优选为0.01%以下。进一步优选为0.005%以下。
[0176] 2.第二实施方式的铁素体系不锈钢的性质
[0177] 第二实施方式的铁素体系不锈钢在具有一定水平以上的耐腐蚀性、一定水平以上的回火色除去性的方面与第一实施方式、第三实施方式共通。
[0178] 第二实施方式的铁素体系不锈钢,在第二实施方式的成分组成中,Mn的含量为0.05~0.30%,Ni的含量为0.30~5.00%,因此,具有非常优良的耐间隙腐蚀性。
[0179] 3.第二实施方式的铁素体系不锈钢的制造方法
[0180] 接着,对本实施方式的铁素体系不锈钢的制造方法进行说明。
[0181] 将上述化学组成的不锈钢加热至1100℃~1300℃后,在终轧温度为700~1000℃、卷取温度为500~900℃的条件下实施热轧,使板厚为2.0~5.0mm。将这样制作的热轧钢板在800~1000℃的温度下进行退火、酸洗,接着进行冷轧,在800~900℃的温度下进行30秒以上的冷轧板退火,并进行酸洗。
[0182] 在冷轧板退火后的酸洗中,通过将酸洗减量设定为0.5g/m2以上,能够使表面出现30个/mm2以上的TiN,能够提高回火色除去性。酸洗方法包括硫酸酸洗、硝酸酸洗、硝酸/氢氟酸酸洗等酸浸渍和/或中性盐电解酸洗、硝酸/盐酸电解酸洗等电解酸洗。可以将这些酸洗方法组合。
[0183] <第三实施方式>
[0184] 1.关于成分组成
[0185] 第三实施方式的铁素体系不锈钢,以质量%计,含有0.001~0.030%的C、0.03~0.30%的Si、0.05%以下的P、0.005%以下的S、超过22.0%且在28.0%以下的Cr、0.2~
3.0%的Mo、0.01~0.15%的Al、超过0.30%且在0.80%以下的Ti、0.001~0.080%的V、超过0.30%且在2.00%以下的Mn、0.01以上且低于0.30%的Ni、0.001~0.030%的N和低于
0.050%的Nb,余量由Fe和不可避免的杂质构成。
[0186] 1.关于成分组成
[0187] C:0.001~0.030%
[0188] C的含量多时,强度提高,C的含量少时,加工性提高。为了得到充分的强度,将C的含量设定为0.001%以上。但是,C的含量超过0.030%时,加工性显著降低,并且,容易由于Cr碳化物析出引起的局部的Cr缺乏而使耐腐蚀性降低。另外,为了防止焊接部的敏化,C量越少越优选。因此,将C量设定为0.001~0.030%的范围。优选为0.002~0.018%的范围。更优选为0.002~0.012%的范围。
[0189] Si:0.03~0.30%
[0190] Si是对脱氧有用的元素。其效果通过使Si量为0.03%以上而得到。但是,Si量超过0.30%时,在焊接部的回火色中生成化学上极其稳定的Si氧化物,回火色除去性降低。因此,将Si量设定为0.03~0.30%的范围。优选为0.05~0.15%的范围。更优选为0.07~
0.13%的范围。
[0191] Mn:超过0.30%且在2.00%以下
[0192] Mn是富集于回火色中而提高其除去性的元素。Mn与Cr、Si和Al一起以氧化物的形态富集于铁素体系不锈钢的回火色中。Mn氧化物与Si氧化物等不同,具有如下性质:在酸性溶液中,锰离子在高电位环境下形成高锰酸根离子,从而容易溶解。因此,含有大量Mn的回火色在利用酸处理、电解处理除去时,Mn氧化物溶解,酸、电解液容易渗透至钢。结果,在含有大量Mn时,回火色的除去变得容易。这样,本实施方式的铁素体系不锈钢具有非常优良的回火色除去性。提高回火色除去性的效果在钢的Mn量超过0.30%时得到。但是,Mn量超过2.00%时,热加工性降低,轧制负荷增大。因此,将Mn量设定为超过0.30%且在2.00%以下的范围。优选为0.35~1.20%的范围。更优选为0.36~0.70%的范围。
[0193] P:0.05%以下
[0194] P是在钢中不可避免地含有的元素。P含量增多时,焊接性降低,并且容易发生晶界腐蚀。因此,将P量设定为0.05%以下。优选为0.04%以下。更优选为0.03%以下。
[0195] S:0.005%以下
