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JP7618443B2 - Ferrite-martensite duplex stainless steel with excellent bendability and method for producing same - Google Patents

Ferrite-martensite duplex stainless steel with excellent bendability and method for producing same Download PDF

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JP7618443B2
JP7618443B2 JP2020215694A JP2020215694A JP7618443B2 JP 7618443 B2 JP7618443 B2 JP 7618443B2 JP 2020215694 A JP2020215694 A JP 2020215694A JP 2020215694 A JP2020215694 A JP 2020215694A JP 7618443 B2 JP7618443 B2 JP 7618443B2
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Nippon Steel Stainless Steel Corp
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Description

本発明は曲げ性に優れるフェライト-マルテンサイト複相ステンレス鋼およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a ferritic-martensite duplex stainless steel with excellent bendability and a method for manufacturing the same.

強度を向上させたステンレス鋼として、焼入れ-焼戻し処理によって硬度を高めたマルテンサイト系ステンレス鋼が知られている。しかしながらこのマルテンサイト系ステンレス鋼は、延性が低いという問題がある。 Martensitic stainless steel, which has been hardened through quenching and tempering, is known as a type of stainless steel with improved strength. However, this martensitic stainless steel has the problem of low ductility.

この問題に対し、延性および強度の両方を確保するために、例えば、複相化熱処理技術が知られている。例えば、特許文献1には、ステンレス鋼の冷間圧延鋼板に対して複相化熱処理を施すことによる、高延性高強度の複相組織クロムステンレス鋼板の製造方法が記載されている。 To address this issue, for example, multi-phase heat treatment technology is known to ensure both ductility and strength. For example, Patent Document 1 describes a method for manufacturing a highly ductile, high-strength multi-phase chromium stainless steel sheet by performing multi-phase heat treatment on a cold-rolled stainless steel sheet.

特許文献2には、ステンレス鋼の冷間圧延鋼帯に複相化熱処理を施してフェライト+マルテンサイトの混合組織の鋼帯とし、当該鋼帯に10分間以内の連続時効処理を施す、ばね特性に優れた高強度複相組織ステンレス鋼帯の製造方法が記載されている。 Patent Document 2 describes a method for producing a high-strength, multi-phase stainless steel strip with excellent spring properties, in which a cold-rolled stainless steel strip is subjected to a multi-phase heat treatment to produce a steel strip with a mixed structure of ferrite and martensite, and the steel strip is then subjected to a continuous aging treatment for 10 minutes or less.

また、特許文献3には、フェライト+マルテンサイトの2相組織の表層部を脱炭することにより得られる、曲げ性を改善した高強度ステンレス鋼板が記載されている。具体的には、上記高強度ステンレス鋼板は、鋼板表面から板厚方向に向かって25μmまでの範囲の板厚断面におけるフェライト相の面積率が48%以上、それ以外の範囲におけるフェライト相の面積率が48%以下である。 Patent Document 3 describes a high-strength stainless steel sheet with improved bendability, which is obtained by decarburizing the surface layer of a two-phase structure of ferrite + martensite. Specifically, the high-strength stainless steel sheet has an area ratio of ferrite phase of 48% or more in the thickness cross section within a range of 25 μm from the steel sheet surface in the thickness direction, and an area ratio of ferrite phase of 48% or less in the other range.

また、特許文献4には、ステンレス鋼板に対して複相化熱処理としての第1の熱処理工程と、冷間圧延工程と、400℃以上AC変態点未満の温度で加熱する第2の熱処理工程とを施す、延性に優れた高強度ステンレス鋼板の製造方法が記載されている。 Furthermore, Patent Document 4 describes a method for producing a high-strength stainless steel sheet having excellent ductility, in which the stainless steel sheet is subjected to a first heat treatment step as a multi-phase heat treatment, a cold rolling step, and a second heat treatment step of heating at a temperature of 400° C. or higher and lower than the AC1 transformation point.

また、特許文献5には、複相化熱処理後に時効処理を施すことにより、フェライト相とマルテンサイト相との間の硬度の差を300HVとすることで曲げ性を改善した、高強度ステンレス鋼材が記載されている。 Patent Document 5 also describes a high-strength stainless steel material that has improved bendability by performing aging treatment after multi-phase heat treatment to make the difference in hardness between the ferrite phase and the martensite phase 300 HV.

特開昭63-7338号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-7338 特開平3-56621号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-56621 特開2001-2349290号公報JP 2001-2349290 A 特開2004-323960号公報JP 2004-323960 A 国際公開番号WO2009/099035号公報International Publication No. WO2009/099035

しかしながら、特許文献1に記載の条件で複相化熱処理を施したステンレス鋼では、曲げ加工を施すことにより、クラックが発生する場合があった。また、特許文献2~5に記載の製造方法で得られるステンレス鋼は、曲げ性を向上させることができる一方で、製造工程において、複相化熱処理後に、時効処理などの追加の熱処理工程を施す必要がある。そのため、製造コストが高くなってしまう。 However, in stainless steel that has been subjected to multi-phase heat treatment under the conditions described in Patent Document 1, cracks may occur when the stainless steel is bent. In addition, while the stainless steel obtained by the manufacturing methods described in Patent Documents 2 to 5 can improve bendability, it is necessary to carry out an additional heat treatment step, such as aging treatment, after the multi-phase heat treatment in the manufacturing process. This results in high manufacturing costs.

本発明の一態様は、複相ステンレス鋼の曲げ性を改善し、かつ製造コストを低減することを目的とする。 One aspect of the present invention aims to improve the bendability of duplex stainless steel and reduce manufacturing costs.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るステンレス鋼は、質量%で、0.01~0.2%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のO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であって、フェライト相およびマルテンサイト相を含み、硬度は200~340HVであり、前記ステンレス鋼の任意の断面において、前記マルテンサイト相の面積率は60~75%であり、炭化物の面積率は0.5~1.5%であり、個々の前記炭化物の長径は1μm以下である。 In order to solve the above problems, the stainless steel according to one embodiment of the present invention contains, by mass%, 0.01-0.2% C, 0.01-2.0% Si, 0.1-4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10-20% Cr, 0.01-4.0% Ni, 0.12% or less N, 0.01% or less O, with the balance being Fe and unavoidable impurities. The stainless steel contains a ferrite phase and a martensite phase, has a hardness of 200-340 HV, and in any cross section of the stainless steel, the area ratio of the martensite phase is 60-75%, the area ratio of the carbides is 0.5-1.5%, and the major axis of each of the carbides is 1 μm or less.

また、本発明の一態様に係るステンレス鋼の製造方法は、質量%で、0.01~0.2%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のO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を、冷間圧延工程後に800~1000℃の温度域まで加熱し、前記温度域での1分未満の均熱保持後、1℃/s以上の冷却速度で冷却する、最終焼鈍工程を含む。 In addition, a method for producing stainless steel according to one embodiment of the present invention includes a final annealing step in which stainless steel containing, by mass%, 0.01-0.2% C, 0.01-2.0% Si, 0.1-4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10-20% Cr, 0.01-4.0% Ni, 0.12% or less N, 0.01% or less O, with the balance being Fe and unavoidable impurities, is heated to a temperature range of 800-1000°C after a cold rolling step, soaked in said temperature range for less than 1 minute, and then cooled at a cooling rate of 1°C/s or more.

本発明の一態様によれば、複相ステンレス鋼の曲げ性を改善し、かつ製造コストを低減することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve the bendability of duplex stainless steel and reduce manufacturing costs.

