耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼及其製造方法
2023-04-24 13:27:11
專利名稱：耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種耐蝕性優良的合金節省型高純度鐵素體系不鏽鋼及其製造方法。
背景技術：
鐵素體系不鏽鋼被用於廚房設備、家電產品、電子設備等廣泛的領域。但是，由於與奧氏體系不鏽鋼相比較，加工性較差，所以往往其用途受到限定。近年來，由於精煉技術的提高，可以與極低碳化和氮化、低Si化一起降低P和S等雜質元素，添加Ti等穩定化元素以提高加工性的鐵素體系不鏽鋼(以下稱為高純度鐵素體系不鏽鋼)正在被應用到廣泛的加工用途。這是因為鐵素體系不鏽鋼與大量含有近年來價格暴漲的M的奧氏體系不鏽鋼相比，在經濟性方面是優良的。高純度鐵素體系不鏽鋼正如從JIS標準的SUS430LX也可以知道的那樣，與具有代表性的奧氏體系不鏽鋼SUS304(18Cr-8Ni)相比較，往往Cr量也較低，在耐蝕性上存在問題。關於要求外觀裝飾性的不鏽鋼水槽等廚房設備和家電產品，因孔蝕和生鏽等腐蝕而產生的表面特性的劣化往往成為問題。為改善上述的耐蝕性，有使Cr或Mo等合金化的方法、以及通過光亮退火而對鋼表面形成的薄膜進行改質的方法。前者導致因合金化引起的成本上升，同時還成為妨礙加工性的主要原因，因而不是優選的。後者從抑制材料成本的上升和加工性的降低的角度考慮是有效的方法，關於利用光亮退火的薄膜改質，公開了各種各樣的發明。從後者的角度考慮，作者也在專利文獻1中，公開了薄膜內的Cr/i^e濃度比> 0. 5 且使薄膜含有TW2的防蝕性和加工性優良的最終光亮退火鐵素體系不鏽鋼板及其製造方法。但是，利用光亮退火進行了薄膜改質的鋼在通過加工及其後的研磨和磨削而露出新生面的情況下，在確保新生面的耐蝕性方面留下課題。在專利文獻ι中，沒有記載對於這些課題的對策。作為解決上述課題的手段，可以考慮利用微量元素改善耐蝕性的方法。在專利文獻2和專利文獻3中，公開了主動地添加P以改善耐候性、耐蝕性、耐縫隙腐蝕性的鐵素體系不鏽鋼。專利文獻2為Cr 超過20%但不大於40%、P 超過0. 06%但不大於0. 2%的添加有高Cr、P的鐵素體系不鏽鋼。專利文獻3為Cr 大於等於11%但小於20%、P 超過 0. 04%但不大於0. 2%的添加有P的鐵素體系不鏽鋼。但是，P成為妨礙製造性、加工性、焊接性的主要因素。在專利文獻4中，公開了含有微量元素Sn、Sb的高溫強度優良的鐵素體系不鏽鋼及其製造方法。專利文獻4的實施例所示出的大部分是Cr :10 12%的低Cr鋼，在Cr 超過12%的高Cr鋼中，為確保高溫強度，複合添加了 V、Mo等。作為SruSb的效果，可以列舉出高溫強度的改善，並沒有涉及耐蝕性的記載。在專利文獻5中，記載著在深拉深性優良的汽車排氣系統用鐵素體系不鏽鋼板的製造方法中，也可以含有Cu、Ni、W、Sn中的1種或2種以上。專利文獻5的實施例所示出的鋼必須添加0. 5%以上高價的Mo。作為Sn的效果，記載著其與Cu、Ni、W同樣是提高耐蝕性的元素。在專利文獻6和專利文獻7中，公開了以Mg和Ca為微量元素的表面特性和耐蝕性優良的鐵素體系不鏽鋼及其製造方法。Sn是選擇添加元素，記載為耐蝕性優選的元素。專利文獻6和專利文獻7的實施例所示出的鋼複合添加有Sn和高價的Co。這些鋼是11. 6% Cr鋼或含有較多C等雜質元素的16% Cr鋼，孔蝕電位分別記載為0. 086,0. 12V。 該孔蝕電位無論如何也達不到與本發明作為目標的SUS304相當的耐蝕性。在專利文獻8中，以改善汽車零配件等的開孔壽命為目的，公開了以SruSb為微量元素的耐縫隙腐蝕性優良的鐵素體系不鏽鋼。專利文獻8的實施例所示出的鋼為改善間隙部的耐開孔性，其大部分是複合添加Sn和M。單獨添加Sn的16% Cr鋼的Si量較高，不屬於本發明作為對象的高純度鐵素體系不鏽鋼。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2008-1945號公報專利文獻2 日本特開平6_17四35號公報專利文獻3 日本特開平7-34205號公報專利文獻4 日本特開2000-169943號公報專利文獻5 日本特開2001-262234號公報專利文獻6 日本特開200H88543號公報專利文獻7 日本特開2001188544號公報專利文獻8 :W02007/129703號公報
