JP7442270B2 - Clad steel plate and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、クラッド鋼板およびその製造方法に関する。特に、二相ステンレス鋼を合わせ材としたクラッド鋼板に関する。 The present invention relates to a clad steel plate and a method for manufacturing the same. In particular, it relates to a clad steel plate made of duplex stainless steel as a laminated material.
二相ステンレス鋼はCr、Mo、Ni、Nを多量に含有し、金属間化合物、窒化物が析出しやすいため1000℃以上の固溶化熱処理を加えて析出物を固溶させ、熱間圧延鋼材として製造されていた。このため、二相ステンレス鋼を合わせ材としたクラッド鋼板の製造に際しては1000℃以上の高い温度の熱処理で機械特性を確保することができるように化学組成を工夫した炭素鋼を母材とすることが提案されている(特許文献1)。また、熱間圧延条件を制御することにより熱処理を省略して二相ステンレスクラッド鋼板を製造する技術も提案されている(特許文献2)。あるいは熱間圧延中に再加熱して合わせ材中の析出を押さえる技術も提案されている(特許文献3)。 Duplex stainless steel contains large amounts of Cr, Mo, Ni, and N, and intermetallic compounds and nitrides are likely to precipitate therein. Therefore, a solution heat treatment is applied at 1000°C or higher to dissolve the precipitates into hot rolled steel. It was manufactured as. For this reason, when manufacturing clad steel sheets using duplex stainless steel as a laminated material, the base material must be carbon steel with a chemical composition that is designed to ensure mechanical properties through heat treatment at high temperatures of 1000°C or higher. has been proposed (Patent Document 1). Furthermore, a technique has also been proposed in which a duplex stainless clad steel sheet is manufactured by omitting heat treatment by controlling hot rolling conditions (Patent Document 2). Alternatively, a technique has been proposed in which precipitation is suppressed in the laminated material by reheating during hot rolling (Patent Document 3).
さらに、Ni、Mo等を節減した合金元素節減型二相ステンレス鋼のクラッド鋼板も提案されている(特許文献4)。合金元素節減型二相ステンレス鋼の材質に対して、主に影響する析出物はクロム窒化物である。 Furthermore, a clad steel plate of a dual-phase stainless steel with reduced alloying elements in which Ni, Mo, etc. are reduced has also been proposed (Patent Document 4). The precipitates that mainly affect the material quality of alloy element-saving duplex stainless steel are chromium nitrides.
二相ステンレス鋼のうちMo含有量が2.5~5.0%の範囲にある二相ステンレス鋼に対して影響する析出物はシグマ相に代表される金属間化合物とクロム窒化物である。
シグマ相はCr含有量の高い金属間化合物であり、Moはシグマ相の析出を非常に加速させる元素であるためMo含有量が高い鋼種ではσ相の析出開始温度が高くなる。二相ステンレス鋼の中にシグマ相の析出がおこると、その周囲にクロム欠乏層が生成して鋼の耐食性が低下する。同様にクロム窒化物が析出しても、その周囲にクロム欠乏層が生成して鋼の耐食性が低下する。このうちクロム窒化物に対する対策として、その析出温度と熱間圧延条件等を制御する技術が提案されている(特許文献4)。
Among duplex stainless steels, precipitates that affect duplex stainless steels with an Mo content in the range of 2.5 to 5.0% are intermetallic compounds represented by the sigma phase and chromium nitrides.
The sigma phase is an intermetallic compound with a high Cr content, and since Mo is an element that greatly accelerates the precipitation of the sigma phase, the precipitation start temperature of the σ phase becomes high in steel types with a high Mo content. When sigma phase precipitation occurs in duplex stainless steel, a chromium-deficient layer is formed around it, reducing the corrosion resistance of the steel. Similarly, even if chromium nitride precipitates, a chromium-deficient layer is formed around it, reducing the corrosion resistance of the steel. Among these, as a countermeasure against chromium nitride, a technique for controlling the precipitation temperature, hot rolling conditions, etc. has been proposed (Patent Document 4).
一方、クラッド鋼板は合わせ材として用いられるステンレス鋼に耐食性を、母材に強度・靱性と溶接性を持たせることにより複合的な特性を経済的に得ることができる鋼材である。クラッド鋼板は合わせ材としてのステンレス鋼と母材とが構造的に接合される部位に用いられ、一般に板厚が厚く、特に強度や靭性が求められる用途に使用されている。例えば、海水淡水化機器、輸送船のタンク類等が挙げられ、従来その多くはオーステナイト系ステンレス鋼が合わせ材として用いられてきた。これらの用途のステンレス鋼が安価な二相ステンレス鋼に変更される趨勢が進みつつあり、合わせ材を二相ステンレス鋼としたさらに安価なクラッド鋼板の潜在的な要求も存在する。クラッド鋼板が適用される場合は、強度や靭性の機能を母材が受け持ち、耐食性を合わせ材が受け持つ。特に、汽水・海水域におけるダムや水門の鋼製部材には戸当たりやレールといった摺動部材があり、摺動性と耐食性の両方が要求されることがある。また輸送船では船体の大型化にともない鋼材の高強度化による重量低減が輸送コスト低減とともに環境負荷低減にも資するため重要になってきている。 On the other hand, a clad steel plate is a steel material that can economically obtain composite properties by imparting corrosion resistance to the stainless steel used as a laminating material and imparting strength, toughness, and weldability to the base material. Clad steel plates are used in areas where stainless steel as a laminate and a base metal are structurally joined, and are generally thick and used in applications where strength and toughness are particularly required. Examples include seawater desalination equipment, tanks for transport ships, etc., and in many of these, austenitic stainless steel has conventionally been used as a laminating material. There is a growing trend of replacing the stainless steel used in these applications with inexpensive duplex stainless steel, and there is also a potential demand for even cheaper clad steel sheets using duplex stainless steel as the laminating material. When clad steel plates are used, the base material is responsible for strength and toughness, and the laminated material is responsible for corrosion resistance. In particular, the steel members of dams and water gates used in brackish water and seawater include sliding members such as doorstops and rails, and both sliding properties and corrosion resistance may be required. In addition, as the hulls of transport ships become larger, reducing weight by increasing the strength of steel materials is becoming important as it contributes to reducing transportation costs and environmental impact.
ところで、従来の二相ステンレス熱延鋼板やクラッド鋼板の製造では、固溶化熱処理が欠かせないものとなっている。前記したように二相ステンレス鋼において耐食性を低下させる金属間化合物や窒化物を解消するのに必要なためである。特にクラッド鋼板の合わせ材に用いられる二相ステンレス鋼は熱間加工の温度域で金属間化合物や窒化物が析出しやすい性質を持っており、熱間圧延を終了した状態でこれらの析出物が鋼材中に分散すると耐食性が低下する。固溶化熱処理により、合わせ材中の析出物を消失させることが可能であるが、1000℃以上の固溶化熱処理を施すと母材の靱性が低下してしまうため、クラッド鋼板の用途から言えば好ましくない処理である。また、更なるコスト低減への要求や、近年の使用エネルギー削減への要求からも、固溶化処理を省略してクラッド鋼板製造コストや製造に要するエネルギーを低減することが望まれている。 By the way, in the production of conventional duplex stainless steel hot-rolled steel sheets and clad steel sheets, solution heat treatment has become indispensable. This is because, as mentioned above, it is necessary to eliminate intermetallic compounds and nitrides that reduce corrosion resistance in duplex stainless steel. In particular, duplex stainless steel used for laminating clad steel sheets has the property that intermetallic compounds and nitrides are likely to precipitate in the hot working temperature range, and these precipitates are likely to precipitate after hot rolling. When dispersed in steel materials, corrosion resistance decreases. It is possible to eliminate precipitates in the laminated material by solution heat treatment, but solution heat treatment at 1000°C or higher will reduce the toughness of the base material, so it is preferable from the perspective of the use of clad steel sheets. There is no processing. In addition, in view of the demand for further cost reduction and the recent demand for reduction in energy usage, it is desired to omit the solution treatment to reduce the manufacturing cost of clad steel sheets and the energy required for manufacturing.
また、普通鋼母材の高強度化には様々な方法があるが、ソリッド材の圧延では未再結晶域での圧延と冷却制御を組み合わせたTMCP(Thermo Mechanical Control Process)が主に用いられる。しかし通常の炭素鋼では未再結晶域の温度は高くても900℃程度であり、二相ステンレス鋼のようにσ相が析出しやすい鋼種を合わせ材としたクラッド鋼板ではσ相の析出温度と圧延温度が重なるため耐食性の低下が生じる。そのため、母材の強度と合わせ材の耐食性を両立する二相ステンレス鋼を合わせ材としたクラッド鋼板が望まれていた。 Further, there are various methods for increasing the strength of a common steel base material, but in rolling a solid material, TMCP (Thermo Mechanical Control Process), which combines rolling in a non-recrystallized region and cooling control, is mainly used. However, in ordinary carbon steel, the temperature in the non-recrystallized region is about 900°C at most, and in clad steel sheets made of steel types such as duplex stainless steel where the σ phase easily precipitates, the temperature at which the σ phase precipitates is Corrosion resistance decreases because the rolling temperatures overlap. Therefore, there has been a desire for a clad steel plate made of duplex stainless steel as a laminating material that achieves both the strength of the base material and the corrosion resistance of the laminated material.
本発明は、強度と耐食性を併せ持ち固溶化熱処理を省略できるクラッド鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a clad steel plate that has both strength and corrosion resistance and can omit solution heat treatment, and a method for manufacturing the same.