[0196] S是在钢中不可避免地含有的元素。S形成CaS、MnS等水溶性硫化物(water-soluble sulfide)而使耐腐蚀性降低。本实施方式中,含有超过0.30%的大量的Mn,因此,特别容易形成MnS,容易引起耐腐蚀性的降低。S的含量超过0.005%时,形成大量MnS,耐腐蚀性显著降低。因此,将S量设定为0.005%以下。优选为0.003%以下。更优选为0.002%以下。
[0197] Cr:超过22.0%且在28.0%以下
[0198] Cr是对于确保铁素体系不锈钢的耐腐蚀性而言最重要的元素。特别是在本实施方式中,为了确保非常优良的回火色除去性而增加Mn量。因此,无法期待减少Mn所带来的耐腐蚀性提高的效果。因此,本实施方式中,为了使耐腐蚀性在一定水平以上,Cr是重要的元素。
[0199] 本发明中,前提是具有优良的耐腐蚀性。因此,Cr的含量越多越优选。另外,Cr量为22.0%以下时,在由于焊接所导致的氧化而使表层的Cr减少的焊接部、含有Cr的NbN析出物周围的缺Cr区得不到充分的耐腐蚀性。另一方面,Cr量超过28.0%时,回火色除去性急剧降低。另外,Cr量超过28.0%时,加工性和制造性降低。因此,将Cr量设定为超过22.0%且在
28.0%以下的范围。优选为22.3~26.0%的范围。更优选为22.4~25.0%的范围。
[0200] Ni:0.01%以上且低于0.30%
[0201] Ni使不锈钢的耐腐蚀性提高。特别是在无法形成钝化被膜而发生活性溶解的腐蚀环境中,Ni抑制腐蚀的发展。其效果通过使Ni量为0.01%以上而得到。但是,Ni量为0.30%以上时,加工性降低,而且,Ni是昂贵的元素,因此导致成本的增大。将Ni量设定为低于0.30%。因此,将Ni量设定为0.01%以上且低于0.30%的范围。优选为0.03~0.24%的范围。更优选为0.05~0.15%的范围。
[0202] Mo:0.2~3.0%
[0203] Mo促进钝化被膜的再钝化,提高不锈钢的耐腐蚀性。通过与超过22.0%的Cr一起含有,其效果变得更显著。Mo所带来的耐腐蚀性的提高效果通过使Mo量为0.2%以上而得到。但是,Mo量超过3.0%时,强度增加,轧制负荷增大,因此制造性降低。因此,将Mo量设定为0.2~3.0%的范围。优选为0.6~2.4%的范围。更优选为0.8~1.5%的范围。
[0204] Al:0.01~0.15%
[0205] Al是对脱氧有用的元素。其效果在Al量为0.01%以上时得到。但是,Al量为过0.15%时,Al富集于回火色而使其除去性降低。因此,将Al量设定为0.01~0.15%的范围。
优选为0.015~0.08%的范围。更优选为0.02~0.06%的范围。
[0206] Ti:超过0.30%且在0.80%以下
[0207] Ti优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。另外,本实施方式中,Ti与从保护气体侵入焊缝的N结合而抑制焊缝的敏化。此外,具有如下效果:使钝化被膜牢固而提高耐腐蚀性,或者与N结合生成TiN而提高回火色除去性。这些效果在Ti量超过0.30%时变得显著。但是,Ti量超过0.80%时,Ti富集于回火色,回火色除去性显著降低。因此,将Ti量设定为超过0.30%且在0.80%以下的范围。优选为0.32~0.60%的范围。更优选为0.37~0.50%的范围。
[0208] Nb:低于0.050%
[0209] Nb优先与C和N结合而抑制由Cr碳氮化物的析出引起的耐腐蚀性的降低。另外,本实施方式中,Nb富集在铁素体系不锈钢与形成在其表面的回火色的界面附近,使回火色除去性降低。因此,使Nb量低于0.050%。
[0210] 但是,但是,含有少量Nb时,回火色除去性提高。为了得到该效果,优选将Nb量设定为0.001%以上且低于0.050%。更优选为0.002~0.008%的范围。
[0211] V:0.001~0.080%
[0212] V使耐腐蚀性提高。因此,V是用于使铁素体系不锈钢的耐腐蚀性提高至一定水平以上而不可欠缺的元素。其效果在V量为0.001%以上时得到。但是,V量超过0.080%时,V与Nb一起富集于钢与回火色的界面,使回火色除去性降低。因此,将V量设定为0.001~0.080%的范围。优选为0.002~0.060%的范围。更优选为0.005~0.050%的范围。
[0213] N:0.001~0.030%