發明內容
發明要解決的課題如上所述，以前利用微量元素的提高耐蝕性的技術是單獨添加P、或複合添加Sn 或Sb以及作為高價的稀有元素的Co、M或Mo的技術，從製造性、加工性、材料成本的角度考慮存在課題。另一方面，從加工性、成本的角度為優良的高純度鐵素體系不鏽鋼在耐蝕性上處於比較劣勢。為此，作為兼備製造性、加工性、材料成本以及耐蝕性的不鏽鋼材，對於高純度鐵素體系不鏽鋼的耐蝕性的提高具有較高的要求。因此，本發明的目的在於，提供一種將耐蝕性提高到不遜色於SUS304的程度、甚至超過它的，且不依賴於稀有元素的添加的合金節省型高純度鐵素體系不鏽鋼。用於解決課題的手段本發明人為解決上述的課題，就高純度鐵素體系不鏽鋼的因Sn的添加而產生的鋼表面的薄膜改質和耐蝕性之間的關係進行了潛心的研究，得到下述的新見解，以致完成了本發明。(a)對於高純度鐵素體系不鏽鋼，通過進行滿足式(1)和式( 兩者的薄膜改質， 從而孔蝕電位V』 ClOO得以提高。在
圖1中表示了 V』 ClOO的測定結果。獲得了如下新穎的見解V』 clOO如果滿足式(1)，而且滿足式O)，則Sn在薄膜中濃化，可以得到不遜色於 SUS304的、且超過0.2V的數值。根據圖1，I (0)/1 (Sn)的數值較小者，由於V』 clOO增大， 從而耐蝕性得以提高，所以優選I (0)/1 (Sn)的數值較小者。
此外，供應試驗鋼使用含有Cr 12 17%、添加有Ti :0. 1 0.3%、Sn :0. 1 0. 5%，其它成分為SUS430LX的規格範圍的0. 8mm厚的高純度鐵素體系不鏽鋼板。圖1中的 AP表示在採用850 1000°C通常退火的退火後，進行在50°C -10%硝酸-0. 3%氫氟酸水溶液中浸漬10秒的酸洗後而對V』 c進行測定。圖1中的BA表示光亮退火(850 1000°C， 80% 2-20%隊氣體，露點為-60 -101)後，對V』 c進行測定。0 < I (Fe)/I (Cr) <5 式(1)0 < I (0)/1 (Sn) <3 式 O)(b)在上述的薄膜改質中，減少C、N、Si、Mn、P、S等雜質元素，將Cr設定為13%以上且添加0.001%以上的Sn是有效的。(c)除上述成分外，為了使Cr和Sn選擇性地在薄膜中濃化，對鋼材進行最終退火後，在含有硝酸的水溶液中進行酸洗處理的方法、或者採用光亮退火進行最終退火的方法是有效的。(d)不鏽鋼的耐蝕性往往也通過JIS Z 2371所規定的鹽霧試驗等簡便地進行評價。但是，如果設想室內外的使用環境，則不是單純地對鹽水進行連續噴霧，而是伴隨著鹽水的噴霧、乾燥、溼潤這樣的循環。這次，耐蝕性不是用鹽霧試驗，而是用模擬更接近實際環境條件的循環試驗進行評價。具體地說，以人工海水噴霧(35°C，4小時)後，乾燥(60°C，2 小時)，之後曝露在溼潤(50°C，相對溼度95% )氣氛中為1個循環，評價12個循環後的生鏽程度。(e)表1表示了以上述(d)所記載的試驗方法、用與上述(a)中的孔蝕電位測定相同的供應試驗鋼而評價耐蝕性的結果。試驗使用了 0. 8mm厚的高純度鐵素體系不鏽鋼板以及將該鋼板進行圓筒深拉深所得到的加工品。圓筒深拉深條件如後所述。生鏽程度的評價通過肉眼觀察進行。表中的◎表示比SUS304更良好的耐蝕性，〇表示與SUS304並列的耐蝕性，X表示比SUS304差的耐蝕性。滿足上述(a)所述的式(1)和式(2)兩者的鋼X、Y、Z得到了與比較的SUS304高的 V』 ClOO0另一方面，不滿足式(1)或者式(2) —方的鋼U和V為低於0. 2V的V』 clOO。鋼 X、Y、Z的耐蝕性對於鋼板和加工後而言，與SUS304比較也是不遜色的程度，特別是V』 clOO 高的鋼X表現出比SUS304良好的耐蝕性。表 權利要求
