微量 Sn 添加によりレアメタル(Cr)を削減した
高純度フェライト系ステンレス鋼板(NSSCFW1)の開発
秦 野 正 治松 山 宏 之1)
2)
石丸詠一朗
高 橋 明 彦1)
3)
そこで著者らは，上述した高純度フェライト系の潮流の中

. 緒言

で微量 Sn を添加するという前例のないアプローチによって，レアメタルである Cr を節減した高耐食フェライト系スステンレス鋼は， Cr と Ni を添加した SUS304 ( 18  Cr 

テンレス鋼( NSSC FW1 )を開発・実用化した．本稿では，

8 Ni )， Ni を含有しない SUS430(17 Cr )に代表される．

開発に係る基礎検討，開発鋼の諸特性と実用例・特許取得状

従来，希少元素である Ni の価格高騰を背景に， SUS304 と況について述べる．

SUS430の中間領域をカバーする高純度フェライト系ステンレス鋼(以下，高純度フェライト系)の開発とその適用が進んでいる(1) ．高純度フェライト系は， SUS430LX に代表されるように17Cr において C や N 等の不純物元素を低減して耐食性と加工性を高めた鋼である．

.

開発経緯

基本的な材料設計

開発のターゲットは， SUS430 から SUS304 に至る中間領

これらステンレス鋼の構成元素である Cr や Ni は，我が域をカバーし得る SUS430LX ( LC, N 17  Cr Ti )クラスと国においてレアメタルに指定され，国家備蓄 7 鉱種に位置した．基本方針はレアメタルである Cr 量の節減であり，微付けられている．近年，レアメタルの産業における重要性は

量 Sn 添加による耐食性の発現を指向した．Sn は，Poubaix日増しに高まりを見せており，ステンレス鋼においても Niの電位pH 図から，一般中性環境において不働態であるこに加えて， Cr を節減した鋼を開発し，その利用を推進してとが知られている．そのため， Sn 添加はフェライト系ステいくことが社会的な要請と言える．

ンレス鋼の耐食性向上にも寄与すると考えた．また，成分設他方，ステンレス鋼の製造では，電気炉溶製においてスクラップを主な鉄源とする．その場合， Cu や Sn は，代表的計は，耐食性とフェライト系最高水準の加工性を兼備するために Sn 添加と高純度化を組み合わせた．

なトランプエレメントであり，普通炭素鋼では表面赤熱脆性製造性の視点から，フェライト系ステンレス鋼の Cu やを顕在化させることが知られている(2)．これまで著者らは，

Sn による表面赤熱脆性は，普通炭素鋼と比較した酸化スケ

フェライト系ステンレス鋼における表面赤熱脆性の感受性はールや結晶構造の違いに基づいて生じ難い(3)．これら脆化抑極めて小さいことを明らかにしている(3)．過去， Cu は耐食制の考え方は，これまで研究例が見当らない Sn を単独添加性や加工性の向上のために 1未満の範囲で添加したフェラしたフェライト系ステンレス鋼へも適用できるものと推察す

イト系ステンレス鋼が開発されてきた(4)．しかしながら，フる．

ェライト系ステンレス鋼への Sn 添加については，これまで以上のことから，LC, N14CrSnNbTi を基本成分と顧みられてこなかったことから，耐食性や製造性に関する研し，微量 Sn による一般水溶液中での耐食性発現と表面赤熱究報告は見当たらない．

脆性抑制の機構について基礎検討を行った．

新日鐵住金ステンレス株式会社研究センター
1)上席研究員 2)主任研究員 3)研究センター長
Development of Snadded Low Interstitial Ferritic StainlessSteel Sheet with High Corrosion Resistance and Low Cr Content; Masaharu Hatano, Hiroyuki Mastuyama, Eiichiro
Ishimaru, Akihiko Takahashi (Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corporation)
2011年11月 3 日受理

ま て り あ 第51巻 第 1 号(2012)Materia Japan

開発に係る基礎検討

上述した高純度 14 Cr 鋼を実験室で真空溶製し，一般水溶液中での耐食性発現と表面赤熱脆性抑制の機構について検討した．
図は，80°C, 0.5NaCl 水溶液中 168 hr 浸漬試験により一般水溶液中での耐食性に及ぼす微量 Sn 添加の影響を評価

図180°
C, 0.5NaCl 水溶液中 168 hr 浸漬後の外観．
( a ) 14  Cr ( b ) 14  Cr 0.05  Sn ( c ) 14 Cr0.1Sn，#600

図3

不働態皮膜の XPS による Sn の化学状態分析．

図4

図214Cr0.1Sn 鋼の熱延板端面．

30°C, 5H2SO4 中アノード分極曲線．

した結果である． 14 Cr 鋼で観察される発銹や穴開きは，0.05から0.1の微量 Sn 添加で抑制されていることが分かる．ここで，0.1Sn 鋼の発銹は皆無であり，0.1Sn 添加による NaCl 水溶液中の腐食抑制効果を見出した．

図5

図に，JIS G 0579準拠の 5H2SO4 中の分極曲線測定結地鉄界面の反射電子像観察．
14Cr0.1Sn 鋼，1100°
C, 1 h 加熱果を示す．14Cr
0.1Sn 鋼のアノード溶解ピーク(icrit)は，14Cr 鋼と比較して大幅に低減し，汎用の SUS430LX(LC,N17 CrTi)と同等以下である．ここで，アノードの活性す．これより，耳割れは皆無であり，表面割れを含む熱間加溶解ピークは，0.1Sn 添加により二つに分離する特徴的な工割れ(表面赤熱脆性)は全く見られなかった．