[0214] N是在表面生成TiN析出物而使回火色除去性提高的元素。其效果在含量为0.001%以上时得到。但是,含有无法用Ti稳定化的程度的大量的N时,有时析出Cr氮化物而使耐腐蚀性稍稍降低,因此,将N量设定为0.001~0.030%的范围。优选为0.002~0.025%的范围。更优选为0.002~0.022%的范围。
[0215] 在钢表面上粒径为1μm以上的TiN的密度分布:30个/mm2以上
[0216] 铁素体系不锈钢的制造工序中在钢表面上形成的回火色通常通过酸处理或电解处理除去。铁素体系不锈钢的回火色由Si、Al和Cr等的氧化物形成。这些氧化物与钢本身相比对酸、电位更稳定且不易溶解。因此,利用酸处理、电解处理等来除去回火色时,通过将回火色正下方的缺Cr区溶解并将回火色剥离来进行。此时,如果回火色均匀且致密地保护着钢基的表面,则酸、电解液不会到达缺Cr区,回火色除去性降低。
[0217] 在粒径为1μm以上的粗大的TiN存在于钢表面的情况下,在紧挨TiN的上方,Cr等形成氧化物的元素的供给停滞,因此,难以形成致密且保护性优良的氧化被膜。因此,在紧挨TiN的上方,回火色容易溶解,酸、电解液从此处通过而渗透至钢本身,回火色除去性提高。该回火色除去性的提高可以通过在钢表面上以30个/mm2以上的密度分布粒径为1μm以上的TiN而得到。优选设定为以35个/mm2以上且150个/mm2以下的密度分布。更优选设定为以35个/mm2~100个/mm2的密度分布。
[0218] 以上为本发明的铁素体系不锈钢的基本化学成分,余量为Fe和不可避免的杂质,但可以进一步对钢中含有的Mn与Si的质量浓度比Mn/Si进行规定。
[0219] Mn/Si≥2.0
[0220] 如上所述,Mn氧化物与Si氧化物相比,更容易通过酸处理、电解处理除去。因此,为了提高回火色除去性,回火色中含有的Mn越多越优选。钢中含有的Mn越多,表面上形成的回火色中有越多的Mn富集。但是,即使钢中含有大量Mn,在同时含有大量Si的情况下,Si也比Mn优先地富集于回火色中,因此,回火色除去性降低。钢所含有的Mn与Si的质量浓度比Mn/Si为2.0以上时,Mn更容易富集于回火色中,可以得到非常优良的回火色除去性。优选Mn/Si为3.0以上。
[0221] 进而,从提高耐腐蚀性、改善加工性的观点出发,本实施方式的铁素体系不锈钢可以以下述范围含有选自Cu、Zr、W和B中的一种以上作为选择元素。
[0222] Cu:1.0%以下
[0223] Cu使不锈钢的耐腐蚀性提高。其效果通过使Cu量为0.01%以上而得到。但是,过量的Cu的含有会使钝化维持电流增加,使钝化被膜不稳定,从而使耐腐蚀性降低。因此,在含有Cu时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。
[0224] Zr:1.0%以下
[0225] Zr与C、N结合而抑制焊缝的敏化。其效果通过使Zr量为0.01%以上而得到。但是,过量的Zr的含有会使加工性降低,而且,Zr是非常昂贵的元素,因此导致成本的增大。因此,在含有Zr时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。
[0226] W:1.0%以下
[0227] W与Mo同样地使耐腐蚀性提高。其效果通过含有0.01%以上的W而得到。但是,过量的W的含有会使强度升高,轧制负荷增大,因此使制造性降低。因此,在含有W时,优选将其量设定为1.0%以下。更优选为0.6%以下。
[0228] B:0.1%以下
[0229] B改善二次加工脆性。为了得到其效果,使B量为0.0001%以上是适当的。但是,过量的B的含有会由于固溶强化而引起延展性的降低。因此,在含有B时,优选将其量设定为0.1%以下。更优选为0.01%以下。
[0230] 2.第三实施方式的铁素体系不锈钢的性质
[0231] 第三实施方式的铁素体系不锈钢在具有一定水平以上的耐腐蚀性、一定水平以上的回火色除去性的方面与第一实施方式、第二实施方式共通。
[0232] 第三实施方式的铁素体系不锈钢,在第三实施方式的成分组成中,Mn的含量为超过0.30%且在2.00%以下,Ni的含量为0.01%以上且低于0.30%,S的含量为0.005%以下,因此,具有非常优良的回火色除去性和优良的加工性。