1.一種耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼，其特徵在於，其以質量％計，含有 C 0. 001 0. 02%,Si 0. 01 0. 6%、 Mn 0. 01 0. 6%、 P 0. 005 0. 04%, S 0. 0001 0. 01%, Cr 13 22%、 N 0. 001 0. 02%, Al 0. 005 0. 05%、 Sn 0. 001 1%，剩餘部分包括Fe和不可避免的雜質；當將採用X射線光電子能譜分析儀在該鋼表面所測定的狗氧化物、Cr氧化物、Sn氧化物以及除此以外的氧化物的X射線強度分別設定為I (Fe)、I (Cr)、I (Sn)、I (0)時，滿足下述式⑴和式⑵表示的兩個關係； 0 < I (Fe)/I (Cr) < 5 式(1) 0 < I (0)/1 (Sn) <3 式 O)。
2.根據權利要求1所述的耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼，其特徵在於，所述鋼以質量％計，進一步含有Ti 0. 05 0. 35%, Ni 0. 05 0. 5%， Cu 0. 05 0. 5%， Nb 0. 05 0. 7%， Mo 0. 005 0. 5%， Mg 0. 0001 0. 005%, B 0. 0003 0. 005%,Ca 0. 0003 0. 005%之中的1種或2種以上。
3.根據權利要求1或2所述的耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼，其特徵在於，在鋼表面，30°C、3. 5% NaCl水溶液中的孔蝕電位V』 clOO超過0. 2V(Vv. s. AGCL)。
4.一種耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼的製造方法，其是採用熱鍛或熱軋將權利要求1 3的任一項所述的高純度鐵素體系不鏽鋼製成熱軋鋼材，然後反覆進行冷加工和退火的鋼材的製造方法，其特徵在於，在高於800°C的溫度下進行最終退火，之後以10°C / 秒以上的冷卻速度冷卻到700°C以下，在200 700°C的溫度區域進行停留1分鐘以上的冷卻後，在以質量％計含有5%以上的硝酸的水溶液中進行酸洗處理。
5.一種耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼的製造方法，其是採用熱鍛或熱軋將權利要求1 3的任一項所述的高純度鐵素體系不鏽鋼製成熱軋鋼材，然後反覆進行冷加工和退火的鋼材的製造方法，其特徵在於，以高於800°C的溫度下的光亮退火進行最終退火，將其氣氛氣體設定為含有50容量％以上的氫氣、剩餘部分為氮氣和不可避免的雜質，且該氣氛氣體的露點為-50°C _20°C。
全文摘要
本發明提供一種耐蝕性優良的合金節省型高純度鐵素體系不鏽鋼及其製造方法。該耐蝕性優良的高純度鐵素體系不鏽鋼的特徵在於，其含有C0.001～0.02％、Si0.01～0.6％、Mn0.01～0.6％、P0.005～0.04％、S0.0001～0.01％、Cr13～22％、N0.001～0.02％、Al0.005～0.05％、Sn0.001～1％，剩餘部分包括Fe和不可避免的雜質；當將採用X射線光電子能譜分析儀在該鋼表面所測定的Fe氧化物、Cr氧化物、Sn氧化物以及除此以外的氧化物的X射線強度分別設定為I(Fe)、I(Cr)、I(Sn)、I(O)時，滿足下述式(1)和式(2)表示的兩個關係；0＜I(Fe)/I(Cr)＜5 式(1)0＜I(O)/I(Sn)＜3 式(2)為提高因Sn的添加而產生的薄膜改質效果，在高於800℃的溫度下進行最終退火後，以10℃/秒以上的冷卻速度冷卻到700℃以下，在進行於200～700℃的溫度區域停留1分鐘以上的冷卻後，在以質量％計含有5％以上的硝酸的水溶液中進行酸洗處理，或者，進行以氣氛氣體設定為50容量％以上的氫氣、剩餘部分為氮氣，且氣氛氣體的露點設定為-50℃～-20℃的光亮退火。
文檔編號C22C38/00GK102245789SQ20098014925
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月7日 優先權日2008年12月9日
發明者石丸詠一朗, 秦野正治, 高橋明彥, 高畑繁則 申請人:新日鐵住金不鏽鋼株式會社