本発明者らは上記課題を解決するためには、クラッド鋼板製造過程の、母材と合わせ材とを熱間圧延で接合する工程において、合わせ材である二相ステンレス鋼中に金属間化合物と窒化物が析出しなければ、後工程である固溶化熱処理を省略しても耐食性が損なわれないと考えた。そこで、クラッド鋼板の合わせ材に熱間圧延温度を低下させても高い耐食性を維持できる二相ステンレス鋼を用いることを考えた。このような二相ステンレス鋼を得るには、固溶化熱処理を省略した熱延鋼材の化学組成、熱間加工条件とシグマ相やクロム窒化物等の析出量、フェライト相とオーステナイト相の回復・再結晶等を含む金属組織の状態、さらに鋼材の耐食性の関係などについての知見を得た。
この知見を基に、二相ステンレス鋼を合わせ材として用いて固溶化熱処理を省略できるクラッド鋼板についての本発明の完成に至った。
すなわち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors discovered that intermetallic compounds were not present in the duplex stainless steel, which is the laminated material, in the step of joining the base material and the laminated material by hot rolling in the process of manufacturing clad steel sheets. It was thought that if nitrides do not precipitate, corrosion resistance will not be impaired even if the solution heat treatment, which is a post-process, is omitted. Therefore, we considered using duplex stainless steel, which can maintain high corrosion resistance even when the hot rolling temperature is lowered, for the clad steel plate lamination material. In order to obtain such duplex stainless steel, the chemical composition of the hot-rolled steel material without solution heat treatment, the hot working conditions, the amount of precipitation of sigma phase and chromium nitride, and the recovery and regeneration of the ferrite phase and austenite phase are required. We gained knowledge about the state of metallographic structure, including crystals, and the relationship between corrosion resistance of steel materials.
Based on this knowledge, the present invention was completed regarding a clad steel plate that uses duplex stainless steel as a laminating material and can omit solution heat treatment.
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1]
母材となる鋼板の片面に合わせ材をクラッドしたクラッド鋼板であって、前記合わせ材の化学組成が、質量%で、
C:0.03%以下、
Si:0.05~1.0%、
Mn:0.1~4.0%、
P:0.05%以下、
S:0.005%以下、
Cr:20.0~28.0%、
Ni:4.0~8.0%、
Mo:2.5%超~5.0%、
酸素:0.001~0.006%、
N:0.08~0.30%、
W:0~1.5%、
Co:0~1.0%、
Cu:0~3.0%、
V:0~1.0%、
Nb:0~0.2%、
Ta:0~0.2%、
Ti:0~0.03%、
Zr:0~0.05%、
Hf:0~0.10%、
B:0~0.0050%、
Al:0~0.05%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.10%、
Sn:0~0.10%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物であり、
式4で求められるPREWが35以上45以下であり、
式2で求められるσ相析出温度Tσ(℃)が950℃以上1100℃以下であり、
合わせ材の表面硬度が固溶化熱処理状態の1.3倍以下の値であり、
そのフェライト相のミクロ歪εαが式1で求められるεmax以下であることを特徴とするクラッド鋼板。
εmax=0.0035-Tσ*2.63*10-6 (式1)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)*(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (式2)
PREW=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N (式4)
ただし、式1、式2、式4における各元素記号は、前記合わせ材における当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。
[2]
前記母材となる鋼板の化学組成が質量%で
C:0.03~0.15%、
Si:1.0%以下、
Mn:0.5~2.0%、
P:0.05%以下、
S:0.05%以下、
Nb:0.005~0.10%、
Ti:0.005~0.10%以下、
Cu:0~0.50%、
Cr:0~0.50%、
Mo:0~0.50%、
Al:0~0.30%、
V:0~0.40%、
Ca:0~0.0050%、
B:0~0.0030%、
REM:0~0.010%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなり、母材の降伏強度が315MPa以上であることを特徴とする[1]に記載のクラッド鋼板。
[3]
[1]または[2]に記載の合わせ材を母材となる鋼板の片面に貼り合わせたスラブ2体を、合わせ材が内側に配置するように重ね合わせて一体のスラブとするサンドイッチ組み立てによりクラッド鋼板の製造方法であって、
式3で満足する仕上温度TFとなる熱間圧延をおこない、
その後TFから650℃まで平均冷却速度を1℃/s以上で冷却することを特徴とするクラッド鋼板の製造方法。
TF≧Tσ-50 (℃) (式3)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)*(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (式2)
ただし、式2における各元素記号は、前記合わせ材における当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。
[4]
前記サンドイッチ組み立てクラッドの製造において、
前記冷却の冷却停止温度が650℃未満であることを特徴とする[3]に記載のクラッド鋼板の製造方法。
[1]
A clad steel plate in which one side of a base steel plate is clad with a laminated material, the chemical composition of the laminated material being in mass%,
C: 0.03% or less,
Si: 0.05-1.0%,
Mn: 0.1 to 4.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.005% or less,
Cr: 20.0-28.0%,
Ni: 4.0 to 8.0%,
Mo: more than 2.5% to 5.0%,
Oxygen: 0.001-0.006%,
N: 0.08-0.30%,
W: 0-1.5%,
Co: 0-1.0%,
Cu: 0-3.0%,
V: 0-1.0%,
Nb: 0 to 0.2%,
Ta: 0-0.2%,
Ti: 0 to 0.03%,
Zr: 0 to 0.05%,
Hf: 0-0.10%,
B: 0 to 0.0050%,
Al: 0-0.05%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0-0.10%,
Contains Sn: 0 to 0.10%,
The remainder is Fe and unavoidable impurities,
PREW determined by formula 4 is 35 or more and 45 or less,
The σ phase precipitation temperature Tσ (°C) determined by Formula 2 is 950°C or more and 1100°C or less,
The surface hardness of the laminated material is 1.3 times or less that of the solution heat treated state,
A clad steel sheet characterized in that the microstrain εα of the ferrite phase is equal to or less than ε max determined by Equation 1.
ε max =0.0035-Tσ*2.63*10 -6 (Formula 1)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)*(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (Formula 2)
PREW=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N (Formula 4)
However, each element symbol in Formula 1, Formula 2, and Formula 4 indicates the content (mass%) of the element in the composite material, and if it is not contained, 0 is substituted.
[2]
The chemical composition of the steel plate serving as the base material is C: 0.03 to 0.15% in mass%,
Si: 1.0% or less,
Mn: 0.5-2.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.05% or less,
Nb: 0.005-0.10%,
Ti: 0.005 to 0.10% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Cr: 0 to 0.50%,
Mo: 0 to 0.50%,
Al: 0-0.30%,
V: 0-0.40%,
Ca: 0-0.0050%,
B: 0 to 0.0030%,
REM: Contains 0 to 0.010%,
The clad steel plate according to [1], wherein the remainder consists of Fe and unavoidable impurities, and the yield strength of the base metal is 315 MPa or more.
[3]
Cladding is achieved by sandwich assembly in which two slabs in which the laminating material described in [1] or [2] is laminated to one side of a steel plate serving as a base material are stacked together so that the laminated material is placed on the inside to form an integrated slab. A method for manufacturing a steel plate, the method comprising:
Perform hot rolling to achieve a finishing temperature TF that satisfies equation 3,
A method for manufacturing a clad steel sheet, which comprises cooling from TF to 650°C at an average cooling rate of 1°C/s or more.
TF≧Tσ−50 (℃) (Formula 3)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)*(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (Formula 2)
However, each element symbol in Formula 2 indicates the content (mass %) of the element in the composite material, and if it is not contained, 0 is substituted.
[4]
In the production of the sandwich assembled cladding,
The method for producing a clad steel sheet according to [3], wherein the cooling stop temperature of the cooling is less than 650°C.
本発明により、製造に使用するエネルギーが少なく、表面の耐食性と強度特性に優れた安価なクラッド鋼材を得ることができる。その結果、産業面、環境面に寄与するところは極めて大である。 According to the present invention, it is possible to obtain an inexpensive clad steel material that requires less energy to manufacture and has excellent surface corrosion resistance and strength characteristics. As a result, the contribution to industry and the environment is extremely large.
以下、本発明の一実施形態について説明する。特に断りのない限り、成分に関する「%」は鋼中の質量%を示す。 An embodiment of the present invention will be described below. Unless otherwise specified, "%" regarding components indicates mass % in steel.
前述したように、本発明者らは上記課題を解決するためには、クラッド鋼板製造過程の、母材と合わせ材とを熱間圧延で接合する工程において、合わせ材である二相ステンレス鋼中に金属間化合物と窒化物が析出しなければ、後工程である固溶化熱処理を省略しても耐食性が損なわれないと考えた。そこで、クラッド鋼板の合わせ材に熱間圧延温度を低下させても高い耐食性を維持できる二相ステンレス鋼を用いることを考えた。このような二相ステンレス鋼を得るには、固溶化熱処理を省略した熱延鋼材の化学組成、熱間加工条件とシグマ相やクロム窒化物等の析出量、フェライト相とオーステナイト相の回復・再結晶等を含む金属組織の状態、さらに鋼材の耐食性の関係などについて以下の実験を行い調査した。 As mentioned above, in order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention solved the problem by using duplex stainless steel, which is the laminated material, in the step of joining the base material and the laminated material by hot rolling in the process of manufacturing clad steel sheets. It was thought that if intermetallic compounds and nitrides do not precipitate during the process, corrosion resistance will not be impaired even if the subsequent solution heat treatment is omitted. Therefore, we considered using duplex stainless steel, which can maintain high corrosion resistance even when the hot rolling temperature is lowered, for the clad steel plate lamination material. In order to obtain such duplex stainless steel, the chemical composition of the hot-rolled steel material without solution heat treatment, the hot working conditions, the amount of precipitation of sigma phase and chromium nitride, and the recovery and regeneration of the ferrite phase and austenite phase are required. The following experiments were conducted to investigate the relationship between the state of the metal structure, including crystals, and the corrosion resistance of steel materials.
シグマ相の析出に関する指標として、シグマ相析出温度Tσを導入し、このシグマ相析出温度Tσが異なる鋼材を用いて、熱間圧延の加熱温度を1150~1250℃、熱間圧延の最終仕上げパスの入側温度TFを700~1000℃、熱間圧延終了後の加速冷却開始温度TCを950℃以下にし、板厚10mmから35mmの熱間圧延鋼材を得た。得られた熱延鋼材および固溶化熱処理を施した鋼材について強度、衝撃特性を、表層部および板厚中央部の金属組織と耐食性を評価した。 The sigma phase precipitation temperature Tσ is introduced as an index regarding the precipitation of the sigma phase, and using steel materials with different sigma phase precipitation temperatures Tσ, the heating temperature of hot rolling is set to 1150 to 1250°C, and the final finishing pass of hot rolling is The entrance temperature TF was set at 700 to 1000°C, and the accelerated cooling start temperature TC after hot rolling was set at 950°C or lower to obtain hot rolled steel materials with plate thicknesses of 10 mm to 35 mm. The strength and impact properties of the obtained hot-rolled steel materials and solution heat-treated steel materials were evaluated, as well as the metallographic structure and corrosion resistance of the surface layer and the center of the plate thickness.