本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の任意の断面のSEM写真である。1 is a SEM photograph of an arbitrary cross section of a duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention. 複相化温度での保持時間および複相化温度が複相ステンレス鋼の硬度に及ぼす影響を示すグラフである。1 is a graph showing the effect of the holding time at the duplexing temperature and the duplexing temperature on the hardness of duplex stainless steel. 複相化温度での保持時間および複相化温度が、マルテンサイト面積率に及ぼす影響を示すグラフである。1 is a graph showing the influence of the holding time at the duplexing temperature and the duplexing temperature on the martensite area ratio.

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において、「A~B」とは、A以上B以下であることを示している。また、本明細書において、化学組成に関する「%」は特に断らない限り「質量%」を意味する。 One embodiment of the present invention will be described in detail below. Note that the following description is provided to facilitate a better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified. In this specification, "A-B" indicates A or more and B or less. In this specification, "%" in relation to chemical composition means "mass %" unless otherwise specified.

<用語の定義>
「ステンレス鋼」との用語は、具体的な形状が限定されないステンレス鋼材を意味する。このステンレス鋼材としては、例えば、鋼板、鋼管、条鋼等が挙げられる。
<Definition of terms>
The term "stainless steel" refers to a stainless steel material not limited to a specific shape, and examples of the stainless steel material include steel plates, steel pipes, and bar bars.

本明細書において、「複相ステンレス鋼」は、特段の記載のない限り、フェライト相とマルテンサイト相とを含むステンレス鋼を意味する。 In this specification, unless otherwise specified, "duplex stainless steel" means stainless steel containing ferrite and martensite phases.

<一般的な製法について>
始めに、一般的なステンレス鋼帯の製造工程の一例について概略的に説明する。一般的なステンレス鋼帯の製造工程は、一例では、製鋼工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、酸洗工程、冷間圧延工程、焼鈍・酸洗工程、および仕上圧延工程をこの順に含む。従来の製造工程におけるこれらの各工程については、公知の内容であることから、以下に説明することを除いて詳細な説明を省略する。
<General manufacturing method>
First, an example of a typical manufacturing process for stainless steel strip will be described in outline. In one example, the typical manufacturing process for stainless steel strip includes a steelmaking process, a hot rolling process, an annealing process, a pickling process, a cold rolling process, an annealing and pickling process, and a finish rolling process, in this order. Each of these steps in the conventional manufacturing process is publicly known, and therefore will not be described in detail except as described below.

<発明の知見の概要>
複相ステンレス鋼は、相対的に軟質であり延性を有するフェライト相と、強度の高いマルテンサイト相とからなる複相金属組織を有する。そのため、複相ステンレス鋼は、強度および延性の両方を備えるステンレス鋼として知られている。しかしながら、複相ステンレス鋼は、フェライト相とマルテンサイト相との硬度差が大きいことにより、曲げ加工時に、軟質なフェライト相に変形が集中し、当該フェライト相を起点としたクラックが生じる場合があった。
<Summary of the findings of the invention>
Duplex stainless steel has a duplex metal structure consisting of a relatively soft and ductile ferrite phase and a strong martensite phase. Therefore, duplex stainless steel is known as a stainless steel that has both strength and ductility. However, due to the large difference in hardness between the ferrite phase and the martensite phase, duplex stainless steel may concentrate deformation in the soft ferrite phase during bending, causing cracks to occur starting from the ferrite phase.

曲げ性を向上させるために、複相ステンレス鋼におけるマルテンサイト相の相比を下げて複相ステンレス鋼を軟質化することが考えられる。しかしながら、マルテンサイト相の相比を下げると、強度を確保するマルテンサイト相の相比が下がることで、ステンレス鋼自体の強度も低下してしまう。また、複相ステンレス鋼の曲げ性を改善するためのこれまでに提案されている他の方法は、製造工程においてさらなる熱処理などの追加の工程を必要とするため、製造コストが上がってしまう。 In order to improve bendability, it is conceivable to soften the duplex stainless steel by lowering the phase ratio of the martensite phase in the duplex stainless steel. However, lowering the phase ratio of the martensite phase reduces the phase ratio of the martensite phase that ensures strength, and this reduces the strength of the stainless steel itself. In addition, other methods proposed to improve the bendability of duplex stainless steel require additional steps, such as further heat treatment, in the manufacturing process, which increases manufacturing costs.

本発明者らは、鋭意検討の結果、複相化熱処理における複相化温度域での保持時間を短くすることにより、曲げ性に優れる高強度複相ステンレス鋼が得られることを見出した(後述の実施例を参照)。本実施形態における複相ステンレス鋼は、マルテンサイト相の相比が高い割合に維持されており、かつ、曲げ性を改善するための熱処理工程を一連の製造工程に追加することを要しない。本発明の一態様によれば、製造コストが増大する可能性を低減して製造可能であり、高強度かつ曲げ性に優れる複相ステンレス鋼を提供することができる。 After extensive research, the inventors have found that a high-strength duplex stainless steel with excellent bendability can be obtained by shortening the holding time in the duplex temperature range during the duplex heat treatment (see the Examples below). The duplex stainless steel in this embodiment maintains a high ratio of martensite phase, and does not require a heat treatment step to improve bendability to be added to the manufacturing process. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a duplex stainless steel with high strength and excellent bendability that can be manufactured with reduced possibility of increased manufacturing costs.

<本発明の複相ステンレス鋼>
本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼(ステンレス鋼)は、フェライト相およびマルテンサイト相を含む。また、前記複相ステンレス鋼の硬度(ビッカース硬さ)は200~340HVであり、当該複相ステンレス鋼の断面において、マルテンサイト相の面積率は60~75%であり、炭化物の面積率は0.5~1.5%であり、当該炭化物の長径は1μm以下である。
<Duplex stainless steel of the present invention>
A duplex stainless steel (stainless steel) according to one embodiment of the present invention includes a ferrite phase and a martensite phase, and has a hardness (Vickers hardness) of 200 to 340 HV, an area ratio of the martensite phase in a cross section of the duplex stainless steel is 60 to 75%, an area ratio of carbides is 0.5 to 1.5%, and the major axis of the carbides is 1 μm or less.

図1は、本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の任意の断面のSEM写真である。図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の任意の断面において、炭化物は、材料内に分散した粒状物として観察され得る。当該複相ステンレス鋼中に存在する炭化物としては、例えば、(Fe,Cr)23などが挙げられる。炭化物の面積率とは、複相ステンレス鋼の断面の所定領域における、炭化物が存在している領域(炭化物粒子の面積の総和)の割合である。炭化物の長径とは、粒子状の炭化物の直径のうち、最大の長さの径を意味する。本発明の複相ステンレス鋼では、当該複相ステンレス鋼の断面において確認される個々の炭化物の長径が1μm以下である。マルテンサイト相および炭化物の面積率、ならびに炭化物の長径を測定するときの複相ステンレス鋼の断面の方向は特に限定されない。例えば、複相ステンレス鋼の圧延方向および板厚方向に平行な断面であってよい。 FIG. 1 is an SEM photograph of an arbitrary cross section of a duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in an arbitrary cross section of a duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, carbides can be observed as granular matter dispersed in the material. Examples of carbides present in the duplex stainless steel include (Fe, Cr) 23 C 6. The area ratio of carbides is the ratio of the area where carbides are present (the sum of the areas of carbide particles) in a predetermined area of the cross section of the duplex stainless steel. The major axis of carbides means the diameter with the longest length among the diameters of particulate carbides. In the duplex stainless steel of the present invention, the major axis of each carbide confirmed in the cross section of the duplex stainless steel is 1 μm or less. The direction of the cross section of the duplex stainless steel when measuring the area ratio of martensite phase and carbides, and the major axis of carbides is not particularly limited. For example, the cross section may be parallel to the rolling direction and plate thickness direction of the duplex stainless steel.