[0233] 3.关于制造方法
[0234] 接着,对本实施方式的铁素体系不锈钢的制造方法进行说明。
[0235] 将上述化学组成的不锈钢加热至1100℃~1300℃后,在终轧温度为700℃~1000℃、卷取温度为500℃~900℃的条件下实施热轧,使板厚为2.0mm~5.0mm。将这样制作的热轧钢板在800℃~1000℃的温度下进行退火、酸洗。通过使该酸洗的酸洗减量为0.5g/m2以上,能够使钢表面出现30个/mm2以上的TiN,在对该热轧退火酸洗板进行焊接时,能够提高在其表面上生成的回火色的除去性。
[0236] 接着,进行冷轧,在800℃~1000℃的温度下进行5秒以上的冷轧板退火,并进行酸洗。在该酸洗中,同样通过使酸洗减量为0.5g/m2以上,能够使表面出现30个/mm2以上的TiN,通过之后的退火、焊接,能够提高在表面上形成的回火色的除去性。酸洗方法包括硫酸酸洗、硝酸酸洗、硝酸/氢氟酸酸洗等酸浸渍和/或中性盐电解酸洗、硝酸/盐酸电解酸洗等电解酸洗。可以将这些酸洗方法组合。
[0237] 实施例
[0238] 以下,基于实施例对本发明进行说明。
[0239] <实施例1>
[0240] 将表1所示的不锈钢进行真空熔炼,加热至1200℃后,热轧至板厚4mm,在850~950℃的范围内进行退火,通过酸洗除去氧化皮。然后,冷轧至板厚0.8mm,在850℃~900℃的范围内进行1分钟以上的退火。退火后的冷却速度在从退火温度至500℃为止设定为5~50℃/s。然后,在硝酸15质量%-盐酸10质量%的混合酸中进行电量/面积为20~150C/dm2的电解酸洗,制成供试材料。将冷却速度、电解酸洗的电量/面积、酸洗减量和板厚减少示于表2中。
[0241]
[0242] 利用SEM(scanning electron microscope,扫描电子显微镜)对制作的供试材料的表面进行观察,通过以下记载的方法求出存在于表面上的TiN的分布密度。首先,利用SEM观察10个视野的供试材料表面的任意的100μm×100μm的范围,观察表面的析出物。观察到的析出物中,将粒径为1μm以上、形状接近立方晶(cubical crystal)的析出物视为TiN。粒径的测定方法中,对利用SEM观察到的TiN的长径和短径分别进行测定,将其平均值作为粒径。计数10个视野的TiN的个数并求出平均值,计算出每1mm2的TiN的个数。将算出的TiN的个数示于表2中。
[0243] 为了更详细地对TiN进行分析,通过电解提取(electroextraction)采集析出物,利用TEM(transmission electron microscope,透射电子显微镜)进行观察。利用TEM内置的EDS(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy,X射线能谱仪)得到的析出物的元素分析的结果是,仅在使用含有Nb的钢的情况下确认到厚度5~50nm的NbN以附着于1μm以上的粗大的TiN的方式析出。作为析出物的核的TiN中几乎没有观察到Cr,但从附着于TiN的NbN确认到Cr的存在。利用TEM的EDS对NbN中含有的Cr与Nb之比Cr/Nb进行分析时,NbN的Cr/Nb均包含在0.05~0.50的范围内。另外,将各供试材料中的Nb析出的有无示于表2中。
[0244] 对制作的供试材料进行堆焊(bead on plate)的TIG焊接。焊接电流设定为90A,焊接速度设定为60cm/分钟。保护气体仅在表面侧(焊接电极侧)使用100%Ar,里面侧不使用保护气体。保护气体的流量设定为15L/分钟。表面侧的焊缝的宽度为约4mm。
[0245] 使含有10质量%磷酸溶液的脱脂棉与制作的焊缝的表面和里面的回火色接触,使电量/面积在1~15C/dm2的范围内变化来进行电解处理。电解处理后,利用GDS(Glow Discharge Spectroscopy,辉光放电光谱仪)测定焊接部的深度方向的元素分布。将在表层中观察到比钢基中更多的Si、Al等富集于回火色中的元素的情况判断为有回火色残留。另外,将在电量/面积为6C/dm2以下的电解处理中没有回火色残留的情况记作◎(合格,非常优良),将在电量/面积为10C/dm2以下的电解处理中没有回火色残留的情况记作○(合格,优良),将即使在电量/面积超过10C/dm2的电解处理中也有回火色残留的情况记作×(不合格)。将结果示于表2的焊缝的回火色残留的有无一栏中。