ついで上記の実験で得た二相ステンレス鋼の知見をもとに、二相ステンレス鋼の耐食性が良好である圧延条件においても高強度が得られる普通鋼成分・製造条件を得るためには、普通鋼の成分調整によって再結晶温度を高くするとともに、σ相析出温度域以下の冷却を制御する必要があると考え、以下の実験を行った。種々の成分の普通鋼の表面に合わせ材を張り付けたスラブを作成し、そのスラブ2本を、合わせ材を内側に配置したサンドイッチ方式のクラッド素材を、電子ビーム溶接法を用いて組み立てた。合わせ材の厚さが3mm、クラッド鋼板の全厚さを20mmから50mmとしたクラッド鋼板を熱間圧延により得て、強度、衝撃特性、金属組織、耐食性を評価した。
以上の実験を通じて、二相ステンレス鋼を合わせ材として用いて固溶化熱処理を省略できるクラッド鋼板についての本発明の完成に至った。
Next, based on the knowledge of duplex stainless steel obtained from the above experiment, in order to obtain ordinary steel components and manufacturing conditions that can obtain high strength even under rolling conditions under which duplex stainless steel has good corrosion resistance, it is necessary to The following experiment was conducted based on the belief that it is necessary to increase the recrystallization temperature by adjusting the steel composition and to control cooling below the σ phase precipitation temperature range. Slabs were created by pasting laminated materials on the surfaces of common steel of various compositions, and two of the slabs were assembled using electron beam welding using a sandwich-type cladding material with laminated materials placed inside. Clad steel plates having a laminated material thickness of 3 mm and a total thickness of clad steel plates ranging from 20 mm to 50 mm were obtained by hot rolling, and their strength, impact properties, metallographic structure, and corrosion resistance were evaluated.
Through the above experiments, we have completed the present invention, which is a clad steel plate that uses duplex stainless steel as a bonding material and can omit solution heat treatment.
まず、合わせ材の化学組成について説明する。 First, the chemical composition of the laminated material will be explained.
Cは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために、0.03%以下の含有量に制限する。0.03%を超えて含有させると熱間圧延時にCr炭化物が生成して、耐食性、靱性が劣化する。 In order to ensure the corrosion resistance of stainless steel, the content of C is limited to 0.03% or less. If the content exceeds 0.03%, Cr carbide will be generated during hot rolling, resulting in deterioration of corrosion resistance and toughness.
Siは、脱酸のため0.05%以上含有する。好ましくは0.20%以上含有するとよい。しかしながら、1.00%を超えて含有すると靱性が劣化する。そのため、上限を1.00%に限定する。好ましくは0.70%以下含有するとよい。 Si is contained in an amount of 0.05% or more for deoxidation. The content is preferably 0.20% or more. However, if the content exceeds 1.00%, the toughness will deteriorate. Therefore, the upper limit is limited to 1.00%. The content is preferably 0.70% or less.
Mnはオーステナイト相を増加させ靭性を改善する効果を有し、母材および溶接部の靱性を確保するためと、また窒化物析出温度TNを低下させる効果を有するため0.1%以上含有する。好ましくは、0.2%以上含有するとよい。しかしながら、4.0%を超えて含有すると耐食性が劣化する。そのため、上限を4.0%に限定する。好ましくは2.5%以下、さらに好ましくは2.0%以下含有するとよい。 Mn has the effect of increasing the austenite phase and improving toughness, and is contained in an amount of 0.1% or more in order to ensure the toughness of the base metal and the welded part, and also to have the effect of lowering the nitride precipitation temperature TN. Preferably, the content is 0.2% or more. However, if the content exceeds 4.0%, corrosion resistance will deteriorate. Therefore, the upper limit is limited to 4.0%. The content is preferably 2.5% or less, more preferably 2.0% or less.
Pは原料から不可避に混入する元素であり、熱間加工性および靱性を劣化させるため、少ない方がよいので0.05%以下に限定する。好ましくは、0.03%以下含有するとよい。 P is an element that is unavoidably mixed in from raw materials, and since it deteriorates hot workability and toughness, it is better to have less P, so it is limited to 0.05% or less. Preferably, the content is 0.03% or less.
Sも原料から不可避に混入する元素であり、熱間加工性、靱性および耐食性をも劣化させるため、少ない方がよく0.005%以下に限定する。好ましくは、0.003%以下である。 S is also an element that is unavoidably mixed in from raw materials, and it also deteriorates hot workability, toughness, and corrosion resistance, so it is better to have less S than 0.005%. Preferably it is 0.003% or less.
Crは、基本的な耐食性を確保するため20.0%以上含有させる。好ましくは23.0%以上含有させるとよい。一方28.0%を超えて含有させるとフェライト相分率が増加し靭性および溶接部の耐食性を阻害する。このためCrの含有量を28.0%以下とした。好ましくは26.0%以下含有するとよい。 Cr is contained in an amount of 20.0% or more to ensure basic corrosion resistance. Preferably, the content is 23.0% or more. On the other hand, if the content exceeds 28.0%, the ferrite phase fraction increases, impairing the toughness and corrosion resistance of the weld. Therefore, the Cr content was set to 28.0% or less. The content is preferably 26.0% or less.
Niは、オーステナイト組織を安定にし、各種酸に対する耐食性、さらに靭性を改善するため4.0%以上含有させる。Ni含有量を増加することにより窒化物析出温度を低下させることが可能になる。好ましくは4.5%以上含有するとよい。一方、Niは高価な合金であり、省合金型二相ステンレス鋼を対象とした本発明鋼ではコストの観点より8.0%以下の含有量にする。好ましくは6.5%以下含有するとよい。 Ni is contained in an amount of 4.0% or more in order to stabilize the austenite structure, improve corrosion resistance against various acids, and further improve toughness. By increasing the Ni content, it becomes possible to lower the nitride precipitation temperature. The content is preferably 4.5% or more. On the other hand, Ni is an expensive alloy, and in the steel of the present invention intended for alloy-saving duplex stainless steel, the content is set to 8.0% or less from the viewpoint of cost. The content is preferably 6.5% or less.
Moは、ステンレス鋼の耐食性を高める非常に有効な元素であり、2.5%を超えて含有させる。好ましくは3.0%以上含有するとよい。耐食性改善のためには多く含有させることが良いが、シグマ相の析出を促進させる元素であり、その含有量の上限を5.0%にするとよい。好ましくは、4.5%以下含有するとよい。 Mo is a very effective element that improves the corrosion resistance of stainless steel, and is contained in an amount exceeding 2.5%. Preferably, the content is 3.0% or more. In order to improve corrosion resistance, it is better to include a large amount of element, but since it is an element that promotes the precipitation of sigma phase, the upper limit of its content is preferably 5.0%. Preferably, the content is 4.5% or less.
N(窒素)は、オーステナイト相に固溶して強度、耐食性を高める有効な元素である。このために0.08%以上含有させる。好ましくは0.15%以上含有するとよい。固溶限度はCr含有量に応じて高くなるが、本発明鋼においては0.30%を超えて含有させると窒化物析出温度TNが高くなって熱間圧延中にCr窒化物を析出して靭性および耐食性を阻害するようになるため含有量の上限を0.30%とした。好ましくは、0.22%以下含有するとよい。 N (nitrogen) is an effective element that dissolves in the austenite phase to improve strength and corrosion resistance. For this purpose, the content is made to be 0.08% or more. The content is preferably 0.15% or more. The solid solubility limit increases with the Cr content, but in the steel of the present invention, if the content exceeds 0.30%, the nitride precipitation temperature TN increases and Cr nitrides precipitate during hot rolling. Since this impairs toughness and corrosion resistance, the upper limit of the content was set at 0.30%. Preferably, the content is 0.22% or less.
O(酸素)は、不可避的不純物であり、非金属介在物の代表である酸化物を構成する元素であり、過剰な含有は靭性を阻害する。また粗大なクラスター状酸化物が生成すると表面疵の原因となる。このためその上限を0.006%とした。一方で過剰な脱酸はコストがかさむためその下限を0.001%とした。 O (oxygen) is an unavoidable impurity and an element constituting an oxide that is a representative nonmetallic inclusion, and excessive content impairs toughness. Further, the generation of coarse clustered oxides causes surface flaws. Therefore, the upper limit was set at 0.006%. On the other hand, excessive deoxidation increases costs, so the lower limit was set at 0.001%.
残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物とは、鋼の製造過程において、意図せず混入し、除去しきれずに残存する不純物である。
さらに、Feに代えて以下の元素(W、Co、Cu、V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf、B、Al、Ca、Mg、REM、Sn)のうち1種または2種以上を含有してもよい。これらの元素は含有しなくてもよいので、含有量の範囲は0%も含む。
The remainder is Fe and unavoidable impurities. Unavoidable impurities are impurities that are unintentionally mixed into the steel during the manufacturing process and remain without being completely removed.
Furthermore, it contains one or more of the following elements (W, Co, Cu, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, B, Al, Ca, Mg, REM, Sn) in place of Fe. You may. Since these elements do not need to be contained, the content range also includes 0%.
Wは、Moと同様にステンレス鋼の耐食性を向上させる元素であり、含有してもよい。一方で高価な元素であるので、1.50%以下含有するとよい。好ましくは1.00%以下にするとよい。含有する場合の好ましい含有量は0.05%以上にするとよい。 Like Mo, W is an element that improves the corrosion resistance of stainless steel, and may be included. On the other hand, since it is an expensive element, its content is preferably 1.50% or less. Preferably it is 1.00% or less. When contained, the preferable content is 0.05% or more.
Coは、鋼の靭性と耐食性を高めるために有効な元素であり、選択的に含有される。1.00%を超えて含有させると高価な元素であるためにコストに見合った効果が発揮されないようになるため上限を1.00%と定めた。含有する場合の好ましい含有量は、下限が0.03%に、上限が0.50%である。 Co is an element effective for increasing the toughness and corrosion resistance of steel, and is selectively contained. If the content exceeds 1.00%, the effect commensurate with the cost will not be exhibited because it is an expensive element, so the upper limit was set at 1.00%. When contained, the preferable content is such that the lower limit is 0.03% and the upper limit is 0.50%.