本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、延性を有するフェライト相と、強度を有するマルテンサイト相とを含むことにより、延性および強度を兼備している。硬質なマルテンサイト相の比率が高いほど、複相ステンレス鋼自体の強度は向上する。しかしながら、マルテンサイト相の比率が過剰に高いと、複相ステンレス鋼の延性が低下し、加工が困難となる。そのため、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、当該複相ステンレス鋼の断面におけるマルテンサイト相の面積率が60~75%である。これにより、複相ステンレス鋼自体の強度が確保される。 The duplex stainless steel according to this embodiment has both ductility and strength by containing a ferrite phase having ductility and a martensite phase having strength. The higher the ratio of the hard martensite phase, the higher the strength of the duplex stainless steel itself. However, if the ratio of the martensite phase is excessively high, the ductility of the duplex stainless steel decreases, making processing difficult. Therefore, the area ratio of the martensite phase in the cross section of the duplex stainless steel according to this embodiment is 60 to 75%. This ensures the strength of the duplex stainless steel itself.

複相ステンレス鋼に対して曲げ加工を施す場合、複相ステンレス鋼の硬度が高いと加工性が低下する。また、複相ステンレス鋼の硬度が低すぎる場合、製品とした場合に変形が生じやすい。そのため、本実施形態における複相ステンレス鋼のビッカース硬さは200~340HVである。 When bending duplex stainless steel, if the duplex stainless steel has a high hardness, its workability decreases. Also, if the hardness of the duplex stainless steel is too low, it is prone to deformation when made into a product. For this reason, the Vickers hardness of the duplex stainless steel in this embodiment is 200 to 340 HV.

同じ組成を有する複相ステンレス鋼において、断面における炭化物の面積率の違いは、炭化物がマルテンサイト相に固溶するC量の違いに起因すると考えられる。すなわち、同じ成分組成を有する複相ステンレス鋼において、炭化物の面積率が低いほど、マルテンサイト相に固溶したC量が多いと考えられる。マルテンサイト相に固溶するC量が多いと、マルテンサイト相の硬度が上がり、複相ステンレス鋼自体の硬度が上がる原因となり、曲げ性に悪影響を及ぼす。そのため、本発明の組成を有する複相ステンレス鋼において、複相ステンレス鋼の断面における好ましい炭化物の面積率は0.5~1.5%である。 In duplex stainless steels having the same composition, the difference in the area ratio of carbides in the cross section is believed to be due to the difference in the amount of C dissolved in the martensite phase. In other words, in duplex stainless steels having the same composition, the lower the area ratio of carbides, the greater the amount of C dissolved in the martensite phase. If the amount of C dissolved in the martensite phase is large, the hardness of the martensite phase increases, which causes the hardness of the duplex stainless steel itself to increase, adversely affecting bendability. Therefore, in duplex stainless steels having the composition of the present invention, the preferred area ratio of carbides in the cross section of the duplex stainless steel is 0.5 to 1.5%.

さらに、複相ステンレス鋼において、炭化物が粗大であると、曲げ加工時にクラックの起点となりやすい。そのため、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、断面における個々の炭化物の長径が1μm以下であり、より好ましくは、0.75μm以下である。これにより、複相ステンレス鋼の曲げ加工時にクラックを生じる可能性を低減することができる。 Furthermore, in duplex stainless steel, if the carbides are coarse, they are likely to become the starting point of cracks during bending. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, the major axis of each carbide in the cross section is 1 μm or less, and more preferably 0.75 μm or less. This reduces the possibility of cracks occurring during bending of the duplex stainless steel.

以上のことから、曲げ性に優れた複相ステンレス鋼が実現され得る。 From the above, it is possible to realize a duplex stainless steel with excellent bendability.

(成分組成)
本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、必須の成分として、質量%で、0.01~0.2%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のOを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。
(Component Composition)
The duplex stainless steel according to this embodiment contains, as essential components, in mass%, 0.01 to 0.2% C, 0.01 to 2.0% Si, 0.1 to 4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10 to 20% Cr, 0.01 to 4.0% Ni, 0.12% or less N, and 0.01% or less O, with the balance being Fe and unavoidable impurities.

また、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、任意の成分として、4.0%以下のCu、1.0%以下のMo、1.0%以下のW、0.5%以下のCo、0.2%以下のAl、1.0%以下のV、1.0%以下のNb、1.0%以下のTi、0.005%以下のB、0.005%以下のCa、0.005%以下のMg、0.5%以下のSn、0.5%以下のSb、0.01%以下のGa、0.01%以下のTa、0.5%以下のZr、0.1%以下のY、0.01%以下のHfおよび0.1%以下のREM(希土類元素)の少なくとも何れか1つをさらに含有してもよい。以下、本実施形態に係る複相ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量の意義について説明する。 The duplex stainless steel according to this embodiment may further contain at least one of the following optional components: 4.0% or less Cu, 1.0% or less Mo, 1.0% or less W, 0.5% or less Co, 0.2% or less Al, 1.0% or less V, 1.0% or less Nb, 1.0% or less Ti, 0.005% or less B, 0.005% or less Ca, 0.005% or less Mg, 0.5% or less Sn, 0.5% or less Sb, 0.01% or less Ga, 0.01% or less Ta, 0.5% or less Zr, 0.1% or less Y, 0.01% or less Hf, and 0.1% or less REM (rare earth elements). The significance of the content of each element contained in the duplex stainless steel according to this embodiment will be explained below.

Cは、オーステナイト相を生成しやすくする、オーステナイト生成元素である。Cはオーステナイト組織を安定化させると共に、焼鈍および/または冷却過程で生成するマルテンサイトの強度を向上させる。C含有量が高くなると、Cがマルテンサイト相の体積率を増加させ、Cがマルテンサイト中に固溶するため、ステンレス鋼の強度が向上する。そのため、Cはステンレス鋼の強度を確保するうえで重要な元素である。ただし、ステンレス鋼のC含有量が高くなりすぎると、マルテンサイト相の体積率が高くなりすぎてしまい加工性が低下する。また、ステンレス鋼のC含有量が高くなりすぎると、靭性および耐食性を低下させる。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は0.01~0.2%のCを含有する。 C is an austenite-forming element that makes it easier to form the austenite phase. C stabilizes the austenite structure and improves the strength of the martensite formed during the annealing and/or cooling process. As the C content increases, C increases the volume fraction of the martensite phase and dissolves in the martensite, improving the strength of the stainless steel. Therefore, C is an important element in ensuring the strength of stainless steel. However, if the C content of stainless steel is too high, the volume fraction of the martensite phase becomes too high, reducing workability. In addition, if the C content of stainless steel is too high, it reduces toughness and corrosion resistance. Therefore, the duplex stainless steel according to this embodiment contains 0.01 to 0.2% C.

Siは、ステンレス鋼の脱酸作用を有する元素であるが、フェライト相を生成しやすくする、フェライト相生成元素であることからSi含有量が高いと十分なマルテンサイト量が得られない。一方、ステンレス鋼の過度の低Si化は、精錬コストの増大に繋がる。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、0.01~2.0%のSiを含有する。 Si is an element that has a deoxidizing effect on stainless steel, but since it is a ferrite phase forming element that makes it easier to form the ferrite phase, if the Si content is high, a sufficient amount of martensite cannot be obtained. On the other hand, excessively low Si content in stainless steel leads to increased refining costs. Therefore, the duplex stainless steel according to this embodiment contains 0.01 to 2.0% Si.

