(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｒ：１２．０〜１３．５ｗｔ．％、Ｃ＋Ｎ：０．０３０ｗｔ．％以下、Ｎｉ：１．５〜２．５ｗｔ．％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼スラブを１１００℃以上１２００℃未満の温度域で加熱し、次いで、前記スラブを９００℃以上の熱間圧延終了温度で熱延ミルにより熱間圧延して巻き取り、熱延鋼帯とし、前記熱延鋼帯を一旦１５０℃以下にまで冷却し、次いで、Ａ1−５０℃以上Ａ1未満の温度域で焼き戻しすることにより製造されてなることを特徴とする低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯。
【請求項２】
Ｃｒ：１２．０〜１３．５ｗｔ．％、Ｃ＋Ｎ：０．０３０ｗｔ．％以下、Ｎｉ：１．５〜２．５ｗｔ．％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼スラブを１１００℃以上１２００℃未満の温度域で加熱し、次いで、前記スラブを９００℃以上の熱間圧延終了温度で熱延ミルにより熱間圧延して巻き取り、熱延鋼帯とし、前記熱延鋼帯を一旦１５０℃以下にまで冷却し、次いで、Ａ1−５０℃以上Ａ1未満の温度域で焼き戻しすることを特徴とする低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は耐食性および溶接性に優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼は、良好な機械的性質および耐食性を有する。更に、低炭素であることは、Ｃｒ炭化物の析出量を減少させ、且つ、溶接したときの硬度上昇も低下させるので、一般のマルテンサイト系ステンレス鋼に比べて耐食性および溶接性の向上をもたらす。そのため、低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼は、ラインパイプ、油井管および化工機用等の材料に多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼の熱延鋼帯の製造条件が明かにされていない。熱延鋼帯は溶接管などに加工されるため、成形が容易でなければならない。また、強度、特に降伏応力を適度に低下させる必要がある。しかしながら、このための条件が従来開発されていない。
【０００４】
また、マルテンサイト系ステンレス鋼は、熱間圧延後の冷却中に焼きが入り硬くなるので、焼き戻して硬さを適当に下げ、靱性、加工性を確保しなければならないが、焼き戻し工程にコストが係る問題がある。生産性の面からはできるだけ焼き戻し工程を簡略に行いたい。。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明の目的は、上述の問題を解決し、焼き戻し工程をできる限り簡略化し、溶接管等に加工される熱延鋼帯の強度を適度に低下させ、成形が容易となる耐食性および溶接性に優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯は、Ｃｒ：１２．０〜１３．５ｗｔ．％、Ｃ＋Ｎ：０．０３０ｗｔ．％以下、Ｎｉ：１．５〜２．５ｗｔ．％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼スラブを１１００℃以上１２００℃未満の温度域で加熱し、次いで、前記スラブを９００℃以上の熱間圧延終了温度で熱延ミルにより熱間圧延して巻き取り、熱延鋼帯とし、前記熱延鋼帯を一旦１５０℃以下にまで冷却し、次いで、Ａ1−５０℃以上Ａ1未満の温度域で焼き戻しすることにより製造されてなることに特徴を有するものである。
【０００７】
請求項２記載の低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯の製造方法は、Ｃｒ：１２．０〜１３．５ｗｔ．％、Ｃ＋Ｎ：０．０３０ｗｔ．％以下、Ｎｉ：１．５〜２．５ｗｔ．％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼スラブを１１００℃以上１２００℃未満の温度域で加熱し、次いで、前記スラブを９００℃以上の熱間圧延終了温度で熱延ミルにより熱間圧延して巻き取り、熱延鋼帯とし、前記熱延鋼帯を一旦１５０℃以下にまで冷却し、次いで、Ａ1−５０℃以上Ａ1未満の温度域で焼き戻しすることに特徴を有するものである。
【０００８】
Ｎｉ含有量を熱間加工性、焼き戻し軟化特性、溶接性のすべてを満足する範囲に規定し、更に、熱延温度を規定してものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の限定理由を述べる。
▲１▼  Ｃｒ（クロム）：
Ｃｒは、１２．０〜１３．５ｗｔ．％の範囲で含有させる。
【００１０】
Ｃｒは耐食性を確保するために１２．０ｗｔ．％以上必要である。しかし、Ｃｒ含有量が１３．５ｗｔ．％を超えると溶接性および熱間加工性を確保するためにＮｉを多く含有させなければならなくなる。Ｎｉは強度を上げる作用を有するため、強度を下げるための焼き戻し工程が増え、また、焼き戻し時間が長くかかる。従って、Ｃｒ含有量は、１２．０〜１３．５ｗｔ．％の範囲内に限定すべきである。
【００１１】
▲２▼  Ｎｉ（ニッケル）：
Ｎｉは、１．５〜２．５ｗｔ．％の範囲で含有させる。