Cuは、ステンレス鋼の酸に対する耐食性を付加的に高める元素であり、かつ靭性を改善する作用を有するため含有させることができる。3.0%を超えて含有させると熱間圧延時に固溶度を超えてεCuが析出し脆化を発生するので上限を3.0%とした。Cuを含有させる場合の好ましい含有量は、下限が0.3%に、上限が2.0%である。 Cu is an element that additionally increases the acid corrosion resistance of stainless steel and has the effect of improving toughness, so it can be included. If the content exceeds 3.0%, εCu will precipitate beyond the solid solubility during hot rolling and cause embrittlement, so the upper limit was set at 3.0%. When containing Cu, the lower limit is preferably 0.3% and the upper limit is 2.0%.
V、Nb、Taは鋼の中で炭化物、窒化物を生成する元素であって、耐食性を付加的に高めるために微量含有させることが可能である。一方で、Nを含有する本発明鋼におけるV、Nb、Taの多量の含有は炭窒化物を生成し靭性を阻害するようになるため、上限が規制される。V、Nb、Taの作用の大きさ、合金コストを勘案し、それぞれの上限を1.00%、0.20%、0.20%と定めた。含有させる場合の好適範囲はそれぞれ、下限が0.03%、0.01%、0.01%に、上限が0.20%、0.10%、0.10%である。 V, Nb, and Ta are elements that form carbides and nitrides in steel, and can be contained in trace amounts to additionally improve corrosion resistance. On the other hand, if a large amount of V, Nb, or Ta is contained in the steel of the present invention containing N, carbonitrides will be generated and the toughness will be impaired, so the upper limit is regulated. Taking into consideration the magnitude of the effect of V, Nb, and Ta and the alloy cost, the respective upper limits were determined to be 1.00%, 0.20%, and 0.20%. The preferred ranges for inclusion are lower limits of 0.03%, 0.01%, and 0.01%, and upper limits of 0.20%, 0.10%, and 0.10%, respectively.
Ti、Zr、Hfは鋼の中で窒化物、炭化物を生成する元素であって、結晶組織を微細化する目的で微量含有させることが可能である。Ti、Zr、Hfの窒化物形成能力は非常に強いため、Nを含有する本発明鋼におけるTi、Zr、Hfの多量の含有は粗大な窒化物を生成し靭性を阻害するようになるため、上限が規制される。Ti、Zr、Hfの作用の大きさ、合金コストを勘案し、それぞれの上限を0.030%、0.050%、0.10%と定めた。含有させる場合の好適範囲はそれぞれ、下限が0.003%、0.005%、0.01%に、上限が0.020%、0.030%、0.05%である。 Ti, Zr, and Hf are elements that form nitrides and carbides in steel, and can be included in trace amounts for the purpose of refining the crystal structure. Since the ability of Ti, Zr, and Hf to form nitrides is very strong, large amounts of Ti, Zr, and Hf in the steel of the present invention containing N will generate coarse nitrides and impair toughness. The upper limit is regulated. Taking into consideration the magnitude of the effect of Ti, Zr, and Hf and the alloy cost, the respective upper limits were determined to be 0.030%, 0.050%, and 0.10%. The preferred ranges for inclusion are 0.003%, 0.005%, and 0.01% as lower limits, and 0.020%, 0.030%, and 0.05% as upper limits, respectively.
Bは鋼の中で窒化物、炭化物を生成する元素であり、また鋼の中での固溶度が小さく、粒界に偏析しやすい元素である。その作用として熱間加工性を改善する。一方、過剰な含有は粗大な窒化物を形成し、鋼の靭性を阻害するようになる。このため、含有量の上限を0.0050%と定めた。含有させる場合の好適な含有量は、下限が0.0005%に、上限が0.0035%である。 B is an element that forms nitrides and carbides in steel, and has a low solid solubility in steel and is an element that tends to segregate at grain boundaries. Its effect is to improve hot workability. On the other hand, excessive content forms coarse nitrides, which impairs the toughness of steel. For this reason, the upper limit of the content was set at 0.0050%. When included, the preferable content has a lower limit of 0.0005% and an upper limit of 0.0035%.
Alは鋼の脱酸のために含有することができる。また、窒化物を生成する元素であり、過剰な含有は粗大な窒化物を形成して靭性を阻害するようになることから、その上限を0.050%と定めた。含有させる場合の好適な含有量は、下限が0.003%に、上限が0.030%である。 Al can be included to deoxidize the steel. Further, since it is an element that forms nitrides, and excessive content forms coarse nitrides and impairs toughness, the upper limit is set at 0.050%. When included, the preferable content has a lower limit of 0.003% and an upper limit of 0.030%.
CaおよびMgは鋼の熱間加工性を改善するために含有することができる。過剰な含有は逆に熱間加工性を阻害するようになることから、その上限を0.0050%と定めた。好適な含有量範囲は、下限が0.0005%に、上限が0.0035%である。 Ca and Mg can be contained in order to improve the hot workability of steel. Since excessive content will adversely affect hot workability, the upper limit was set at 0.0050%. A suitable content range has a lower limit of 0.0005% and an upper limit of 0.0035%.
REMは鋼の熱間加工性を改善するために含有することができる。過剰な含有は逆に熱間加工性を阻害するようになることから、その上限を0.10%と定めた。好適な含有量範囲は、下限が0.01%に、上限が0.08%である。ここでREMはLaやCe等のランタノイド系希土類元素の含有量の総和とする。 REM can be included to improve the hot workability of the steel. Since excessive content will adversely affect hot workability, the upper limit was set at 0.10%. A suitable content range has a lower limit of 0.01% and an upper limit of 0.08%. Here, REM is the total content of lanthanoid rare earth elements such as La and Ce.
Snは鋼の酸に対する耐食性を付加的に高める元素であり、この目的で含有させることができる。一方で過剰な含有は鋼の熱間加工性を阻害するようになることより、その上限を0.10%と定めた。含有させる場合の好適な含有量は、下限が0.01%に、上限が0.08%である。 Sn is an element that additionally increases the acid corrosion resistance of steel, and can be included for this purpose. On the other hand, since excessive content impairs the hot workability of steel, the upper limit was set at 0.10%. When included, the preferable content has a lower limit of 0.01% and an upper limit of 0.08%.
PREWはステンレス鋼の耐孔食性に対する指標であって、合金元素Cr、Mo、W、Nの含有量(%)を用いて式4で算出される。二相ステンレス鋼のPREWが35未満であると汽水・海水環境における耐食性を発揮することができず、また、45を超えて合金元素を含有させるとコストが高くなるため、PREWの範囲を35以上45以下にするとよい。
PREW=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N (式4)
ただし、式4における各元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。
PREW is an index for the pitting corrosion resistance of stainless steel, and is calculated by Formula 4 using the contents (%) of alloying elements Cr, Mo, W, and N. If the PREW of duplex stainless steel is less than 35, it will not be able to exhibit corrosion resistance in brackish water or seawater environments, and if it contains alloying elements exceeding 45, the cost will increase, so the PREW range is set to 35 or more. It is best to set it to 45 or less.
PREW=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N (Formula 4)
However, each element symbol in Formula 4 indicates the content (mass%) of the element, and if it is not contained, 0 is substituted.
σ相析出温度:Tσ(℃)は合わせ材の化学組成により決まる指標であって、シグマ相が平衡的に析出し始める温度を表し、金属材料の平衡状態図に対する熱力学計算により求められる値である。熱力学計算は、市販されているサーモカルク(Themocalc@)とよばれるソフトウェアと熱力学データベース(FE-DATA version6など)を用いて算出することができる。各種の二相ステンレス鋼に対してこの計算をおこなった。シグマ相はFe、Cr、Mo、Wを主要元素とする金属間化合物であり、Fe、Cr含有量が一定の数値範囲にある二相ステンレス鋼において、Mo、Wが析出を促進する。Crはシグマ相を析出させる主要元素であり、Cr量の大小によってもTσは変化する。このため、本発明者らは発明鋼の成分範囲で適用可能なTσの値を求める式(式2)を作成した。 σ phase precipitation temperature: Tσ (°C) is an index determined by the chemical composition of the composite material, and represents the temperature at which the sigma phase begins to precipitate in equilibrium, and is a value determined by thermodynamic calculation for the equilibrium phase diagram of the metal material. be. Thermodynamic calculations can be performed using commercially available software called Thermocalc@ and a thermodynamic database (FE-DATA version 6, etc.). This calculation was performed for various duplex stainless steels. The sigma phase is an intermetallic compound containing Fe, Cr, Mo, and W as main elements, and Mo and W promote precipitation in duplex stainless steel in which the Fe and Cr contents are within a certain numerical range. Cr is a main element that precipitates the sigma phase, and Tσ changes depending on the amount of Cr. For this reason, the present inventors created a formula (Formula 2) for determining the value of Tσ that is applicable within the composition range of the invention steel.
本発明が目的とするクラッド鋼板の熱間圧延による製造において、熱間圧延中のシグマ相の析出を制御して所望のクラッド鋼板を得る目的よりこのTσ(式2)の下限値を950℃、上限値を1100℃とした。Tσが950℃未満であるとシグマ相の析出は抑制されるがMo、Cr含有量が少ない鋼種となるため所望の耐食性を得ることが困難となる、一方で1100℃を超えるとクラッド鋼板表層部のシグマ相析出抑制が困難となるため、上記の数値範囲を定めた。好ましくは、Tσは1050℃以下であるとよい。
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)*(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (式2)
ただし、式2における各元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。
In the production of clad steel sheets by hot rolling, which is the object of the present invention, the lower limit of Tσ (Formula 2) is set to 950°C, for the purpose of controlling the precipitation of the sigma phase during hot rolling and obtaining the desired clad steel sheets. The upper limit was set to 1100°C. When Tσ is less than 950°C, precipitation of sigma phase is suppressed, but the steel has low Mo and Cr contents, making it difficult to obtain the desired corrosion resistance.On the other hand, when Tσ exceeds 1100°C, the surface layer of the clad steel sheet Since it becomes difficult to suppress the precipitation of sigma phase, the above numerical range was determined. Preferably, Tσ is 1050°C or less.
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)*(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (Formula 2)
However, each element symbol in Formula 2 indicates the content (mass%) of the element, and if it is not contained, 0 is substituted.