Mnは、オーステナイト生成元素であり、マルテンサイト相を得るために有効な元素である。しかし、多量のMn含有はマルテンサイト相の体積率が高くなりすぎてしまうことから加工性の低下を招く。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、0.1~4.0%のMnを含有する。 Mn is an austenite-forming element and is effective for obtaining the martensite phase. However, the inclusion of a large amount of Mn leads to a decrease in workability because the volume fraction of the martensite phase becomes too high. Therefore, the duplex stainless steel according to this embodiment contains 0.1 to 4.0% Mn.

P、Sは、不可避的不純物である。P、Sは、靭性を低下させる元素であるため、本実施形態に係る複相ステンレス鋼において、Pの含有量は0.05%以下であり、Sの含有量は0.03%以下である。 P and S are unavoidable impurities. Since P and S are elements that reduce toughness, in the duplex stainless steel according to this embodiment, the P content is 0.05% or less, and the S content is 0.03% or less.

Crは、ステンレス鋼の耐食性を高めるのに有効な成分である。しかし、Crはフェライト相を生成しやすくする、フェライト生成元素であるため、ステンレス鋼のCr含有量が高くなりすぎると、マルテンサイト相の体積率を低下させる。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、10.0~20.0%のCrを含有する。 Cr is an effective component for increasing the corrosion resistance of stainless steel. However, since Cr is a ferrite-forming element that makes it easier to form the ferrite phase, if the Cr content of stainless steel becomes too high, it will reduce the volume fraction of the martensite phase. Therefore, the duplex stainless steel according to this embodiment contains 10.0 to 20.0% Cr.

Niは、オーステナイト生成元素であり、マルテンサイト相を生成させるのに有効な元素である。さらに、ステンレス鋼の靱性および耐食性の向上にも有効である。しかし、Ni含有量が高くなりすぎると、マルテンサイト相のみからなるステンレス鋼になってしまい、複相組織が得られない。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼は0.01~4.0%のNi含有量を有する。 Ni is an austenite-forming element and is effective in forming the martensite phase. It is also effective in improving the toughness and corrosion resistance of stainless steel. However, if the Ni content is too high, the stainless steel will consist only of the martensite phase, and a multi-phase structure will not be obtained. Therefore, the multi-phase stainless steel according to this embodiment has a Ni content of 0.01 to 4.0%.

Nは、マルテンサイト相の体積率を増加させて、ステンレス鋼の強度向上に寄与する元素である。またNは、マルテンサイト中に固溶することによっても、ステンレス鋼の強度を向上させる。ただし、N含有量が多くなるとオーステナイト中のNの溶解度に起因して相比制御や固溶強化の効果が飽和する。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では0.12%以下のN含有量を有する。より好ましくは、0.050%以下のN含有量を有する。 N is an element that increases the volume fraction of the martensite phase and contributes to improving the strength of stainless steel. N also improves the strength of stainless steel by dissolving in martensite. However, as the N content increases, the effects of phase ratio control and solid solution strengthening become saturated due to the solubility of N in austenite. Therefore, the duplex stainless steel according to this embodiment has an N content of 0.12% or less. More preferably, it has an N content of 0.050% or less.

Oは、不可避的不純物である。Oは、酸化物系介在物を形成し、曲げ性を低下させる要因となるため、本実施形態に係る複相ステンレス鋼において、Oの含有量は0.01%以下である。 O is an unavoidable impurity. O forms oxide-based inclusions and is a factor in reducing bendability, so the O content in the duplex stainless steel according to this embodiment is 0.01% or less.

(その他の成分)
本実施形態に係る複相ステンレス鋼は、上記の必須成分に加えて下記の元素群のうち1種類または2種類以上を選択的に含有していてもよい。
(Other ingredients)
The duplex stainless steel according to this embodiment may selectively contain one or more elements selected from the following group of elements in addition to the above essential components.

Cuは、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために有効な元素である。Cuを過剰添加すると、マルテンサイト相の体積率が高くなりすぎることにより加工性が低下する。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて4.0%以下のCuを添加してもよい。 Cu is an austenite-forming element and is also effective in maintaining the austenite phase. If excessive Cu is added, the volume fraction of the martensite phase becomes too high, resulting in reduced workability. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, up to 4.0% Cu may be added as necessary.

Mo、W、Coは、ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。一方、ステンレス鋼は、これらの元素を過度に含有すると硬質化し、靭性が低下するとともに材料コストが上昇する。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて1.0%以下のMo、1.0%以下のWおよび0.5%以下のCoのうち1種類以上を添加してもよい。 Mo, W, and Co are elements that improve the corrosion resistance of stainless steel. However, if stainless steel contains excessive amounts of these elements, it becomes hard, its toughness decreases, and the material cost increases. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, one or more of 1.0% or less Mo, 1.0% or less W, and 0.5% or less Co may be added as necessary.

Alは脱酸材として有効な元素である。一方、Alはフェライト生成元素であるため、Alを過剰に添加すると、オーステナイト生成元素の添加量を増加させる必要がある。また、Alの添加による脱酸材としての効果は一定量で飽和に達し、過剰に添加しても向上しない。よって本実施形態に係る複相ステンレス鋼は0.2%以下のAlを添加してもよい。 Al is an effective element as a deoxidizer. However, since Al is a ferrite-forming element, adding too much Al requires increasing the amount of austenite-forming elements added. Furthermore, the effect of adding Al as a deoxidizer reaches saturation at a certain amount, and adding too much does not improve it. Therefore, the duplex stainless steel according to this embodiment may contain up to 0.2% Al.

Nb、V、Tiは、CおよびNとの親和力の高い元素であり、熱間圧延時に炭化物あるいは窒化物として析出し、高温強度を向上させる効果がある。一方、これらの元素の過剰な添加は、鋼を硬質化し、曲げ性に悪影響を及ぼす。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて1.0%以下のNb、1.0%以下のVおよび1.0%以下のTiのうち1種類以上を添加してもよい。 Nb, V, and Ti are elements that have a high affinity with C and N, and are precipitated as carbides or nitrides during hot rolling, which has the effect of improving high-temperature strength. On the other hand, excessive addition of these elements hardens the steel and has a negative effect on bendability. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, one or more of 1.0% or less Nb, 1.0% or less V, and 1.0% or less Ti may be added as necessary.

B、Ca、Mgは、熱間加工性および2次加工性を向上させる元素である。一方、これらの元素の過度な添加は、ステンレス鋼の製造性を低下させる可能性がある。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて0.005%以下のB、0.005%以下のCaおよび0.005%以下のMgのうち1種類以上を添加してもよい。 B, Ca, and Mg are elements that improve hot workability and secondary workability. On the other hand, excessive addition of these elements may reduce the manufacturability of stainless steel. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, one or more of 0.005% or less B, 0.005% or less Ca, and 0.005% or less Mg may be added as necessary.

Sn、Sbは、耐食性を向上させる元素である。一方、これらの元素の過剰な添加は、ステンレス鋼の製造性を低下させる可能性がある。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて0.5%以下のSnおよび0.5%以下のSbのうち1種類以上を添加してもよい。 Sn and Sb are elements that improve corrosion resistance. However, excessive addition of these elements may reduce the manufacturability of stainless steel. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, one or more of 0.5% or less Sn and 0.5% or less Sb may be added as necessary.

Ga、Taは、耐食性を向上させる元素である。一方、これらの元素の過剰な添加は、合金コストの増加をもたらす可能性がある。よって、本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて0.01%以下のGaおよび0.01%以下のTaのうち1種類以上を添加してもよい。 Ga and Ta are elements that improve corrosion resistance. However, excessive addition of these elements may result in increased alloy costs. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, one or more of 0.01% or less Ga and 0.01% or less Ta may be added as necessary.

