JP2006274332A

JP2006274332A - 浴室用部品

Info

Publication number: JP2006274332A
Application number: JP2005093474A
Authority: JP
Inventors: Wakahiro Harada; 和加大原田; Hiroki Tomimura; 宏紀冨村
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【目的】
浴室内の浴槽の湯噴出し口や排水溝などに使われる浴室用部品に加工可能な美観ならびに耐食性を有し経済的なステンレス鋼を提供する。
【構成】
Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｃｒ：１１．０〜２５．０％、Ｎ：０．０２０％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ：０．１０〜０．５０％、Ｂ：０．０１００％以下を含む鋼種が使用される。更にＭｏ：３．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｕ：
２．０％以下、Ａｌ：４．０％以下の１種以上を含有し、ｒ_ｍｉｎ値が１．３以上のフェライト系ステンレス鋼を使用することにより、成形過程での加工起因で割れを誘発することなく、応力腐食割れを生じないために長期間に渡って優れた耐食性を有することが可能となる。
【選択図】なし

Description

本発明は浴室内の浴槽の湯噴出し口や排水溝に使われる浴室用部品に加工可能で耐食性、特に耐応力腐食割れ性に優れたステンレス鋼製の浴室用部品に関するものである。

近年のシステムバスの流行により浴室のバスタブや床面においては清潔感のある製品が使われるようになった。また電化住宅化や給湯設備の充実により、お湯張りや排水部分に用いる部品は軽量、強度、耐食性を有するステンレス鋼が使われている。主に多様されるステンレス鋼としてはＳＵＳ３０４が主流である。ＳＵＳ３０４の特徴としてはオーステナイト系ステンレス鋼であるために、フェライト系ステンレス鋼と比較すると曲げや絞り加工が容易であることが挙げられる。その反面、高価なＮｉを含有するため、原料費の上昇によっては素材価格が高騰し、経済的でない。また、オーステナイト系ステンレス鋼は加工により応力が付加された部分に湯や浴室用洗剤に含まれる塩分が付着し、湯の温度環境が維持されると応力腐食割れを発生する場合がある。割れの発生は部品として機能を損なう可能性があり、致命的となる。

これらの浴室用部品に対して安価なフェライト系ステンレス鋼を用いる場合、部品形状によっては曲げ、絞り加工ができない。
そこで、本発明では、これらの問題を解消すべく案出されたものであり、浴室用部品材料として絞り、曲げ加工が容易でかつ応力腐食割れが生じることのない安価なフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。

本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、基材の材質が特定されたステンレス鋼を使用することにより、複雑な形状への加工も可能でステンレス鋼特有の美観を長期的に有することができる。

本発明におけるフェライト系ステンレス鋼としては、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｃｒ：１１．０〜２５．０％、Ｎ：０．０２０％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．５０％、Ｎｂ：０．１０〜０．５０％、Ｂ：０．０１００％以下を含む鋼種が使用される。更にＮｉ：２．０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ａｌ：４．０％以下の1種以上を含有することができる。
浴室内の浴槽の湯噴出し口や排水溝に使われる浴室用部品は主に円筒状の形状をしており、鋼板をプレス加工することにより製造されている。ステンレス鋼板を成形するときのプレス加工は、伸び,圧縮等が複合された複雑な塑性変形を伴う加工である。そのため、素材として使用するステンレス鋼の加工性が不足すると、絞り成形途中や絞り後の衝撃加工や二次的加工時にクラックが発生しやすい。

フェライト系ステンレス鋼では、普通鋼に比較してＣｒ含有量が高いため硬質化しており、伸びも低い。そのため、素材の延性に基づく、張り出し要素による加工性の向上が期待できないので、板厚収縮または幅方向に反った材料流入の指標としてランクフォード値(r値)に着目し、浴室用部品への成形に耐えうるステンレス鋼を調査した。r値の中でも、特に重要な因子は圧延方向(Ｌ方向)、圧延方向に対し４５ｄｅｇ．方向(Ｄ方向)ならびに圧延に対し垂直方向(Ｔ方向)での、最小のr値ｒ_ｍｉｎ値である。種々検討した結果、ｒ_ｍｉｎ値が１．３以上の
フェライト系ステンレス鋼を使用すると、絞り成形時や二次的な加工時に割れ等の欠陥が発生することなく、複雑な形状の部品に加工できることを見出した。