合わせ材の表面硬度は、本発明が対象とするクラッド鋼板の表面特性を左右する特性であって、高いことが好ましい。本発明鋼板は熱間圧延の後に冷却され、固溶化熱処理を省略して適用される製品であり、固溶化熱処理材よりも高い硬度を有することを特徴とする。このため、合わせ材の表面硬度が固溶化熱処理状態の1.3倍以下の硬度を有することを規定した。この硬度は大きい方が好ましいが、熱間圧延中に導入され残留した大きな歪により金属間化合物の析出が促進され、クラッド鋼板表面の耐食性を損なうようになることから、この上限を1.3倍と定めた。ここで固溶化熱処理状態とは、同じ合わせ材を固溶化熱処理したときの表面硬度のことをいう。 The surface hardness of the laminated material is a property that influences the surface properties of the clad steel plate targeted by the present invention, and is preferably high. The steel sheet of the present invention is a product that is cooled after hot rolling and is applied without solution heat treatment, and is characterized by having higher hardness than solution heat treated material. For this reason, it was specified that the surface hardness of the laminated material should be 1.3 times or less that of the solution heat treated state. Although it is preferable for this hardness to be large, the large strain introduced and left during hot rolling promotes the precipitation of intermetallic compounds, impairing the corrosion resistance of the clad steel plate surface, so this upper limit should be increased by 1.3 times. It was determined that Here, the state of solution heat treatment refers to the surface hardness when the same laminated material is solution heat treated.
この硬度の倍率の測定には、二相ステンレス鋼よりなる合わせ材の対象とする表層部(表皮下0.1~0.5mm程度)の位置(試料A)を研磨してビッカース硬度測定をおこなうとともに、この試料に対して1050℃均熱の固溶化熱処理を加えた材料(試料B)について同様に硬度測定をおこない、合わせ材の表面硬度が固溶化熱処理状態に対する比(試料Aの硬度/試料Bの硬度)の値を持って数値化する。好ましくは、固溶化熱処理を施した場合の表面硬度の1.05~1.30倍であるとよい。試料Aと試料Bは、同じ試料であることを例に説明したがたが必ずしも同じものである必要はなく、同一の鋼材であれば別個の試料(例えば鋼材から切り取った別個の試料)であってもよい。 To measure this hardness magnification, the Vickers hardness is measured by polishing the target surface layer (approximately 0.1 to 0.5 mm below the skin) position (sample A) of the composite material made of duplex stainless steel. At the same time, the hardness of this sample was similarly measured for the material (sample B) subjected to solution heat treatment at 1050°C, and the surface hardness of the composite material was the ratio of the solution heat treated state (hardness of sample A/sample The hardness of B) is quantified. Preferably, the surface hardness is 1.05 to 1.30 times the surface hardness after solution heat treatment. Although sample A and sample B are explained as being the same sample, they do not necessarily have to be the same, and if they are made of the same steel material, they can be separate samples (for example, separate samples cut from steel material). It's okay.
フェライト相のミクロ歪:εαは本発明鋼板の合わせ材を規定する重要な特性値である。二相ステンレス鋼はフェライト相とオーステナイト相より構成されているが、熱間加工中の組織変化挙動は大きく異なる。熱間加工により導入される歪は材料内部で転位となり、その転位は回復、再結晶の過程を経て減少していく。オーステナイト相における転位密度減少の速度は小さく、フェライト相における転位密度減少の速度は大きい。このような一般的知見を基に、本発明者らは対象とする二相ステンレス鋼のクラッド鋼板を種々の熱間圧延条件のもとで作成し、その合わせ材表層部の金属組織を観察する研究をおこなった。 The microstrain of the ferrite phase: εα is an important characteristic value that defines the laminated material of the steel sheet of the present invention. Duplex stainless steel is composed of a ferrite phase and an austenite phase, but the microstructural change behavior during hot working is significantly different. The strain introduced by hot working becomes dislocations inside the material, and these dislocations decrease through the process of recovery and recrystallization. The rate of decrease in dislocation density in the austenite phase is low, and the rate of decrease in dislocation density in the ferrite phase is high. Based on such general knowledge, the present inventors created target duplex stainless steel clad steel plates under various hot rolling conditions and observed the metallographic structure of the surface layer of the laminated material. conducted research.
その結果、本発明者らは二相ステンレス鋼に対して適切な熱間圧延を施さないとフェライト相の転位密度減少が抑制され、クラッド鋼板の合わせ材に歪が残留すること、さらに熱間圧延後の冷却過程でフェライト相の中に光学顕微鏡では観察困難な金属間化合物が析出を開始し、これに対応して耐食性が低下すること、このような析出の過程でフェライト相のミクロ歪が増大することを知見した。この知見を整理することにより、合わせ材表層部のフェライト相のミクロ歪が、式1で求められるεmaxよりも小さくなるように制御することで所望の特性を得ることができる。
εmax=0.0035-Tσ×2.63×10-6 (式1)
ただし、式1における各元素記号は、当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。
As a result, the present inventors found that if duplex stainless steel is not subjected to appropriate hot rolling, the reduction in dislocation density in the ferrite phase will be suppressed, and strain will remain in the clad steel sheet laminated material. During the subsequent cooling process, intermetallic compounds that are difficult to observe with an optical microscope begin to precipitate in the ferrite phase, resulting in a corresponding decrease in corrosion resistance and an increase in microstrain in the ferrite phase during this precipitation process. I found out that. By organizing this knowledge, desired characteristics can be obtained by controlling the microstrain of the ferrite phase in the surface layer of the laminated material to be smaller than ε max determined by Equation 1.
ε max =0.0035-Tσ×2.63×10-6 (Formula 1)
However, each element symbol in Formula 1 indicates the content (mass%) of the element, and if it is not contained, 0 is substituted.
ここで、ミクロ歪の値はX線回折法により求めることができる値であり、単位は無次元である。具体的な測定方法は以下のとおりである。二相ステンレス鋼よりなる合わせ材の対象とする表層部(表面から厚さ方向に下0.1mm以上0.5mm以下の領域)の位置(試料A)を機械加工と電解研磨により試料作成時の歪が残らないように3mm厚さx20mm幅x20mm長さ程度の寸法に仕上げたのち、CuKα線等の線源を用いたX線回折をおこない、フェライト相、オーステナイト相の各回折面の回折強度プロファイルAを測定する。比較材として、上記合わせ材に1050℃均熱の固溶化熱処理を加えて熱間加工により導入されていた歪を取り除き(試料B)、同様のX線回折用試料を作成してX線回折をおこない、歪の無い回折強度プロファイルBを測定する。残留した歪の大きい試料では回折強度プロファイルが回折角2θに対して広がり(半価幅)を持っており、AとBの対比により半価幅の増加量を回折面毎に求め数値処理することにより、フェライト相とオーステナイト相のミクロ歪が定量化される。このようにして求めたミクロ歪と材料内部の転位密度との関係は一定の関係があり、フェライト相についての両者の関係は非特許文献1を参照すると良い。 Here, the value of microstrain is a value that can be determined by an X-ray diffraction method, and the unit is dimensionless. The specific measurement method is as follows. At the time of sample preparation, the position (sample A) of the target surface layer (area 0.1 mm or more and 0.5 mm or less below the surface in the thickness direction) of the composite material made of duplex stainless steel was machined and electrolytically polished. After finishing the product to dimensions of approximately 3 mm thick x 20 mm wide x 20 mm long so that no distortion remains, X-ray diffraction was performed using a radiation source such as CuKα rays, and the diffraction intensity profiles of each diffraction surface of the ferrite phase and austenite phase were determined. Measure A. As a comparative material, the above laminated material was subjected to solution heat treatment at 1050°C to remove the strain introduced by hot working (sample B), and a similar sample for X-ray diffraction was prepared and analyzed for X-ray diffraction. and measure a distortion-free diffraction intensity profile B. In a sample with large residual strain, the diffraction intensity profile has a spread (half-width) with respect to the diffraction angle 2θ, and by comparing A and B, the amount of increase in half-width can be calculated for each diffraction surface and numerically processed. The microstrains of the ferrite and austenite phases are quantified. There is a certain relationship between the microstrain obtained in this way and the dislocation density inside the material, and for the relationship between the two regarding the ferrite phase, refer to Non-Patent Document 1.
次に、母材となる鋼板の化学組成について説明する。本発明に係るクラッド鋼板は、特に母材となる鋼板の化学組成は限定しないが、以下に説明する化学組成であることが望ましい。 Next, the chemical composition of the steel plate serving as the base material will be explained. In the clad steel plate according to the present invention, the chemical composition of the steel plate serving as the base material is not particularly limited, but it is desirable that the chemical composition is as described below.
Cは鋼の強度を向上させる元素であり、0.03%以上含有させることで十分な強度を発現する。しかし、0.15%を超えると溶接性および靭性の劣化を招く。したがって、C量は0.03~0.15%とする。好ましくは、0.10%以下含有するとよい。 C is an element that improves the strength of steel, and by containing it in an amount of 0.03% or more, sufficient strength is developed. However, if it exceeds 0.15%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, the amount of C is set to 0.03 to 0.15%. Preferably, the content is 0.10% or less.
Siは脱酸に有効であり、また鋼の強度を向上させる元素である。しかしながら、1.0%を超えて含有すると鋼の表面性状および靭性の劣化を招く。したがって、Si含有量は1.0%以下とする。好ましくは0.5%以下含有するとよい。 Si is an element that is effective in deoxidizing and improves the strength of steel. However, if the content exceeds 1.0%, the surface quality and toughness of the steel will deteriorate. Therefore, the Si content is set to 1.0% or less. The content is preferably 0.5% or less.
Mnは鋼の強度を上昇させる元素であり、0.5%以上含有させることでその効果が発現する。しかしながら、2.0%を超えると溶接性が損なわれるとともに合金コストも増大する。したがって、Mn含有量は0.5~2.0%とする。好ましくは0.9%以上含有するか、1.6%以下含有するとよい。 Mn is an element that increases the strength of steel, and its effect is manifested when it is contained in an amount of 0.5% or more. However, if it exceeds 2.0%, weldability will be impaired and the alloy cost will also increase. Therefore, the Mn content is set to 0.5 to 2.0%. Preferably, the content is 0.9% or more, or 1.6% or less.
Pは鋼中の不可避的不純物であり、含有量が0.05%を超えると靭性が劣化する。したがって、P含有量は0.05%以下とする。好ましくは0.02%以下含有するとよい。 P is an unavoidable impurity in steel, and when the content exceeds 0.05%, toughness deteriorates. Therefore, the P content is set to 0.05% or less. The content is preferably 0.02% or less.