[0246] 在酸洗减量不充分且钢板表面的TiN的个数少于30个/mm2的No.1、Ti含量低于本发明范围且钢板表面的TiN的个数少于30个/mm2的No.20、以及Si、Ti、Al、Nb和V中的任意一种高于本发明的成分范围的No.18、No.19、No.20、No.22和No.23中,即使在超过10C/dm2的电量/面积下也确认到回火色残留。所有成分均在本发明的成分范围内且确认到NbN的析出的No.13、No.16、No.17、以及Cr在本发明的成分范围以下但确认到NbN的析出的No.21中,在6C/dm2以下的电量/面积下没有回火色残留,回火色除去性非常良好。其他发明例为“○(在
10C/dm2以下的电量/面积下没有回火色残留)”,可以确认本实施方式具有优良的回火色除去性。
[0247] 将供试材料的焊缝利用10质量%磷酸溶液进行电解处理后,裁取包含50mm的焊缝长度的试验片,在80℃的5质量%NaCl中浸渍1周。在浸渍后考察腐蚀的有无。对于未发生腐蚀的供试材料,进一步再进行1周的浸渍试验,考察腐蚀的有无。将结果示于表2的回火色除去后的浸渍试验的腐蚀的有无一栏中。将在1周的浸渍后发生了腐蚀的情况记作×(不合格),将在1周的浸渍后没有发生腐蚀但在2周的浸渍后发生了腐蚀的情况记作○(合格,优良),将即使在2周后也没有发生腐蚀的情况记作◎(合格,非常优良)。
[0248] 有回火色残留的No.1、No.18、No.19、No.20、No.22和No.23中,确认到均发生了腐蚀,耐腐蚀性均差。Cr的含量偏离本发明的No.21中,也确认到发生了腐蚀,耐腐蚀性差。作为本发明例的No.2~No.17中,均没有回火色残留,耐腐蚀性均非常优良。该结果可以确认,本实施方式具有优良的回火色除去性。
[0249] 将通过上述方法制造的板厚0.8mm的上述供试材料加工成相对于轧制方向为0°(L方向)、45°(D方向)、90°(C方向)的JIS13号B拉伸试验片。对各方向进行两次拉伸试验,测定3个方向的伸长率的加权平均((L+2D+C)/4)。拉伸速度(tension rate)设定为10mm/分钟,标距(gauge length)设定为50mm。将所得到的3个方向的伸长率的加权平均为28%以上记作◎(合格,优良),将所得到的3个方向的伸长率的加权平均为25%以上且小于28%作为加工性良好而记作○(合格),将所得到的3个方向的伸长率的加权平均小于25%记作×(不合格)。将结果示于表2的伸长率(3个方向平均)一栏中。确认了,所有发明例均具有优良的加工性。
[0250]
[0251] <实施例2>
[0252] 将表3所示的不锈钢进行真空熔炼,加热至1200℃后,热轧至板厚4mm,在850~950℃的范围内进行退火,通过酸洗除去热轧氧化皮。然后,冷轧至板厚0.8mm,在850℃~900℃的范围内进行1分钟以上的退火。然后,在硝酸15质量%-盐酸10质量%的混合酸中进行电解酸洗,将由于退火生成的回火色完全除去,制成供试材料。关于电解酸洗时的电量/面积,除X8以外设定为80C/dm2,将X8设定为40C/dm2。酸洗减量除X8以外为0.6~1.1g/m2,X8为0.4g/m2。
[0253]
[0254] 利用SEM对制作的供试材料的表面进行观察,通过以下记载的方法求出存在于表面上的TiN的分布密度。首先,利用SEM观察10个视野的供试材料表面的任意的100μm×100μm的范围,观察表面的析出物。观察到的析出物中,将粒径为1μm以上、形状接近立方晶(cubical crystal)的析出物视为TiN。析出物的粒径的测定方法中,对利用SEM观察到的TiN的长径和短径分别进行测定,将其平均值作为粒径。计数10个视野的粒径为1μm以上的TiN的个数并求出平均值,计算出每1mm2的TiN的个数。将算出的TiN的个数示于表4中。
[0255] 将制作的供试材料切割成50mm×40mm的大小,将两张重叠,将50mm的一边从端面起利用搭接角焊进行接合,制作具有焊接间隙结构的试验片。以下,将该通过搭接角焊制作的两张重叠的焊接试验片称为重叠试验片。将重叠试验片的形状示于图1中。焊接在焊接速度为60cm/分钟、焊接电流为90A的条件下通过TIG焊接来进行。保护气体设定为100%Ar,气体流量设定为20L/分钟。