二次加工性の向上のためにはＢの添加が有効である。粒界にBが偏析することにより粒界の強化に作用するためである。また１１％以上Ｃｒを添加することにより耐食性を有し、さらにＭｏを添加することにより優れた耐食性を有することができる。

本発明に係るフェライト系ステンレス鋼は厳しい加工成形が可能であり、成形過程での加工起因で割れを誘発することなく、応力腐食割れを生じないため、浴室用部品として長期間に渡って優れた耐食性を有することが可能となる。

以下、本発明を特定する事項について説明する。なお、各元素の含有量を示す「％」は特に示さない限り「質量％」を意味する。

Ｃは炭化物を形成し、それが最終焼鈍での再結晶フェライトのランダム化の再結晶核として働く。しかしＣは冷延焼鈍後の強度を上昇させる元素であり、あまり高いと延性の低下を招くため、０．０１５％以下とした。

Ｓｉは通常脱酸の目的のために使用するが、固溶強化能が高く、あまりその含有量が多いと材質が硬化し延性の低下を招くので、０．５%以下とした。

Ｃｒは、ステンレス鋼としての耐食性を備えるために、１１．０％の含有が必要である。しかし、Ｃｒ量が高くなると、靭性や加工性の低下を招くため含有量の上限を２５．０％とする。

Ｎは窒化物を形成、Ｃと同様にそれが最終焼鈍での再結晶フェライトの結晶方位ランダム化の再結晶核として働く。しかしＮは冷延焼鈍材の強度を上昇させる元素であり、あまり高いと延性の低下を招くため、０．０２０％以下とした。

ＴｉはＣ，Ｎを固定し、加工性および耐食性を向上させる元素であり、その効果が出る最低量は０．０５％である。しかし、Ｔｉを添加すると、鋼材コストの増大を招き、Ｔｉ系介在物が原因の表面欠陥が問題となることから、Ｔｉ含有量の上限を０．５０％に設定した。

ＮｂはＣ，Ｎを固定し、耐衝撃特性や二次加工性を向上させる元素であり、これらの効果がでる最低量は、０．０５％である。しかし、Ｎｂを添加しすぎると材料が硬化し加工性に悪影響をもたらす。また、再結晶温度を上げることから、上限を０．５％とする。

Ｂは、Ｎを固定し、耐食性や加工性を改善する作用をもつ合金成分であり、必要に応じて添加される。上記作用を発揮させるためには０．０００５％以上添加することが望ましい。しかし、過剰に添加すると熱間加工性の低下や溶接性の低下を招くため、上限を０．０１００%に設定した。

Ｍｏは耐食性を改善するのに有効な元素であるが、過度の添加は高温での固溶強化や動的再結晶の遅滞により、熱間加工性の低下をもたらすので３．０％以下とした。好ましくは０．５％以上添加する。

Ｎｉはオーステナイト形成元素であり、２．０％を越える添加は硬質化やコスト上昇を招くため、２．０％を上限とした。

Ｃｕはフェライト系ステンレス鋼の耐孔食性を向上させる元素である。Ｃｕは溶製時のスクラップからの混入等、不可避的に含有されるが、過度の添加は熱間加工性や耐食性を低下させるので２．０％以下とした。
好ましくは０．５％以上添加する。

Ａｌは脱酸や耐酸化性のために有効な元素であるが、過剰な添加は表面欠陥の原因となるため上限を４．０％とした。好ましくは０．１％以上添加する。

Ｍｎ：鉄鋼原料中に通常含まれる元素であり、本発明では特に含有量を限定しない。オーステナイト形成元素であり、固溶強化能が小さく材質への悪影響が少ない。しかし、含有量が多いと溶製時にＭｎヒュームが生成する等、製造性が低下するので、望ましくは成分範囲を２．０％以下とする。

以下２元素は、原料から不可避的に混入する不純物である。
Ｐ：熱間加工性に有害な元素である。特に０．０５０％を超えるとその影響は顕著になるので望ましくは０．０５０％以下に制限する。