Zr、Y、Hf、REMは、熱間加工性および鋼の清浄度を向上させる元素である。また、耐酸化性を改善するための元素としても有効である。一方、これらの元素の過剰な添加は、合金コストの増加をもたらす可能性がある。よって本実施形態に係る複相ステンレス鋼では、必要に応じて0.5%以下のZr、0.1%以下のY、0.01%以下のHfおよび0.1%以下のREMのうち1種類以上を添加してもよい。 Zr, Y, Hf, and REM are elements that improve hot workability and cleanliness of steel. They are also effective as elements for improving oxidation resistance. However, excessive addition of these elements may result in increased alloy costs. Therefore, in the duplex stainless steel according to this embodiment, one or more of 0.5% or less Zr, 0.1% or less Y, 0.01% or less Hf, and 0.1% or less REM may be added as necessary.

また、本実施形態に係る複相ステンレス鋼の残部は、Feおよび不可避的不純物である。 The remainder of the duplex stainless steel according to this embodiment is Fe and unavoidable impurities.

<複相ステンレス鋼の製造方法>
本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法の一例について、以下に説明する。本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法は、一般的なステンレス鋼の製造方法における最終焼鈍工程において、複相化熱処理を施すことを特徴とする。
<Method of manufacturing duplex stainless steel>
An example of a method for producing a duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention will be described below. The method for producing a duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention is characterized in that a duplex heat treatment is performed in the final annealing step in a general method for producing stainless steel.

(前処理工程)
前処理工程では、先ず、真空溶解炉を用いて、本発明の範囲内となるように組成を調整した鋼を溶製する。この鋼を鋳造して鋼塊を製造する。
(Pretreatment process)
In the pretreatment step, first, a vacuum melting furnace is used to produce steel having a composition adjusted to fall within the range of the present invention. This steel is then cast to produce a steel ingot.

(熱間圧延工程)
熱間圧延工程では、上記前処理工程後の鋼塊を熱間圧延することにより、熱延鋼帯を製造する。熱間圧延工程における温度は一般的な範囲内であってよく、例えば800~1250℃程度であってよい。
(Hot rolling process)
In the hot rolling process, the steel ingot after the pretreatment process is hot rolled to produce a hot rolled steel strip. The temperature in the hot rolling process may be within a general range, for example, about 800 to 1250°C.

(第1の焼鈍工程)
第1の焼鈍工程では、上記熱延鋼帯に対して、例えばバッチ型焼鈍炉(ベル型焼鈍炉)を用いて焼鈍(バッチ焼鈍)を行う。この焼鈍工程を第1の焼鈍工程と称する。
(First annealing step)
In the first annealing step, the hot rolled steel strip is annealed (batch annealing) using, for example, a batch annealing furnace (bell annealing furnace). This annealing step is referred to as the first annealing step.

(酸洗工程)
酸洗工程では、第1の焼鈍工程により得られた焼鈍鋼帯に対して、第1の酸洗工程によって酸洗処理を施す。この酸洗工程では、焼鈍鋼帯の脱スケール処理が行われる。
(Pickling process)
In the pickling process, the annealed steel strip obtained in the first annealing process is subjected to a pickling treatment in the first pickling process. In this pickling process, a descaling treatment of the annealed steel strip is performed.

(冷間圧延工程)
冷間圧延工程では、上記酸洗工程によって脱スケールされた上記焼鈍鋼帯に対して、例えば圧下率50~90%にて冷間圧延を施すことにより冷延鋼帯とする。
(Cold rolling process)
In the cold rolling step, the annealed steel strip descaled in the pickling step is cold rolled at a rolling reduction of, for example, 50 to 90% to produce a cold rolled steel strip.

(最終焼鈍工程)
本実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法では、最終焼鈍工程として、上記冷間圧延工程によって冷延された上記冷延鋼帯に対して、複相化熱処理を施す。具体的には、冷延鋼帯を、800~1000℃、好ましくは900~1000℃の複相化温度域まで加熱し、前記複相化温度域での1分未満、好ましくは40秒以下の均熱保持後、1℃/s以上、好ましくは3℃/sの冷却速度で冷却する。最終焼鈍工程では、冷延鋼帯を800~1000℃の複相化温度域まで加熱することにより、フェライト相と、後の冷却によってマルテンサイト相に変態するオーステナイト相との2相の金属組織を生じさせる。その後、加熱した冷延鋼帯を1℃/s以上の冷却速度で冷却することにより、オーステナイト相をマルテンサイト相に変態させる。
(Final annealing process)
In the method for producing a duplex stainless steel according to the present embodiment, the cold-rolled steel strip cold-rolled by the cold rolling step is subjected to a duplex heat treatment as a final annealing step. Specifically, the cold-rolled steel strip is heated to a duplex temperature range of 800 to 1000°C, preferably 900 to 1000°C, and after soaking in the duplex temperature range for less than 1 minute, preferably 40 seconds or less, it is cooled at a cooling rate of 1°C/s or more, preferably 3°C/s. In the final annealing step, the cold-rolled steel strip is heated to a duplex temperature range of 800 to 1000°C to generate a two-phase metal structure of a ferrite phase and an austenite phase that is transformed into a martensite phase by subsequent cooling. Then, the heated cold-rolled steel strip is cooled at a cooling rate of 1°C/s or more to transform the austenite phase into a martensite phase.

このように、本実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法では、800~1000℃の温度における短時間(1分未満)の均熱処理によってフェライト相とオーステナイト相との2相の金属組織を生じさせる。複相化温度域からの冷却速度については、オーステナイト相をマルテンサイト相に変態し得る速度であればよい。 In this way, in the manufacturing method of the duplex stainless steel according to this embodiment, a two-phase metal structure of ferrite and austenite is produced by a short period (less than 1 minute) of soaking at a temperature of 800 to 1000°C. The cooling rate from the duplex temperature range may be any rate that can transform the austenite phase into the martensite phase.

本実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法では、特徴的な(短時間の)複相化熱処理によって、その後の追加の熱処理工程を必要とせず所望の曲げ性を有する複相ステンレス鋼が得られる。そのため、複相化熱処理を、最終焼鈍工程とすることができる。 In the manufacturing method of the duplex stainless steel according to this embodiment, the characteristic (short) duplex heat treatment allows the production of duplex stainless steel with the desired bendability without the need for any additional heat treatment steps. Therefore, the duplex heat treatment can be used as the final annealing step.

(酸洗工程、仕上げ圧延工程)
必要に応じ、最終焼鈍工程後の鋼帯に対して、酸洗工程における最終的な酸洗処理、および仕上げ圧延工程を行う。
(Pickling process, finish rolling process)
If necessary, the steel strip after the final annealing step is subjected to a final pickling treatment in a pickling step and a finish rolling step.