[0256] 将重叠试验片拆开并进行观察,结果,在重叠体的外表面、内表面的焊接热影响部均形成了回火色。为了评价该回火色的除去性,对于重叠试验片,在加热至50℃的5%氢氟酸-7%硝酸的混合酸中浸渍20s,将试验片拆开,通过目视对重叠体的外表面和内表面的焊接热影响部的回火色的有无进行评价。将明显观察到回火色残留的情况记作有,将没有明确地观察到回火色的情况记作无,将评价结果示于表4的重叠试验片在混合酸中的浸渍处理后的回火色残留一栏中。
[0257] 作为本发明例的No.2-1~2-19、2-22和作为比较例的No.2-21、2-23中,没有观察到回火色残留。作为比较例的No.2-20、No.2-24~2-27中,观察到回火色残留。
[0258] 对重叠试验片进行在加热至50℃的5%氢氟酸-7%硝酸的混合酸中浸渍20s后、在80℃的5%NaCl溶液中浸渍1个月的腐蚀试验。腐蚀试验后,将试验片拆开,使用10%硝酸除去锈,通过肉眼观察选择在重叠体的内表面发生的腐蚀中认为侵蚀深度深的10个部位,利用激光显微镜(laser microscope)测定侵蚀深度(penetration depth),对10点的侵蚀深度进行平均。将测定的侵蚀深度示于表4的重叠试验片的基于腐蚀试验的侵蚀深度的10点平均值一栏中。
[0259] 作为本发明例的No.2-1~No.2-19中,侵蚀深度均为200μm以下,与比较例相比,侵蚀深度较浅,即使在表面由于焊接而氧化的焊接间隙结构也显示出优良的耐腐蚀性。另一方面,有回火色残留的比较例No.2-20、比较例No.2-24~2-27以及Cr、Mo中的任意一种在本发明的下限以下的比较例No.2-21和2-23中,重叠体内表面的侵蚀深度深达超过200μm,耐腐蚀性不充分。需要说明的是,比较例No.2-27使用了发明钢X8,但酸洗减量少,因此,存在于表面上的粒径1μm以上的粗大的TiN少,焊接时生成的回火色的除去不充分,耐腐蚀性差。该结果可以确认,本实施方式具有优良的耐间隙腐蚀性。
[0260] 对制作的供试材料进行堆焊的TIG焊接。焊接电流设定为90A,焊接速度设定为60cm/分钟。保护气体仅在表面侧(焊接电极侧)使用100%Ar,里面侧不使用保护气体。保护气体的流量设定为15L/分钟。表面侧的焊缝的宽度为约4mm。
[0261] 使含有10质量%磷酸溶液的脱脂棉与制作的焊缝的表面和里面的回火色接触,使2
电量/面积在1~15C/dm的范围内变化来进行电解处理。电解处理后,利用GDS测定焊接部的深度方向的元素分布。将在表层中观察到比钢基中更多的Si、Al等富集于回火色中的元素的情况判断为有回火色残留。另外,将在电量/面积为6C/dm2以下的电解处理中没有回火色残留的情况记作◎(合格,非常优良),将在电量/面积为10C/dm2以下的电解处理中没有回火色残留的情况记作○(合格,优良),将即使在电量/面积超过10C/dm2的电解处理中也有回火色残留的情况记作×(不合格)。将结果示于表4的焊缝的回火色残留的有无一栏中。
[0262] 如表4所示,作为本发明例的No.2-1~2-7、2-8~2-19、2-22和作为比较例的No.2-21、2-23,在焊缝的回火色残留的评价中得到了非常优良的结果。与此相对,作为比较例的No.2-20、No.2-24~2-27中,观察到回火色残留。该结果可以确认,本实施方式具有非常优良的回火色除去性。
[0263] 将供试材料的焊缝利用10质量%磷酸溶液进行电解处理后,裁取包含50mm的焊缝长度的试验片,在80℃的5质量%NaCl中浸渍1周。在浸渍后考察腐蚀的有无。对于未发生腐蚀的供试材料,进一步再进行1周的浸渍试验,考察腐蚀的有无。将结果示于表4的回火色除去后的浸渍试验的腐蚀的有无一栏中。将在1周的浸渍后发生了腐蚀的情况记作×(不合格),将在1周的浸渍后没有发生腐蚀、但在2周的浸渍后发生了腐蚀的情况记作○(合格,优良),将即使在2周后也没有发生腐蚀的情况记作◎(合格,非常优良)。
[0264] 如表4所示,作为本发明例的No.2-1~2-19和2-22在2周的试验后也没有确认到腐蚀。另一方面,作为比较例的No.2-20、2-21、2-23~2-27在1周的试验后确认到腐蚀。该结果可以确认,本实施方式具有非常优良的耐腐蚀性。