Ｓ：結晶粒界に偏析しやすく、粒界脆化により熱間加工性の低下等を促進する元素である。
０．０２０％を超えるとその影響は顕著になるので望ましくは０．０２０％以下である。

これら以外にもＣａ、Ｍｇ、Ｃｏ、ＲＥＭなどは、溶製中に原料であるスクラッフ゜中より含まれることもあるが、とりたてて多量に含まれる場合を除き、成形品の形状凍結性には影響ない。

表1の成分・組成をもつ板厚０．８ｍｍのステンレス鋼板を素材とし(表1中の鋼Ｎｏ．Ａ〜Ｅは化学成分値が本発明の範囲内にある本発明鋼、Ｆ〜ＨおよびＳＵＳ３０４はそれ以外の鋼(比較鋼)である)、ｒ_ｍｉｎ値を測定した。ｒ値の測定は、ＪＩＳ１３Ｂ号試験片を用い１５％の引張歪を与えた後、圧延方向(Ｌ方向)、圧延方向に対し４５ｄｅｇ.方向(Ｄ方向)ならびに圧延に対し垂直方向(Ｔ方向)でのｒ値を求めた。上記３方向で求めた値の中で最も低いｒ値をｒｍｉｎとした。ｒ値は板厚及び板幅を測定し、幅収縮率の自然対数値を板厚減少率の自然対数値で除した値として算出した。

さらに表１の成分・組成をもつ板厚０．８ｍｍのステンレス鋼板をカップ形状に加工した。加工は初期ブランク径
φ７６ｍｍ（ポンチ1段＝φ４０、２段=φ３１．５、
３段=φ２４．５）で円筒絞りした。その加工品により耐食性試験および加工性を評価するために耐衝撃性試験を実施した。比較材にはＳＵＳ３０４を用いた。

耐食性試験は塩素イオン濃度を２００ｐｐｍに調整した４０℃の上水に加工品を１０日間浸漬することで行った。１０日後の試験片に生じた最大孔食深さを顕微鏡で測定して評価した。耐衝撃試験はφ２ｍｍのビーズを５ｋｇ/ｍｍ２圧力（←ＳＩ単位系での記載が義務付けられています）で1時間噴射し、その際に温度を５℃に制御した。加工部にネッキングなどが生じていると耐衝撃試験後に割れを生じることから割れの有無で加工性を評価した。耐食性試験結果および衝撃試験による加工性評価結果を表２に示す。

耐衝撃試験において本発明鋼では全て割れは発生していない。ｒ_ｍｉｎ値は１．３以上であった。Ｃ量が請求項範囲より高い比較鋼ＦやＮｂ量が請求項範囲より低い比較鋼Ｈはｒ_ｍｉｎ値は１．３より低いために加工性が十分ではなく、衝撃試験で割れが発生した。

耐食性について、本発明鋼には０．２ｍｍ以下の孔食であり、応力腐食割れは起こらなかった。一方、比較鋼であるＳＵＳ３０４では加工部に応力腐食割れが認められた。Ｈ鋼では加工はできたもののＣｒ濃度が低いために最大孔食深さが０．５ｍｍあった。本発明鋼は加工部においても応力腐食割れを生じることもなく良好な耐食性を有することがわかった。

本発明により浴室用部品への加工に必要な成形性を備え、応力腐食割れを起こすことなく耐食性を保持できるフェライト系ステンレス鋼を提供することが可能となった。オーステナイト系ステンレス鋼と比較するとコスト的にも有利となる。

Claims

質量％においてＣ：０．０１５%以下、Ｓｉ：０．５%以下、Ｃｒ：１１．０〜２５．０%、Ｎ：０.０２０％以下、Ｔｉ：０.０５〜０．５０％、Ｎｂ：０.１０〜０．５０％、Ｂ：０．０１００％以下であり、ｒｍｉｎ値が１．３以上であるフェライト系ステンレス鋼からなることを特徴とする浴室用部品。
更にＭｏ：３．０％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の浴室用部品。
更にＮｉ：２．０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ａｌ：４．０％以下の1種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の浴室用部品。