上述のように、本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法では、最終焼鈍工程として、冷間圧延板を、フェライト相およびオーステナイト相の2相域となる温度域(複相化温度域)まで加熱した後に冷却する、複相化熱処理を行う。当該複相化熱処理の過程において、冷延鋼帯中の炭化物の少なくとも一部がオーステナイト相に取り込まれ、冷却されることにより、マルテンサイト相に固溶した状態となる。すなわち、当該複相化熱処理によって、複相ステンレス鋼のマルテンサイト相における固溶C量が増大し、マルテンサイト相が硬質化する。このことから、複相化温度域における保持時間を短くすることにより、複相ステンレス鋼のマルテンサイト相中に固溶するC量が低減されたと考えられる。これにより、マルテンサイト相の硬度が低減してフェライト相との硬度差が小さくなったこと、および複相ステンレス鋼自体の硬度が低下したことにより、複相ステンレス鋼の曲げ性が向上したと考えられる。 As described above, in the manufacturing method of the duplex stainless steel according to one embodiment of the present invention, the cold-rolled steel sheet is heated to a temperature range (duplex temperature range) where the steel sheet is in a two-phase region of ferrite and austenite, and then cooled as a final annealing step, and a duplex heat treatment is performed. During the duplex heat treatment, at least a part of the carbides in the cold-rolled steel strip is incorporated into the austenite phase, and is cooled to be in a state of solid solution in the martensite phase. That is, the duplex heat treatment increases the amount of solute C in the martensite phase of the duplex stainless steel, and the martensite phase becomes hard. From this, it is considered that the amount of C dissolved in the martensite phase of the duplex stainless steel is reduced by shortening the holding time in the duplex temperature range. As a result, the hardness of the martensite phase is reduced, reducing the difference in hardness with the ferrite phase, and the hardness of the duplex stainless steel itself is reduced, which is considered to have improved the bendability of the duplex stainless steel.

(有利な効果)
以上の通り例示した複相ステンレス鋼の製造方法によって得られる複相ステンレス鋼は、優れた曲げ性を有している。
(Advantageous Effects)
The duplex stainless steel obtained by the above-mentioned exemplary method for producing a duplex stainless steel has excellent bendability.

また、本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の製造方法は、複相化熱処理後に追加の熱処理を施すことなく、曲げ性に優れた複相ステンレス鋼を得ることができるため、製造コストを低減することができる。 In addition, the method for producing duplex stainless steel according to one embodiment of the present invention can produce duplex stainless steel with excellent bendability without performing additional heat treatment after the duplex heat treatment, which reduces production costs.

<実施例>
以下に、本発明の実施例(本発明例)および比較例に係るステンレス鋼板を評価した結果について説明する。
<Example>
The results of evaluation of stainless steel sheets according to examples of the present invention (invention examples) and comparative examples will be described below.

下記表1に示す化学組成を有する鋼種A~Uのステンレス鋼について、2.6mm厚の冷間圧延板を準備した。鋼種A~Mは、本発明の範囲内の組成を有する鋼種である。鋼種N~Tは、本発明の範囲外の組成を有する鋼種である。なお、表1中の下線が付された項目は、本発明の一実施形態に係る複相ステンレス鋼の化学組成の範囲から外れた項目である。これは、下記表2でも同様である。

Figure 0007618443000001
次に、当該鋼種A~Uに対して、下記表2に示す条件で最終焼鈍工程(複相化熱処理)を実施した。表2における焼鈍時間とは、複相化温度での均熱保持時間を意味する。表2において、No.1~13は、本発明の範囲内の条件により最終焼鈍工程を施した、本発明例の複相ステンレス鋼である。No.14~25は、本発明の範囲外の条件により最終焼鈍工程を施した、比較例としてのステンレス鋼である。また、表2には、本発明例および比較例についての、マルテンサイト面積率、炭化物面積率、炭化物径(炭化物の長径)、ビッカース硬さおよび曲げ性の評価の結果を示している。 Cold-rolled sheets having a thickness of 2.6 mm were prepared for stainless steels of steel types A to U having the chemical compositions shown in Table 1 below. Steel types A to M are steel types having compositions within the range of the present invention. Steel types N to T are steel types having compositions outside the range of the present invention. Note that the underlined items in Table 1 are items outside the range of the chemical composition of the duplex stainless steel according to one embodiment of the present invention. The same is true for Table 2 below.
Figure 0007618443000001
Next, the steel types A to U were subjected to a final annealing process (multi-phase heat treatment) under the conditions shown in Table 2 below. The annealing time in Table 2 means the soaking holding time at the multi-phase temperature. In Table 2, Nos. 1 to 13 are multi-phase stainless steels of the present invention that were subjected to a final annealing process under conditions within the range of the present invention. Nos. 14 to 25 are stainless steels as comparative examples that were subjected to a final annealing process under conditions outside the range of the present invention. Table 2 also shows the results of evaluation of the martensite area ratio, carbide area ratio, carbide diameter (long diameter of carbide), Vickers hardness, and bendability for the present invention and comparative examples.

(マルテンサイト相の体積率)
各条件で最終焼鈍工程を施し得られた複相ステンレス鋼板について、各複相ステンレス鋼板の断面におけるマルテンサイト相の面積率を測定した。各ステンレス鋼板について、圧延方向および板厚方向に平行な断面の板厚中心部を、光学顕微鏡を用いて1000倍で撮影した。撮影した組織写真を基に点算法(JIS G0555)によってマルテンサイト相の体積率を求めた。結果を、表2の「マルテンサイト面積率(%)」に示した。
(Volume fraction of martensite phase)
The area ratio of the martensite phase in the cross section of each of the multi-phase stainless steel sheets obtained by the final annealing process under each condition was measured. For each stainless steel sheet, the center of the thickness of the cross section parallel to the rolling direction and the thickness direction was photographed at 1000 times using an optical microscope. The volume ratio of the martensite phase was calculated based on the photographed structure photographs by the point counting method (JIS G0555). The results are shown in Table 2 under "Martensite area ratio (%)".

(炭化物の面積率)
各条件で最終焼鈍工程を施し得られた複相ステンレス鋼板について、各複相ステンレス鋼板の断面における炭化物の面積率を測定した。各ステンレス鋼板の圧延方向および板厚方向に平行な断面の板厚中心部を、SEM(走査電子顕微鏡)を用いて2000倍で撮影した。撮影した反射電子像を基に、点算法(JIS G0555)によって炭化物の面積率を求めた。結果を、表2の「炭化物面積率(%)」に示した。
(Carbide area ratio)
The area ratio of carbides in the cross section of each duplex stainless steel plate obtained by performing the final annealing process under each condition was measured. The center of the plate thickness in the cross section parallel to the rolling direction and plate thickness direction of each stainless steel plate was photographed at 2000 times using a SEM (scanning electron microscope). Based on the reflected electron images, the area ratio of carbides was calculated by the point counting method (JIS G0555). The results are shown in Table 2 under "Carbide area ratio (%)".

(炭化物の長径)
各条件で最終焼鈍工程を施し得られた複相ステンレス鋼板について、各複相ステンレス鋼板に存在する炭化物の長径を測定した。各ステンレス鋼板の圧延方向に平行な断面の板厚中心部を、SEMを用いて2000倍で撮影した。撮影した反射電子像における最大の炭化物の長径を測定し、結果を表2の「炭化物径(μm)」に示した。
(Major axis of carbide)
The major axis of the carbides present in each duplex stainless steel sheet obtained by performing the final annealing process under each condition was measured. The center of the thickness of the cross section parallel to the rolling direction of each stainless steel sheet was photographed at 2000 times using an SEM. The major axis of the largest carbide in the photographed backscattered electron image was measured, and the results are shown in Table 2 under "Carbide diameter (μm)".

(ビッカース硬さ)
各条件で最終焼鈍工程を施し得られた複相ステンレス鋼板について、JIS Z2244に基づき、ビッカース硬さ試験機を用い、試験荷重を5kgとして、各ステンレス鋼板のビッカース硬さを測定した。評価結果を表2の「ビッカース硬さ(HV)」に示した。
(Vickers hardness)
The Vickers hardness of each of the duplex stainless steel sheets obtained by the final annealing process under each condition was measured using a Vickers hardness tester with a test load of 5 kg in accordance with JIS Z2244. The evaluation results are shown in Table 2 under "Vickers hardness (HV)".