[0265] 将通过上述方法制造的板厚0.8mm的上述供试材料加工成相对于轧制方向为0°(L方向)、45°(D方向)、90°(C方向)的JIS13号B拉伸试验片。对各方向进行两次拉伸试验,测定3个方向的伸长率的加权平均((L+2D+C)/4)。拉伸速度设定为10mm/分钟,标距设定为50mm。
将所得到的3个方向的伸长率的加权平均为28%以上记作◎(合格,优良),将所得到的3个方向的伸长率的加权平均为25%以上且小于28%作为加工性良好而记作○(合格),将所得到的3个方向的伸长率的加权平均小于25%记作×(不合格)。将结果示于表4的伸长率(3个方向的平均)一栏中。No.2-22显示出28%以上的伸长率。其他发明例也显示出25%以上的伸长率。将结果示于表4中。
[0266]
[0267] <实施例3>
[0268] 将表5所示的不锈钢进行真空熔炼,加热至1200℃后,热轧至板厚4mm,在850~950℃的范围内进行退火,通过酸洗除去热轧氧化皮。除表6所示的No.3-23以外,将酸洗减量设2 2
定为0.8~1.1g/m。No.3-23中,将酸洗减量设定为0.21g/m。然后,冷轧至板厚0.8mm,在850℃~900℃的范围内进行1分钟以上的退火。然后,在硝酸15质量%-盐酸10质量%的混合酸中进行80C/dm2的电解酸洗,制成供试材料。
[0269]
[0270] 利用SEM对制作的供试材料的表面进行观察,通过以下记载的方法求出存在于表面上的TiN的分布密度。首先,利用SEM观察10个视野的供试材料表面的任意的100μm×100μm的范围,观察表面的析出物。观察到的析出物中,将粒径为1μm以上、形状接近立方晶的析出物视为TiN。析出物的粒径的测定方法中,对利用SEM观察到的TiN的长径和短径分别进行测定,将其平均值作为粒径。计数10个视野的TiN的个数并求出平均值,计算出每1mm2的TiN的个数。将算出的TiN的个数示于表6中。
[0271] 对于制作的供试材料,在大气中在900℃下进行5分钟的热处理,在表面上形成氧化被膜。为了评价回火色除去性,将形成有回火色的供试材料在氢氟酸5质量%-硝酸10质量%的混合酸中浸渍20s。浸渍后,通过辉光放电发光分光分析(GDS)从表面起测定深度方向的元素分布。将在表层中观察到比不锈钢本身中更多的Si、Al等富集于回火色中的元素的情况判断为回火色的除去不充分。将即使在浸渍后表层也没有观察到Si、Al等元素的富集的情况记作◎,将观察到Si、Al等元素中的一种元素的富集的情况记作○(合格),将观察到Si、Al等元素中的两种以上的元素的富集的情况记作×(不合格),将结果示于表6的基于氧化试验的氧化被膜的除去性一栏中。
[0272] 作为发明例的No.3-1~3-3、No.3-5~3-15中,没有观察到Si、Al等元素的富集。作为发明例、但Mn/Si<2.0的No.3-4中,观察到仅微量Si富集。No.3-16的Cr在本发明的上限以上,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。No.3-17的Mn量为实施方式1的范围内、实施方式3的范围外的低于0.30,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。No.3-18的Si在本发明的上限以上,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。
No.3-19的Al在本发明的上限以上,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。
No.3-20的Ti和存在于表面上的TiN的个数在本发明的下限以下,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。No.3-21的Ti和存在于表面上的TiN的个数在本发明的下限以下并且Nb在本发明的上限以上,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。No.3-22的V在本发明的上限以上,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。No.3-23使用了发明钢,但酸洗减量为0.21g/m2,不充分,TiN的个数在本发明的下限以下,在浸渍后也在表层观察到Cr、Si、Al等元素的富集。