Sは鋼中の不可避的不純物であり、含有量が0.05%を超えると靭性が劣化する。したがって、S含有量は0.05%以下とする。好ましくは0.01%以下含有するとよい。 S is an unavoidable impurity in steel, and when the content exceeds 0.05%, toughness deteriorates. Therefore, the S content is set to 0.05% or less. The content is preferably 0.01% or less.
Nbは再結晶温度を上げる元素であり、0.005%以上の含有でその効果が発現する。しかし、0.100%を超えると溶接性が損なわれるとともに合金コストも増大する。したがって、Nb量は0.005~0.100%とする。好ましくは0.010%以上含有するか、0.070%以下含有するとよい。更に好ましくは0.030%以上含有するか、0.050%以下含有するとよい。 Nb is an element that increases the recrystallization temperature, and its effect is manifested when the content is 0.005% or more. However, if it exceeds 0.100%, weldability will be impaired and the alloy cost will also increase. Therefore, the amount of Nb is set to 0.005 to 0.100%. The content is preferably 0.010% or more, or 0.070% or less. More preferably, the content is 0.030% or more, or 0.050% or less.
Tiは結晶粒を微細化させて強度を増加させる元素であり、0.005%以上の含有でその効果が発現する。しかし、0.1%を超えると溶接性が損なわれるとともに合金コストも増大する。したがって、Ti含有量は0.005~0.1%とする。好ましくは0.010%以上含有するか、0.020%以下含有するとよい。 Ti is an element that refines crystal grains and increases strength, and this effect is achieved when the content is 0.005% or more. However, if it exceeds 0.1%, weldability will be impaired and the alloy cost will also increase. Therefore, the Ti content is set to 0.005 to 0.1%. The content is preferably 0.010% or more, or 0.020% or less.
母材の降伏強度は315MPa以上であれば通常の軟鋼に比べて高強度であり薄肉化可能である。降伏強度は高いほど構造部材の板厚を薄くすることができるため上限は設けない。したがって、母材の降伏強度は315MPa以上とした。より好ましくは355MPa以上である。 If the yield strength of the base metal is 315 MPa or more, it is higher in strength than ordinary mild steel and can be made thinner. The higher the yield strength, the thinner the plate thickness of the structural member can be, so no upper limit is set. Therefore, the yield strength of the base material was set to be 315 MPa or more. More preferably it is 355 MPa or more.
残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物とは、鋼の製造過程において、意図せず混入し、除去しきれずに残存する不純物である。
さらに、Feに代えて以下の元素(Cu、Cr、Ni、Mo、Al、V、Ca、B、REM)のうち1種または2種以上を含有してもよい。これらの元素は含有しなくてもよいので、含有量の範囲は0%も含む。
The remainder is Fe and unavoidable impurities. Unavoidable impurities are impurities that are unintentionally mixed into the steel during the manufacturing process and remain without being completely removed.
Furthermore, in place of Fe, one or more of the following elements (Cu, Cr, Ni, Mo, Al, V, Ca, B, REM) may be contained. Since these elements do not need to be contained, the content range also includes 0%.
Cuは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、圧延後の鋼の強度および靭性を向上させる。しかしながら、0.50%を超えて含有すると溶接性および靭性の劣化を引き起こす。したがってCuを含有する場合、Cu含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.30%以下である。 Cu is an element that improves the hardenability of steel, and improves the strength and toughness of steel after rolling. However, if the content exceeds 0.50%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, when containing Cu, the Cu content is 0.50% or less. Preferably it is 0.30% or less.
Crは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、圧延後の鋼の強度および靭性を向上させる。しかしながら、0.50%を超えて含有すると溶接性および靭性の劣化を引き起こす。したがってCrを含有する場合、Cr含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.30%以下含有するとよい。 Cr is an element that improves the hardenability of steel, and improves the strength and toughness of steel after rolling. However, if the content exceeds 0.50%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, when containing Cr, the Cr content should be 0.50% or less. The content is preferably 0.30% or less.
Niは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、圧延後の鋼の強度および靭性を向上させる。しかしながら、1.0%を超えて含有すると溶接性および靭性の劣化を引き起こす。したがってNiを含有する場合、Ni量は1.0%以下とする。好ましくは0.5%以下含有するとよい。 Ni is an element that improves the hardenability of steel, and improves the strength and toughness of steel after rolling. However, if the content exceeds 1.0%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, when Ni is contained, the amount of Ni is 1.0% or less. The content is preferably 0.5% or less.
Moは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、圧延後の鋼の強度および靭性を向上させる。しかしながら、0.50%を超えて含有すると溶接性および靭性の劣化を引き起こす。したがってMoを含有する場合、Mo含有量は0.50%以下とする。好ましくは0.30%以下含有するとよい。 Mo is an element that improves the hardenability of steel, and improves the strength and toughness of steel after rolling. However, if the content exceeds 0.50%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, when Mo is contained, the Mo content is set to 0.50% or less. The content is preferably 0.30% or less.
Alは鋼の脱酸に効果がある元素である。しかしながら、0.30%を超えて含有すると溶接部の靭性の劣化を引き起こす。したがってAlを含有する場合、Al含有量は0.30%以下とする。好ましくは0.10%以下含有するとよい。 Al is an element that is effective in deoxidizing steel. However, if the content exceeds 0.30%, the toughness of the weld zone will deteriorate. Therefore, when containing Al, the Al content should be 0.30% or less. The content is preferably 0.10% or less.
Vは炭窒化物を形成することで鋼の強度を上昇させる。しかしながら、0.40%を超えて含有すると溶接性および靭性の劣化を引き起こす。したがってVを含有する場合、V含有量は0.40%以下とする。好ましくは0.20%以下含有するとよい。 V increases the strength of steel by forming carbonitrides. However, if the content exceeds 0.40%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, when containing V, the V content should be 0.40% or less. The content is preferably 0.20% or less.
Caは溶接熱影響部の組織を微細化し、靭性を向上させる。しかしながら、0.0050%を超えて含有すると粗大な介在物を形成して靭性を劣化させる。したがってCaを含有する場合、Ca含有量は0.0050%以下とする。好ましくは0.0030%以下含有するとよい。 Ca refines the structure of the weld heat affected zone and improves toughness. However, if the content exceeds 0.0050%, coarse inclusions will be formed and the toughness will deteriorate. Therefore, when Ca is contained, the Ca content should be 0.0050% or less. The content is preferably 0.0030% or less.
Bは鋼の焼入れ性を向上させる元素であり、圧延後の鋼の強度および靭性を向上させる。しかしながら、0.0030%を超えて含有すると溶接性および靭性の劣化を引き起こす。したがってBを含有する場合、B含有量は0.0030%以下とする。好ましくは0.002%以下含有するとよい。 B is an element that improves the hardenability of steel, and improves the strength and toughness of steel after rolling. However, if the content exceeds 0.0030%, weldability and toughness will deteriorate. Therefore, when B is contained, the B content should be 0.0030% or less. The content is preferably 0.002% or less.
REMは溶接熱影響部の組織を微細化し、靭性を向上させる。しかしながら、0.010%を超えて含有すると粗大な介在物を形成して靭性を劣化させる。したがってREMを含有する場合、REM含有量は0.010%以下含有するとよい。好ましくは0.005%以下含有するとよい。ここでREMはLaやCe等のランタノイド系希土類元素の含有量の総和とする。 REM refines the structure of the weld heat affected zone and improves toughness. However, if the content exceeds 0.010%, coarse inclusions will be formed and the toughness will deteriorate. Therefore, when REM is contained, the REM content is preferably 0.010% or less. The content is preferably 0.005% or less. Here, REM is the total content of lanthanoid rare earth elements such as La and Ce.
製造方法について説明する。 The manufacturing method will be explained.
本発明で規定するサンドイッチ組み立てとは、母材となる鋼板の片面に上記の化学組成を有する合わせ材を貼り合わせたスラブ2体を、それぞれ合わせ材を内側に配置するように重ね合わせて1体のスラブとして組み立てる方式である。母材となる鋼板の化学組成は特に限定しないが、上記の化学組成を有する鋼板であることが好ましい。このように母材、合わせ材、合わせ材、母材からなるスラブを常法にしたがって加熱し、加熱炉から抽出後に熱間圧延をおこない、圧延クラッド鋼板を製造する。 Sandwich assembly defined in the present invention refers to two slabs made by laminating a laminated material having the above chemical composition on one side of a steel plate as a base material, and stacking them together so that the laminated material is placed on the inside. This method is to assemble it as a slab. Although the chemical composition of the steel plate serving as the base material is not particularly limited, it is preferable that the steel plate has the above-mentioned chemical composition. In this way, the slab consisting of the base material, laminated material, laminated material, and base material is heated in accordance with a conventional method, and after being extracted from the heating furnace, hot rolling is performed to produce a rolled clad steel plate.
仕上温度TFは熱間圧延の最終パスの入口における鋼材表面温度で定義する。本発明者らは、上記で述べた実験をおこなうなかで、サンドイッチ組み立て圧延において、TσとTFを式3で示す関係で熱間圧延したうえで、熱間圧延後のクラッド鋼板のTF~650℃までの平均冷却速度を1℃/s以上となるように製造する。さらに冷却停止温度を650℃未満とするとよい。好ましくは冷却停止温度を600℃未満にするとよい。この場合、熱間圧延後から600℃までの平均冷却速度を1℃/s以上となるように冷却することが好ましい。
TF≧Tσ-50 (℃) (式3)
Tσは、上記式2で得られるσ相析出温度である。
The finishing temperature TF is defined as the steel surface temperature at the entrance of the final pass of hot rolling. While conducting the above-mentioned experiments, the present inventors conducted hot rolling in sandwich assembly rolling with the relationship between Tσ and TF shown in equation 3, and determined that the TF of the clad steel plate after hot rolling was ~650°C. The average cooling rate is 1° C./s or more. Furthermore, it is preferable that the cooling stop temperature is less than 650°C. Preferably, the cooling stop temperature is set to less than 600°C. In this case, it is preferable that the average cooling rate from hot rolling to 600° C. be 1° C./s or more.
TF≧Tσ−50 (℃) (Formula 3)
Tσ is the σ phase precipitation temperature obtained from Equation 2 above.