Ｎｉはオーステナイト域を広げ熱間加工性、溶接性を確保するため１．５ｗｔ．％以上必要である。しかし、Ｎｉ添加量が増えるに従い強度が増す。このため２．５ｗｔ．％以下とした。従って、Ｎｉ含有量は、１．５〜２．５ｗｔ．％の範囲内に限定すべきである。
【００１２】
▲３▼  Ｃ＋Ｎ（炭素、窒素）：
ＣおよびＮは、合計で０．０３０ｗｔ．％以下含有させる。
ＣおよびＮは、マルテンサイトを硬くする作用を有する。Ｃ＋Ｎが０．０３０ｗｔ．％を超えると強度を下げるための焼き戻し工程が増え、また、焼き戻し時間が長くかかる。また、溶接ＨＡＺ部の硬さが増して割れやすくなる。従って、Ｃ＋Ｎ含有量は、０．０３０ｗｔ．％以下に限定すべきである。
【００１３】
４  熱延加熱温度を１１００℃以上１２００℃未満とした理由：
加熱温度は、オーステナイト温度域でなければならない。Ｎｉ添加量によって異なるが、８００〜１２００℃がオーステナイト温度域である。オーステナイト温度域を超えて加熱するとフェライトが生成する。フェライトはオーステナイトと比較して柔らかく応力が集中するため、フェライトが生成した状態で圧延すると疵ができる。従って、加熱温度の上限は１２００℃未満とする。加熱温度の下限を１１００℃としたのは、圧延中の冷却を見込んで、圧延終了温度を９００℃以上にするためである。従って、加熱温度は、１１００℃以上１２００℃未満とすべきである。
【００１４】
▲５▼  圧延終了温度を９００℃以上とした理由：
圧延終了温度が９００℃未満では、再結晶が進まず、９００℃未満で圧延すると圧延により導入された内部の歪みや転位が解消されず蓄積していく。このため、焼き戻した後にも軟化し難い。９００℃以上で圧延すれば、圧延中および圧延終了から巻き取りまでの間に再結晶し歪みや転位は解放される。従って、圧延終了温度は９００℃以上とすべきである。
【００１５】
６  焼き戻し温度をＡ1−５０℃以上Ａ1未満とした理由：
焼き戻しはマルテンサイト組織を加熱して炭化物を析出させ靱性を改善させるために行う。焼き戻し温度はフェライト温度域で出来るだけ高い温度が望ましい。Ａ1変態点はＮｉ添加量によって異なるが、６００〜６７０℃である。温度コントロールの幅を考慮し、焼き戻し温度の下限をＡ1−５０℃と規定した。従って、焼き戻し温度はＡ1−５０℃以上Ａ1未満とすべきである。
【００１６】
【実施例】
次に、この発明の実施例を説明する。
表１に示す、本発明範囲内および範囲外の化学成分組成からなる鋼種Ａ〜Ｊからなる鋼塊を溶解し、厚み１００ｍｍのスラブを作成した。次いで、スラブを１１５０℃に加熱し、更に、圧延終了温度９００℃となるように５ｍｍまで熱間圧延した。次いで、圧延後の材料を一旦室温まで冷却し、更に、５５０〜６７０℃の温度で熱処理（焼き戻し）した。このようにして調製した供試体に対して、ＴＩＧの共金溶接を行なった。そして、溶接ままの溶接金属およびＨＡＺの低温靱性によって溶接性を評価した。供試体の機械的特性は引張試験：ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１、衝撃試験：ＪＩＳ  Ｚ  ２２０３に規定する試験によって調べた。
【００１７】
図１は、鋼種Ｄの、各焼き戻し温度（℃）による焼き戻し後の硬さ（ビッカース硬さ・Ｈｖ）を示すグラフである。図１に示すように、本発明範囲内の５５０〜６７０℃の焼き戻し温度で、硬さが２４０Ｈｖ以下となっており、靱性が改善されていることがわかる。
【００１８】
図２は、鋼種Ａ〜Ｈの、Ｎｉ添加量による焼き戻し後の硬さ（Ｈｖ）を示すグラフである。なお、焼き戻し温度は６３０℃、焼き戻し時間は１時間であった。図２に示すように、Ｎｉ添加量が本発明範囲内の２．５ｗｔ．％以下で、硬さが２４０Ｈｖ以下となっており十分に軟化していることがわかる。
【００１９】
図３は、鋼種Ａ〜Ｈの、Ｎｉ添加量による溶接ＨＡＺの靱性を示すグラフである。Ｎｉ添加量が本発明範囲内の１．５ｗｔ．％以上で、吸収エネルギー（Ｊ）が６０ジュール以上であり、靱性が改善されていることがわかる。
【００２０】
更に、本発明範囲内の鋼種Ｉ、Ｊによる焼き戻し後の硬さ（Ｈｖ）およびシャルピー衝撃試験（−２０℃１／２サイズ）による吸収エネルギー（Ｊ）を調べた。その結果を表２に示す。焼き戻し温度は６５０℃、焼き戻し時間は１時間であった。表２に示すように、良好な試験結果により十分に軟化され加工性が確保され靱性が改善されていることがわかる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、焼き戻し工程をできる限り簡略化し、溶接管等に加工される熱延鋼帯の強度を適度に低下させ、成形が容易となる耐食性および溶接性に優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス熱延鋼帯およびその製造方法が得られ、かくして、有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼種Ｄの、各焼き戻し温度（℃）による焼き戻し後の硬さ（ビッカース硬さ・Ｈｖ）を示すグラフである。
【図２】鋼種Ａ〜Ｈの、Ｎｉ添加量による焼き戻し後の硬さ（ビッカース硬さ・Ｈｖ）を示すグラフである。
【図３】鋼種Ａ〜Ｈの、Ｎｉ添加量による溶接ＨＡＺの靱性を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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