(曲げ性)
各条件で最終焼鈍工程を施し得られた複相ステンレス鋼板について、各複相ステンレス鋼板の曲げ性を評価するために、曲げ試験を実施した。各条件で最終焼鈍工程を施し得られた複相ステンレス鋼板より、40mm(圧延方向)×150mm(板幅方向)のサンプル片を採取した。当該サンプル片を、曲げ稜線が圧延方向と平行になるように、先端部が2.5R、先端角度90°のVブロック型治具に押し付けて90°曲げ加工を施した。曲げ稜線部を、マイクロスコープを用いて50倍の倍率で観察し、クラックの有無を確認した。「〇」は、クラックが発生していないことを表し、「×」は、クラックが発生したことを表す。

Figure 0007618443000002
表2に示すように、本発明の範囲内条件での最終焼鈍工程を施すことによって得られた本発明例No.1~13は、マルテンサイト面積率、炭化物径、およびビッカース硬さが本発明に規定する範囲内であり、良好な曲げ性を有していた。 (Bendability)
A bending test was carried out to evaluate the bendability of each duplex stainless steel sheet obtained by performing the final annealing process under each condition. A sample piece of 40 mm (rolling direction) x 150 mm (sheet width direction) was taken from the duplex stainless steel sheet obtained by performing the final annealing process under each condition. The sample piece was pressed against a V-block type jig with a tip of 2.5R and a tip angle of 90° so that the bending ridge was parallel to the rolling direction, and a 90° bending process was performed. The bending ridge was observed at a magnification of 50 times using a microscope to confirm the presence or absence of cracks. "◯" indicates that no cracks were generated, and "×" indicates that cracks were generated.
Figure 0007618443000002
As shown in Table 2, the invention examples Nos. 1 to 13 obtained by performing the final annealing process under the conditions within the ranges of the invention had martensite area ratios, carbide diameters, and Vickers hardnesses within the ranges specified in the invention, and had good bendability.

一方、最終焼鈍工程が本発明の範囲外の条件である場合の比較例No.14~25は、マルテンサイト面積率、炭化物径、およびビッカース硬さのいずれかが本発明に規定する範囲外であり、曲げ性の評価が不良であった。比較例No.14および比較例No.17~20については、曲げ性の評価は良好であったが、マルテンサイト面積率が本発明に規定する範囲外であった。すなわち、複相ステンレス鋼の強度が確保されていないと考えられる。 On the other hand, in Comparative Examples 14 to 25, in which the final annealing process was performed under conditions outside the scope of the present invention, the martensite area ratio, carbide diameter, and Vickers hardness were all outside the ranges specified in the present invention, and the bendability was evaluated as poor. In Comparative Examples 14 and 17 to 20, the bendability was evaluated as good, but the martensite area ratio was outside the ranges specified in the present invention. In other words, it is believed that the strength of the duplex stainless steel was not ensured.

焼鈍時間の違いによる効果を示す例として、本発明例No.9と、比較例No.16を比較する。本発明例No.9と、比較例No.16とは、同じ鋼種Iに対して、同じ複相化温度での複相化熱処理を施しているが、焼鈍時間が異なる。複相化温度が同じであるため、2つの実施例のマルテンサイト面積率は同じであるものの、焼鈍時間が1分を超える比較例No.16は、硬度が上がり、曲げ性も不良であった。これは、No.9の炭化物面積率が0.52%であるのに対し、No.16では0.23%であることから、No.16では、炭化物がより多くマルテンサイト相に固溶したためにマルテンサイト相の硬度が上がったためであると考えられる。 As an example showing the effect of different annealing times, Example No. 9 of the present invention and Comparative Example No. 16 are compared. In Example No. 9 of the present invention and Comparative Example No. 16, the same steel type I was subjected to the same multi-phase heat treatment at the same multi-phase temperature, but the annealing time was different. Since the multi-phase temperature was the same, the martensite area ratio of the two examples was the same, but Comparative Example No. 16, which had an annealing time of more than 1 minute, had increased hardness and poor bendability. This is thought to be because the carbide area ratio of No. 9 was 0.52%, while that of No. 16 was 0.23%, and therefore more carbides were dissolved in the martensite phase in No. 16, increasing the hardness of the martensite phase.

(複相化温度での保持時間および複相化温度が、複相ステンレス鋼の硬度に及ぼす影響)
図2は、複相化温度での保持時間および複相化温度が複相ステンレス鋼の硬度に及ぼす影響を示すグラフである。上記鋼種Iの組成を有する鋼板に対して、保持時間が40秒と90秒との場合について、複相化温度を900~1100℃まで変化させた場合の複相ステンレス鋼のビッカース硬さを測定した。ビッカース硬さの測定は、上述した方法に従って実施した。保持時間について、40秒は、本発明の範囲内であり、90秒は、本発明の範囲外である。
(Effect of holding time at duplex temperature and duplex temperature on hardness of duplex stainless steel)
2 is a graph showing the effect of the holding time at the duplexing temperature and the duplexing temperature on the hardness of duplex stainless steel. For a steel plate having the composition of steel type I, the Vickers hardness of the duplex stainless steel was measured when the holding time was 40 seconds and 90 seconds and the duplexing temperature was changed from 900 to 1100°C. The Vickers hardness was measured according to the method described above. Regarding the holding time, 40 seconds is within the range of the present invention, and 90 seconds is outside the range of the present invention.

図2から、本発明の複相化温度範囲内(900~1000℃)では、同じ組成を有するステンレス鋼を同じ複相化温度に供した場合、当該複相化温度における保持時間が40秒の場合の方が、ビッカース硬さが低いことがわかる。また、複相化温度での保持時間が90秒の場合、複相化温度が1000℃では、既に硬度が340HVを超えていることがわかる。 From Figure 2, it can be seen that when stainless steels having the same composition are subjected to the same duplexing temperature within the duplexing temperature range of the present invention (900-1000°C), the Vickers hardness is lower when the holding time at the duplexing temperature is 40 seconds. It can also be seen that when the holding time at the duplexing temperature is 90 seconds, the hardness already exceeds 340 HV at a duplexing temperature of 1000°C.

本実験により、本発明の複相化温度範囲内において、複相化温度での保持時間を1分未満とすることで、曲げ性に優れた200~340HVの硬度を有する複相ステンレス鋼が得られることが実証された。 This experiment demonstrated that by keeping the holding time at the duplex temperature within the duplex temperature range of the present invention at less than one minute, a duplex stainless steel with excellent bendability and a hardness of 200 to 340 HV can be obtained.

(複相化温度での保持時間および複相化温度が、マルテンサイト面積率に及ぼす影響)
図3は、複相化温度での保持時間および複相化温度が、複相ステンレス鋼のマルテンサイト面積率に及ぼす影響を示すグラフである。上記鋼種Iの組成を有する鋼板に対して、保持時間が40秒と90秒との場合について、複相化温度を900~1100℃まで変化させた場合のマルテンサイト相の面積率を測定した。マルテンサイト相の面積率の測定は、上述した方法に従って実施した。
(Effect of holding time at duplex temperature and duplex temperature on martensite area ratio)
3 is a graph showing the effect of the holding time at the duplexing temperature and the duplexing temperature on the martensite area ratio of duplex stainless steel. For a steel plate having the composition of steel type I, the holding time was 40 seconds and 90 seconds, and the duplexing temperature was changed from 900 to 1100° C., and the martensite area ratio was measured. The measurement of the martensite area ratio was carried out according to the method described above.

図3から、複相化温度での保持時間が40秒の場合と、90秒の場合で、複相化温度の変化によるマルテンサイト面積率の変化は、同様の結果を示すことがわかる。すなわち、複相ステンレス鋼のマルテンサイト面積率は、複相化温度での保持時間に依存せず、複相化温度によって決まることが明らかとなった。 Figure 3 shows that the change in martensite area ratio due to the change in the duplexing temperature is similar when the holding time at the duplexing temperature is 40 seconds and when it is 90 seconds. In other words, it has become clear that the martensite area ratio of duplex stainless steel is determined by the duplexing temperature, and does not depend on the holding time at the duplexing temperature.