仕上げ温度TFをTσ-50℃以上と規定した理由は、シグマ相析出温度よりも過冷却された温度で圧延を実施するとその過冷度と圧延中に導入される歪に応じてシグマ相が析出し、圧延後の冷却速度を早くしても耐食性が低下してしまう場合があるためである。サンドイッチ圧延ではステンレス鋼が板厚中央に位置するため、表層の付加的せん断歪やロールによる抜熱の効果が小さくなるとともに鋼材表面温度より合わせ材の温度が高い状態で熱間圧延される。この影響について実験評価した結果、仕上げ温度TFをTσ-50℃以上とすることで耐食性低下が生じないことが明らかになった。 The reason for specifying the finishing temperature TF to be Tσ - 50°C or higher is that if rolling is performed at a temperature that is supercooled below the sigma phase precipitation temperature, the sigma phase will precipitate depending on the degree of supercooling and the strain introduced during rolling. However, even if the cooling rate after rolling is increased, the corrosion resistance may deteriorate. In sandwich rolling, since the stainless steel is located at the center of the plate thickness, the additional shear strain on the surface layer and the effect of heat removal by the rolls are reduced, and hot rolling is performed in a state where the temperature of the laminated material is higher than the surface temperature of the steel material. As a result of experimental evaluation of this effect, it was found that when the finishing temperature TF is set to Tσ-50°C or higher, corrosion resistance does not deteriorate.
TF~650℃までの平均冷却速度を1℃/s以上と規定した理由は、本発明鋼の熱間圧延後の金属組織において、シグマ相などの金属間化合物が析出する温度域がTσ~700℃程度に存在することより、この温度区間の冷却速度を大きくする必要があるためである。板厚が大きなサンドイッチ組み立て方式で熱間圧延されたクラッド鋼板の冷却速度を1℃/s以上とするためには熱間圧延終了後に水冷を施すと良い。板厚が小さい場合は空冷や強制風冷に依っても良い。 The reason why the average cooling rate from TF to 650°C is specified as 1°C/s or more is because the temperature range in which intermetallic compounds such as sigma phase precipitates in the metal structure after hot rolling of the steel of the present invention is Tσ ~ 700°C. This is because the cooling rate in this temperature range needs to be increased since it exists at about .degree. In order to achieve a cooling rate of 1° C./s or more for a clad steel plate hot rolled with a large plate thickness using the sandwich assembly method, it is preferable to perform water cooling after hot rolling. If the plate thickness is small, air cooling or forced air cooling may be used.
冷却停止温度を650℃未満とした理由は、650℃以上で冷却停止した場合は普通鋼の組織が粗大になり、十分な降伏強度が得られないためである。より好ましくは600℃未満である。 The reason why the cooling stop temperature is set to be less than 650°C is that if cooling is stopped at 650°C or higher, the structure of ordinary steel becomes coarse and sufficient yield strength cannot be obtained. More preferably it is less than 600°C.
本発明のクラッド鋼板は、合わせ材である二相ステンレス鋼のシグマ相析出温度に応じて熱間圧延の温度を特定温度以上とし、冷却速度を1℃/s以上に限定することで得られる。したがって、クラッド鋼板の母材としては、普通鋼(炭素鋼)、およびステンレス鋼を除く合金鋼からなる群より1種以上を選択して用いることが出来、特に限定されるものではない。目的用途に応じて適宜選択して使用できる。合金鋼としては、低合金鋼、ニッケル鋼、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼、高速度鋼などが挙げられるがこれらに限定されるものではなく、普通鋼に1種以上の元素を含有した鋼であれば良い。
以上本発明の実施態様の一例で説明したが、本発明は上記実施態様に限定されるものではない。
The clad steel plate of the present invention is obtained by setting the hot rolling temperature to a specific temperature or higher and limiting the cooling rate to 1° C./s or higher depending on the sigma phase precipitation temperature of the duplex stainless steel that is the laminated material. Therefore, the base material of the clad steel plate is not particularly limited and can be selected from the group consisting of ordinary steel (carbon steel) and alloy steel excluding stainless steel. It can be selected and used as appropriate depending on the intended use. Examples of alloy steel include, but are not limited to, low-alloy steel, nickel steel, manganese steel, chromium-molybdenum steel, high-speed steel, etc., and even steel containing one or more elements in ordinary steel. Good.
Although an example of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
以下に実施例について記載する。表1に合わせ材の化学組成、表2に母材となる鋼板の化学組成を示す。なお表1、2に記載されている成分以外はFeおよび不可避的不純物である。また表1に示した成分について含有量が記載されていない部分は不純物レベルであることを示し、REMはランタノイド系希土類元素を意味し、含有量はそれら元素の合計を示している。
また、表1中のシグマ相析出温度は上述の熱力学計算で求めたTσ計算式(式2)を用いて計算した。
Examples are described below. Table 1 shows the chemical composition of the laminated material, and Table 2 shows the chemical composition of the steel plate serving as the base material. Note that components other than those listed in Tables 1 and 2 are Fe and inevitable impurities. Further, for the components shown in Table 1, the parts whose contents are not listed indicate impurity levels, REM means lanthanoid rare earth elements, and the content indicates the total of these elements.
Further, the sigma phase precipitation temperature in Table 1 was calculated using the Tσ calculation formula (Formula 2) obtained by the above-mentioned thermodynamic calculation.
クラッド鋼板は表1に示した化学組成の二相ステンレス鋼を合わせ材とし、母材として表2に示した炭素鋼とし、それらを所定の厚さの素材とし、溶接により母材となる鋼の片面に合わせ材を貼り合わせ、厚さを130mmのスラブとした。その後130mm厚のスラブ2体を、合わせ材を内側にして溶接により組み立て(サンドイッチ組み立て)、260厚のスラブとした。なお、オープン方式として、は上記の合わせ材を張り合わせたスラブを、そのまま熱間圧延用の素材に用いた。 Clad steel plates are made of duplex stainless steel with the chemical composition shown in Table 1, carbon steel shown in Table 2 as the base material, and made of a specified thickness of steel. A laminated material was pasted on one side to form a slab with a thickness of 130 mm. Thereafter, two 130 mm thick slabs were assembled by welding (sandwich assembly) with the laminated material on the inside to form a 260 mm thick slab. In addition, as for the open method, the slab laminated with the above laminated material was used as it was as a raw material for hot rolling.
サンドイッチ組み立て方式の熱間圧延は260mm厚のスラブを1150~1220℃の所定の温度に加熱した後、実験室の2段圧延機によりクラッド鋼板を作成した。熱間圧延条件としては、8~12回の圧下を繰り返し、最終板厚が20~50mmとなるようにTσ以下の圧延の圧下率が0~40%、TFが900~1100℃で仕上圧延を実施し、TF~600℃までの平均冷却速度が0.6~10℃/sで冷却停止温度が670~550℃となるよう冷却し、その後冷却床に移送して冷却した。冷却後に板厚中央部で剥離させ、2枚のクラッド鋼板に分離した。このようにして合わせ材の厚さが3mmで全板厚が10~25mmのクラッド鋼板を得た。この鋼板の一部を用いて1050℃で固溶化熱処理を実施し、熱処理前後の合わせ材表層部の金属組織を評価するためのX線回折用試料と孔食電位測定用試料を採取した。 In hot rolling using the sandwich assembly method, a 260 mm thick slab was heated to a predetermined temperature of 1150 to 1220°C, and then a clad steel plate was produced using a two-high rolling mill in the laboratory. As for the hot rolling conditions, rolling is repeated 8 to 12 times, and finish rolling is performed at a rolling reduction rate of 0 to 40% below Tσ and a TF of 900 to 1100°C so that the final plate thickness is 20 to 50 mm. The sample was cooled to a cooling stop temperature of 670 to 550°C at an average cooling rate of 0.6 to 10°C/s from TF to 600°C, and then transferred to a cooling bed for cooling. After cooling, it was peeled off at the center of the plate thickness and separated into two clad steel plates. In this way, a clad steel plate was obtained in which the thickness of the laminated material was 3 mm and the total plate thickness was 10 to 25 mm. A part of this steel plate was subjected to solution heat treatment at 1050°C, and samples for X-ray diffraction and pitting potential measurement were collected to evaluate the metal structure of the surface layer of the laminated material before and after the heat treatment.
合わせ材の表面のミクロ歪の測定は鋼材の表皮下0.3mmの面を試験片加工の歪が残らないようにエメリー紙による湿式研磨と電解研磨によって仕上げた2.5mmtx20wx25LのX線回折用試料を採取し、CuKαの線源を用いたX線回折測定をおこなって、フェライト相とオーステナイト相の回折プロファイルを測定し、固溶化熱処理を施す前後(AとB)の鋼材についてのそれぞれの半価幅データより固溶化熱処理前の試料Aの両相のミクロ歪を求めた。このうち、フェライト相のミクロ歪の値を表3に示した。 The micro-strain on the surface of the laminated material was measured using a 2.5 mm x 20 w x 25 L X-ray diffraction sample, which was finished by wet polishing with emery paper and electrolytic polishing on the surface 0.3 mm below the surface of the steel material so that no distortion from test piece processing remained. was sampled and subjected to X-ray diffraction measurement using a CuKα radiation source to measure the diffraction profiles of the ferrite phase and austenite phase, and calculate the half values of each steel material before and after solution heat treatment (A and B). The microstrain of both phases of sample A before solution heat treatment was determined from the width data. Among these, the microstrain values of the ferrite phase are shown in Table 3.
合わせ材の表面硬度測定は鋼材の表皮下0.3mmの面に対してビッカース荷重5kgfの条件にて実施した。固溶化熱処理を施す前後の鋼材(即ち固溶化熱処理をしていない試料Aと固溶化熱処理をした試料B)についてそれぞれn=3で測定し、平均値を求め、その平均値の比(=試料Aの硬度/試料Bの硬度)の値を表3に示した。 The surface hardness of the laminated material was measured at a surface 0.3 mm below the skin of the steel material under a Vickers load of 5 kgf. The steel materials before and after solution heat treatment (i.e., sample A without solution heat treatment and sample B with solution heat treatment) were measured at n = 3, respectively, the average value was determined, and the ratio of the average values (= sample Table 3 shows the values of hardness of sample A/hardness of sample B.