[0273] 为了对利用在混合酸中的浸渍除去回火色后的耐腐蚀性进行评价,进行循环腐蚀试验(cyclic corrosion test)。循环腐蚀试验的试验条件依据JASO M 609-91。关于循环条件,将盐水喷雾(5%NaCl、35℃、喷雾2小时)→干燥(60℃、4小时、相对湿度40%)→润湿(50℃、2小时、相对湿度≥95%)作为一个循环,进行三个循环。将通过循环腐蚀试验没有发生腐蚀的情况判断为耐腐蚀性良好。将通过循环腐蚀试验没有发生腐蚀的情况记作○(合格),将通过循环腐蚀试验发生了腐蚀的情况记作×(不合格),将结果示于表6的氧化被膜除去后的循环腐蚀试验的腐蚀的有无一栏中。
[0274] 作为发明例的No.3-1~No.3-15均没有观察到循环腐蚀试验后的腐蚀。作为比较例的No.3-16、No.3-18~3-23在循环腐蚀试验后均观察到腐蚀。另外,虽然是发明例、但在实施方式3的范围外的3-17也观察到腐蚀。
[0275] 对制作的供试材料进行堆焊的TIG焊接。焊接电流设定为90A,焊接速度设定为60cm/分钟。保护气体仅在表面侧(焊接电极侧)使用100%Ar,里面侧不使用保护气体。保护气体的流量设定为15L/分钟。表面侧的焊缝的宽度为约4mm。
[0276] 使含有10质量%磷酸溶液的脱脂棉与制作的焊缝的表面和里面的回火色接触,使电量/面积在1~15C/dm2的范围内变化来进行电解处理。电解处理后,利用GDS测定焊接部的深度方向的元素分布。将在表层中观察到比钢基中更多的Si、Al等富集于回火色中的元2
素的情况判断为有回火色残留。另外,将即使在电量/面积为6C/dm以下的电解处理中也没有回火色残留的情况记作◎(合格,非常优良),将在电量/面积为10C/dm2以下的电解处理中没有回火色残留的情况记作○(合格,优良),将即使在电量/面积超过10C/dm2的电解处理中也有回火色残留的情况记作×(不合格)。将结果示于表6的焊缝的回火色残留的有无一栏中。
[0277] 如表6所示,作为本发明例的No.3-1~3-15和3-17,在焊缝的回火色残留的评价中得到了非常优良的结果。与此相对,作为比较例的No.3-16、3-18~3-23中,观察到回火色残留。由前述的基于氧化试验的氧化被膜的除去性评价和该回火色除去性评价的结果可以确认,本实施方式具有非常优良的回火色除去性。
[0278] 将供试材料的焊缝利用10质量%磷酸溶液进行电解处理后,裁取包含50mm的焊缝长度的试验片,在80℃的5质量%NaCl中浸渍1周。在浸渍后考察腐蚀的有无。对于未发生腐蚀的供试材料,进一步再进行1周的浸渍试验,考察腐蚀的有无。将结果示于表6的回火色除去后的浸渍试验的腐蚀的有无一栏中。将在1周的浸渍后发生了腐蚀的情况记作×(不合格),将在1周的浸渍后没有发生腐蚀、但在2周的浸渍后发生了腐蚀的情况记作○(合格,优良),将即使在2周后也没有发生腐蚀的情况记作◎(合格,非常优良)。
[0279] 如表6所示,作为本发明例的No.3-17即使在2周的试验后也没有确认到腐蚀。其他例子在1周的试验后没有确认到腐蚀,但在2周的试验后确认到腐蚀。这样,实施例3的发明例,由于Mn的含量多,因此,不如实施方式1、实施方式2。但是,如上所述,确保了优良的耐腐蚀性。
[0280] 将通过上述方法制造的板厚0.8mm的上述供试材料加工成相对于轧制方向为0°(L方向)、45°(D方向)、90°(C方向)的JIS13号B拉伸试验片。对各方向进行两次拉伸试验,测定3个方向的伸长率的加权平均((L+2D+C)/4)。拉伸速度设定为10mm/分钟,标距设定为50mm。
将所得到的3个方向的伸长率的加权平均为28%以上记作◎(合格,优良),将所得到的3个方向的伸长率的加权平均为25%以上且小于28%作为加工性良好而记作○(合格),将所得到的3个方向的伸长率的加权平均小于25%记作×(不合格)。将结果示于表6的伸长率(3个方向的平均)一栏中。
[0281] 如表6所示,确认了:除比较例以外,供试材料均具有25%以上的伸长率。
[0282]