分極挙動を示した．さらに，不働態域(≧0 V)での分極挙動

1100°
C, 1 hr 加熱で生成した酸化皮膜と地鉄界面の詳細なは， LC, N 17  Cr Ti と変わらず，不働態状態での耐食性観察結果を図に示す．酸化皮膜は Fe の外層皮膜と Cr をも高いことを示している(5)．

含む多孔質の内層皮膜からなる．内層皮膜と地鉄界面の詳細

図は， X 線光電子分光法( X 線源 mono AlKa )によりは反射電子像で観察している．内層皮膜中には気孔(黒)と酸14  Cr 0.1  Sn 鋼において不働態皮膜中での微量 Sn の化化物(灰色)の他に Sn の濃化に対応すると判断される白い高学状態を分析した結果について示している．Sn(3d5/2,3d3/輝度コントラストは全く確認されなかった．これより，脆化2 )は，微量ながら検出されており，それぞれのスペクトル抑制は，酸化により Sn が地鉄界面に濃化することはなく，はケミカルシフトにより金属と酸化物の 2 本に分離してい母材フェライト相への Sn の拡散・希釈作用に基づくところる．これより， Sn は不働態皮膜中において，微量ながら金が大きいと考えられる(6)．

属や酸化物の状態で存在し，耐食性向上への寄与が推察される．

以上から， 14  Cr 鋼への 0.1  Sn 添加は，表面赤熱脆性を生じることなく，良好な熱間加工性を有した．

以上の結果から， 14 Cr 鋼への 0.1 の微量 Sn 添加は，一般水溶液中での腐食抑制に効果を発現し， Cr 量の節減を.

開発鋼の諸特性可能にすることが分かった．
表面赤熱脆性は， 1120 °C 加熱・総圧下率 88 で 5 mm 厚

表に開発鋼の化学成分を示す．開発鋼は， LC, N 14 

熱延板を製造し，耳割れや表面割れの発生有無を評価指標とCr0.1SnNbTi の高純度フェライト系ステンレス鋼であした． 14  Cr 0.1  Sn 鋼の熱延板端面の外観を図に示る．



新技術・新製品

表1

開発鋼および SUS430LX の成分代表例(mass)．
CSiMnCrSn

Nb＋TiN

開発鋼

0.004

0.120.10

14.4

0.110.20.010

SUS430LX0.005

0.130.0916.5―

0.270.009

表2

開発鋼および SUS430LX の機械的性質と加工性．
0.2耐力 引張強さ 伸び 硬さ 平均 エリクセン値
N/mm2N/mm2
Hv r 値mm

開発鋼

260

420

35130

1.79.7

SUS430LX245

440

331271.69.5

図8

開発鋼の使用例．
(左) IH 炊飯ジャー(右) 洗濯機ドラム

おり，TIG 溶接条件は裏波 1.5 mm となるように調整している．開発鋼は溶接部を含めて発銹は皆無であり，
SUS430LX と同等の耐食性を有している．一方，SUS430では，溶接部や端面から顕著な発銹を生じていることが分かる．
以上から，開発鋼(14Cr0.1Sn)は，SUS430LX(17Cr)と同等以上の高耐食性と優れた加工特性を兼備し，基本方針としたレアメタルである Cr 量の節減を達成した．
図6

円筒深絞り後の外観．
(a) 開発鋼 (b) SUS430LX

絞り比2.2

.

実用例・将来性NSSC FW1 は ， 2010 年 7 月 から販 売を 開始 し， 年換 算
8,000 t / y の製造実績に至っている．開発鋼の実用例を図に示す．開発鋼は，一般水溶液中での高い耐食性とSUS430LX 以上の高加工性を評価され，屋内水回り環境の家電・厨房製品に幅広く使用されはじめている．
開発鋼の Cr 量削減は，省資源・環境負荷低減の視点からも高い市場評価を受けており，現在もステンレス鋼生産の 5
図780°
C, 0.5NaCl 水溶液中 168 hr 浸漬後の外観．
(a) 開発鋼 (b) SUS430LX (c) SUS430
溶 接 条 件  50 cm / min, 25 30 A ， ビ ー ド 中 央
横，評価面#600割強を占める SUS304, SUS430 に並ぶ第三の代表鋼種の候補として関心を集めている(7)．

.
開発鋼の機械的性質および加工性を SUS430LX と比較して表に示す．開発鋼は， SUS430LX と比較して，同等の特許

本開発に関わる特許は国内外に 10 件出願しており，基本特許の特許第4624473号をはじめ 3 件登録されている．

強度水準であり，伸びおよび r 値は高い．開発鋼のエリクセン値は，高い伸びを反映して SUS430LX と同等以上である．

文献

また，開発鋼の限界絞り比は 2.3 であり優れた深絞り性を有している．図は，絞り比 2.2の円筒深絞り試験後の表面外観写真である．開発鋼の側壁には， SUS430LX で観察される年輪上のリジング模様は生じておらず，プレス成形後の表面性状も良好であることが分かる．
図は，TIG 溶接部を含む開発鋼の NaCl 水溶液中の耐食性を評価した結果である．評価は図 1 と同条件で実施してま て り あ 第51巻 第 1 号(2012)Materia Japan( 1 ) 高 橋 明 彦 ， 秦 野 正 治 ， 木 村 謙  塑 性 と 加 工 ， 46 ( 2005 ) ,194199.
( 2 ) 柴田浩司，国重和俊，秦野正治ふぇらむ， 7 ( 2002 ) , 252 
256.
( 3 ) 秦野正治，国重和俊鉄と鋼，90(2004), 134140.
( 4 ) 日本ステンレス技報，15(1980), 75
103.
( 5 ) 松山宏之他材料とプロセス，24(2011), 404.
( 6 ) 秦野正治他材料とプロセス，24(2011), 403( 7 ) NIKEI MONOZUKURI, (2010), Sep., 2021.