合わせ材の孔食電位測定は鋼材の表皮下0.3mmの面に対してJIS G0577に定められた方法に准じて80℃-1モルNaCl溶液中で分極をおこない、電流密度が100μA/cm2に対応する電位(VC’100)を測定した。固溶化熱処理を施す前後の鋼材(即ち固溶化熱処理をしていない試料Aと固溶化熱処理をした試料B)についてそれぞれn=3で測定し、平均値を求めその試料の孔食電位とした。その試料Aと試料Bの孔食電位およびその差を表3に示した。試料Aの孔食電位が0.3V以上であり、さらに固溶化熱処理材の電位に対するクラッド鋼板の電位の差(試料Aと試料Bの孔食電位の差)が0.1V以下のものを合格とした。 To measure the pitting corrosion potential of the laminated material, polarization was performed on a surface 0.3 mm below the skin of the steel material in a 1 molar NaCl solution at 80°C in accordance with the method specified in JIS G0577, and the current density was 100 μA/cm2. The potential (VC'100) corresponding to was measured. Steel materials before and after solution heat treatment (i.e., sample A without solution heat treatment and sample B with solution heat treatment) were measured at n = 3, and the average value was determined and used as the pitting potential of that sample. The pitting corrosion potentials of Sample A and Sample B and the difference therebetween are shown in Table 3. The pitting potential of sample A is 0.3V or more, and the difference in potential of the clad steel plate with respect to the potential of the solution heat treated material (difference in pitting potential between sample A and sample B) is 0.1V or less. And so.
母材の強度は厚さの1/4部より板厚5~10mmのJIS13号B試験片を採取し、JIS Z 2247に定められた方法に準じて引張試験を実施して求めた。それぞれn=3で測定し、降伏強度平均値を求めた。その平均値を表3に示した。降伏強度が315MPa以上を合格とした。 The strength of the base material was determined by taking a JIS No. 13 B test piece with a thickness of 5 to 10 mm from 1/4 part of the thickness and conducting a tensile test according to the method specified in JIS Z 2247. Each sample was measured with n=3, and the average value of yield strength was determined. The average values are shown in Table 3. A yield strength of 315 MPa or more was considered to be a pass.
表3に示す実施例は、表1に示した鋼を合わせ材とし、表2に示した鋼を母材とし、サンドイッチ方式で組み立て熱間圧延したクラッド鋼板の合わせ材に対する実施例をまとめた。
このように本発明の実施例となるクラッド鋼板は合わせ材の表面硬度が大きく、耐食性は固溶化熱処理材と比べてその差が0.1V以下であり遜色がないことが確認された。なお、比較例23と比較例27はオープンサンド方式で圧延したため、ロール接触による抜熱やロール冷却水により合わせ材表層の温度が低下した状態で圧延されている。そのため、合わせ材表層のミクロ歪が大きくなり、σ相析出が促進されたことによって耐食性が固溶化熱処理材と比べて0.1V以上となった。また、比較例31は、合わせ材IがMoの下限値を外れ、その結果、耐食性が固溶化熱処理材と比べ差異が0.1V以下であるものの、固溶化熱処理を施す前後の鋼材の耐食性は0.3V未満であり劣位な耐食性であった。
The examples shown in Table 3 are examples of laminated materials of clad steel plates assembled and hot rolled in a sandwich method using the steels shown in Table 1 as the laminated materials and the steels shown in Table 2 as the base materials.
As described above, it was confirmed that the clad steel plate according to the embodiment of the present invention has a high surface hardness of the laminated material, and its corrosion resistance is comparable to that of the solution heat-treated material, with a difference of 0.1 V or less. Note that Comparative Example 23 and Comparative Example 27 were rolled using an open sand method, and thus were rolled in a state where the temperature of the surface layer of the laminated material was lowered by heat removal due to roll contact and roll cooling water. Therefore, the microstrain in the surface layer of the composite material increased, and σ phase precipitation was promoted, resulting in corrosion resistance of 0.1 V or more compared to the solution heat treated material. Furthermore, in Comparative Example 31, the laminated material I exceeds the lower limit of Mo, and as a result, although the difference in corrosion resistance is 0.1 V or less compared to the solution heat treated material, the corrosion resistance of the steel material before and after solution heat treatment is It was less than 0.3V and had poor corrosion resistance.
本発明は、強度と耐食性を両立させたことにより、海水淡水化機器、輸送船のタンク類、各種容器等などあらゆる産業機器や構造物用として利用することができる。 Since the present invention has both strength and corrosion resistance, it can be used for all kinds of industrial equipment and structures such as seawater desalination equipment, tanks of transport ships, and various containers.
Claims (3)
前記母材となる鋼板の化学組成が、質量%で、
C:0.03~0.15%、
Si:1.0%以下、
Mn:0.5~2.0%、
P:0.05%以下、
S:0.05%以下、
Nb:0.005~0.10%、
Ti:0.005~0.10%、
Cu:0~0.50%、
Cr:0~0.50%、
Ni:0~1.0%、
Mo:0~0.50%、
Al:0~0.30%、
V:0~0.40%、
Ca:0~0.0050%、
B:0~0.0030%、
REM:0~0.010%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
前記母材の降伏強度が315MPa以上であって、
前記合わせ材の化学組成が、質量%で、
C:0.03%以下、
Si:0.05~1.00%、
Mn:0.1~4.0%、
P:0.05%以下、
S:0.005%以下、
Cr:20.0~28.0%、
Ni:4.0~8.0%、
Mo:2.5%超~5.0%、
酸素:0.001~0.006%、
N:0.08~0.30%、
W:0~1.50%、
Co:0~1.00%、
Cu:0~3.0%、
V:0~1.00%、
Nb:0~0.20%、
Ta:0~0.20%、
Ti:0~0.030%、
Zr:0~0.050%、
Hf:0~0.10%、
B:0~0.0050%、
Al:0~0.050%、
Ca:0~0.0050%、
Mg:0~0.0050%、
REM:0~0.10%、
Sn:0~0.10%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物であり、
前記合わせ材が、
式4で求められるPREWが35以上45以下であり、
式2で求められるσ相析出温度Tσ(℃)が950℃以上1100℃以下であり、
合わせ材の表面硬度が固溶化熱処理状態の1.3倍以下の値であり、
そのフェライト相のミクロ歪εαが式1で求められるεmax以下であることを特徴とするクラッド鋼板。
εmax=0.0035-Tσ×2.63×10-6 (式1)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)×(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (式2)
PREW=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N (式4)
ただし、式1、式2、式4における各元素記号は、前記合わせ材における当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。 A clad steel plate in which one side of a base steel plate is clad with a laminated material,
The chemical composition of the steel plate serving as the base material is in mass%,
C: 0.03-0.15%,
Si: 1.0% or less,
Mn: 0.5-2.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.05% or less,
Nb: 0.005-0.10%,
Ti: 0.005 to 0.10%,
Cu: 0 to 0.50%,
Cr: 0 to 0.50%,
Ni: 0-1.0%,
Mo: 0 to 0.50%,
Al: 0-0.30%,
V: 0 to 0.40%,
Ca: 0-0.0050%,
B: 0 to 0.0030%,
REM: Contains 0 to 0.010%,
The remainder consists of Fe and unavoidable impurities,
The yield strength of the base material is 315 MPa or more,
The chemical composition of the laminated material is in mass%,
C: 0.03% or less,
Si: 0.05-1.00%,
Mn: 0.1 to 4.0%,
P: 0.05% or less,
S: 0.005% or less,
Cr: 20.0-28.0%,
Ni: 4.0 to 8.0%,
Mo: more than 2.5% to 5.0%,
Oxygen: 0.001-0.006%,
N: 0.08-0.30%,
W: 0-1.50%,
Co: 0-1.00%,
Cu: 0-3.0%,
V: 0-1.00%,
Nb: 0 to 0.20%,
Ta: 0 to 0.20%,
Ti: 0 to 0.030%,
Zr: 0 to 0.050%,
Hf: 0-0.10%,
B: 0 to 0.0050%,
Al: 0 to 0.050%,
Ca: 0-0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%,
REM: 0-0.10%,
Contains Sn: 0 to 0.10%,
The remainder is Fe and unavoidable impurities,
The laminated material is
PREW determined by formula 4 is 35 or more and 45 or less,
The σ phase precipitation temperature Tσ (°C) determined by Formula 2 is 950°C or more and 1100°C or less,
The surface hardness of the laminated material is 1.3 times or less that of the solution heat treated state,
A clad steel sheet characterized in that the microstrain εα of the ferrite phase is equal to or less than ε max determined by Equation 1.
ε max =0.0035−Tσ×2.63×10 −6 (Formula 1)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)×(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (Formula 2)
PREW=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N (Formula 4)
However, each element symbol in Formula 1, Formula 2, and Formula 4 indicates the content (mass%) of the element in the composite material, and if it is not contained, 0 is substituted.
請求項1に記載の化学組成を有する合わせ材を、請求項1に記載の化学組成を有する母材となる鋼板の片面に貼り合わせたスラブ2体を、前記合わせ材が内側に配置するように重ね合わせて一体のスラブとするサンドイッチ組み立てによるクラッド鋼板の製造方法であって、
式3を満足する仕上温度TFとなる熱間圧延をおこない、
その後TFから650℃まで平均冷却速度を1℃/s以上で冷却することを特徴とするクラッド鋼板の製造方法。
TF≧Tσ-50 (℃) (式3)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)×(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (式2)
ただし、式2における各元素記号は、前記合わせ材における当該元素の含有量(質量%)を示し、含有しない場合は0を代入する。 A method for manufacturing a clad steel plate according to claim 1, comprising:
Two slabs in which a laminated material having the chemical composition according to claim 1 is bonded to one side of a steel plate serving as a base material having the chemical composition according to claim 1 , such that the laminated material is placed inside. A method for manufacturing a clad steel plate by sandwich assembly in which the slabs are stacked together to form an integral slab, the method comprising:
Perform hot rolling to achieve a finishing temperature TF that satisfies formula 3,
A method for manufacturing a clad steel sheet, which comprises cooling from TF to 650°C at an average cooling rate of 1°C/s or more.
TF≧Tσ−50 (℃) (Formula 3)
Tσ=4Cr+25Ni+71(Mo+W)-11.4(Mo-1.3)×(Mo-1.3)+5Si-6Mn-30N+569(℃) (Formula 2)
However, each element symbol in Formula 2 indicates the content (mass %) of the element in the composite material, and if it is not contained, 0 is substituted.
前記冷却の冷却停止温度が650℃未満であることを特徴とする請求項2に記載のクラッド鋼板の製造方法。 In the production of the sandwich assembled cladding,
The method for manufacturing a clad steel sheet according to claim 2, wherein the cooling stop temperature of the cooling is less than 650°C.
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