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

Claims (6)

質量%で、0.01~0.122%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のO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であって、
フェライト相およびマルテンサイト相を含み、
硬度は200~340HVであり、
前記ステンレス鋼の任意の断面において、前記マルテンサイト相の面積率は60~75%であり、炭化物の面積率は0.5~1.5%であり、個々の前記炭化物の長径は1μm以下である、ステンレス鋼。
A stainless steel containing, by mass%, 0.01 to 0.122% C, 0.01 to 2.0% Si, 0.1 to 4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10 to 20% Cr, 0.01 to 4.0% Ni, 0.12% or less N, 0.01% or less O, with the balance being Fe and unavoidable impurities;
Contains ferrite and martensite phases,
The hardness is 200 to 340 HV.
In any cross section of the stainless steel, an area ratio of the martensite phase is 60 to 75%, an area ratio of carbides is 0.5 to 1.5%, and the major axis of each of the carbides is 1 μm or less.
質量%で、0.01~0.122%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のO、4.0%以下のCu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であって、
フェライト相およびマルテンサイト相を含み、
硬度は200~335HVであり、
前記ステンレス鋼の任意の断面において、前記マルテンサイト相の面積率は60~75%であり、炭化物の面積率は0.5~1.5%であり、個々の前記炭化物の長径は1μm以下である、ステンレス鋼。
A stainless steel containing, by mass%, 0.01 to 0.122% C, 0.01 to 2.0% Si, 0.1 to 4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10 to 20% Cr, 0.01 to 4.0% Ni, 0.12% or less N, 0.01% or less O, 4.0% or less Cu, with the balance being Fe and unavoidable impurities,
Contains ferrite and martensite phases,
The hardness is 200 to 335 HV.
In any cross section of the stainless steel, an area ratio of the martensite phase is 60 to 75%, an area ratio of carbides is 0.5 to 1.5%, and the major axis of each of the carbides is 1 μm or less .
質量%で、1.0%以下のMo、1.0%以下のW、0.5%以下のCo、0.2%以下のAl、1.0%以下のV、1.0%以下のNb、1.0%以下のTi、0.005%以下のB、0.005%以下のCa、0.005%以下のMg、0.5%以下のSn、0.5%以下のSb、0.01%以下のGa、0.01%以下のTa、0.5%以下のZr、0.1%以下のY、0.01%以下のHfおよび0.1%以下のREMの少なくとも何れか1つをさらに含有する、請求項1または2に記載のステンレス鋼。 The stainless steel according to claim 1 or 2, further containing, by mass%, at least one of the following: 1.0% or less Mo, 1.0% or less W, 0.5% or less Co, 0.2% or less Al, 1.0% or less V, 1.0% or less Nb, 1.0% or less Ti, 0.005% or less B, 0.005% or less Ca, 0.005% or less Mg, 0.5% or less Sn, 0.5% or less Sb, 0.01% or less Ga, 0.01% or less Ta, 0.5% or less Zr, 0.1% or less Y, 0.01% or less Hf, and 0.1% or less REM. 質量%で、0.01~0.122%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のO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を、冷間圧延工程後に800~1000℃の温度域まで加熱し、前記温度域での1分未満の均熱保持後、1℃/s以上の冷却速度で冷却する、最終焼鈍工程を含み、
前記最終焼鈍工程後のステンレス鋼が、フェライト相およびマルテンサイト相を含み、
硬度は200~340HVであり、
前記最終焼鈍工程後のステンレス鋼の任意の断面において、前記マルテンサイト相の面積率は60~75%であり、炭化物の面積率は0.5~1.5%であり、前記炭化物の長径は1μm以下である、ステンレス鋼の製造方法。
The stainless steel contains, by mass%, 0.01 to 0.122% C, 0.01 to 2.0% Si, 0.1 to 4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10 to 20% Cr, 0.01 to 4.0% Ni, 0.12% or less N, 0.01% or less O, with the balance being Fe and unavoidable impurities, and includes a final annealing step in which the stainless steel is heated to a temperature range of 800 to 1000°C after a cold rolling step, soaked in the temperature range for less than 1 minute, and then cooled at a cooling rate of 1°C/s or more;
The stainless steel after the final annealing step includes a ferrite phase and a martensite phase,
The hardness is 200 to 340 HV.
In any cross section of the stainless steel after the final annealing step, the area ratio of the martensite phase is 60 to 75%, the area ratio of carbides is 0.5 to 1.5%, and the major axis of the carbides is 1 μm or less.
質量%で、0.01~0.122%のC、0.01~2.0%のSi、0.1~4.0%のMn、0.05%以下のP、0.03%以下のS、10~20%のCr、0.01~4.0%のNi、0.12%以下のN、0.01%以下のO、4.0%以下のCu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を、冷間圧延工程後に800~1000℃の温度域まで加熱し、前記温度域での1分未満の均熱保持後、1℃/s以上の冷却速度で冷却する、最終焼鈍工程を含み、
前記最終焼鈍工程後のステンレス鋼が、フェライト相およびマルテンサイト相を含み、
硬度は200~335HVであり、
前記最終焼鈍工程後のステンレス鋼の任意の断面において、前記マルテンサイト相の面積率は60~75%であり、炭化物の面積率は0.5~1.5%であり、前記炭化物の長径は1μm以下である、ステンレス鋼の製造方法。
The stainless steel contains, by mass%, 0.01 to 0.122% C, 0.01 to 2.0% Si, 0.1 to 4.0% Mn, 0.05% or less P, 0.03% or less S, 10 to 20% Cr, 0.01 to 4.0% Ni, 0.12% or less N, 0.01% or less O, 4.0% or less Cu , with the balance being Fe and unavoidable impurities, and includes a final annealing step in which the stainless steel is heated to a temperature range of 800 to 1000°C after a cold rolling step, soaked in the temperature range for less than 1 minute, and then cooled at a cooling rate of 1°C/s or more;
The stainless steel after the final annealing step includes a ferrite phase and a martensite phase,
The hardness is 200 to 335 HV.
In any cross section of the stainless steel after the final annealing step, the area ratio of the martensite phase is 60 to 75%, the area ratio of carbides is 0.5 to 1.5%, and the major axis of the carbides is 1 μm or less .
質量%で、1.0%以下のMo、1.0%以下のW、0.5%以下のCo、0.2%以下のAl、1.0%以下のV、1.0%以下のNb、1.0%以下のTi、0.005%以下のB、0.005%以下のCa、0.005%以下のMg、0.5%以下のSn、0.5%以下のSb、0.01%以下のGa、0.01%以下のTa、0.5%以下のZr、0.1%以下のY、0.01%以下のHfおよび0.1%以下のREMの少なくとも何れか1つをさらに含有する請求項4または5に記載のステンレス鋼の製造方法。 The method for producing stainless steel according to claim 4 or 5, further comprising, by mass%, at least one of the following: 1.0% or less Mo, 1.0% or less W, 0.5% or less Co, 0.2% or less Al, 1.0% or less V, 1.0% or less Nb, 1.0% or less Ti, 0.005% or less B, 0.005% or less Ca, 0.005% or less Mg, 0.5% or less Sn, 0.5% or less Sb, 0.01% or less Ga, 0.01% or less Ta, 0.5% or less Zr, 0.1% or less Y, 0.01% or less Hf, and 0.1% or less REM.
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