JP7727197B2 - Austenitic stainless steel section and method for manufacturing same - Google Patents
Austenitic stainless steel section and method for manufacturing sameInfo
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Description
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an austenitic stainless steel section and a manufacturing method thereof.
ステンレス鋼は、優れた耐食性を有する。このため、ステンレス鋼形鋼は、水処理施設といった社会インフラ設備用の構造用材料として、使用されている。 Stainless steel has excellent corrosion resistance. For this reason, stainless steel sections are used as structural materials for social infrastructure facilities such as water treatment plants.
ステンレス鋼形鋼では、通常、非特許文献1に記載されるようなNo.1仕上げと呼ばれる表面処理が施される。No.1仕上げは、熱処理および酸洗等の表面処理を行うことをいい、No.1仕上げを行うことで、銀白色の美観を有するステンレス鋼形鋼が得られる。 Stainless steel sections are usually subjected to a surface treatment called No. 1 finish, as described in Non-Patent Document 1. No. 1 finish refers to surface treatments such as heat treatment and pickling, and No. 1 finish results in stainless steel sections with a beautiful silvery-white appearance.
しかしながら、本発明者らの検討の結果、No.1仕上げによりオーステナイト系ステンレス鋼形鋼を製造する場合、表面光沢が低下し、意匠性が悪くなる場合があることが分かった。一方、表面光沢を高めるために、表面を機械研磨することも考えられるが、形鋼の形状に合わせた研磨が必要になる。この場合、一方向の研磨となり、研磨方向とそれ以外の方向とで表面光沢度の差が大きくなってしまう。このため、表面光沢の異方性が大きくなり、却って意匠性が低下するという課題がある。 However, as a result of research by the inventors, it was found that when austenitic stainless steel sections are manufactured using the No. 1 finish, the surface gloss decreases, which can lead to poor design. While mechanical polishing of the surface could be considered to increase surface gloss, this requires polishing to match the shape of the section steel. In this case, polishing is performed in one direction, resulting in a large difference in surface gloss between the polishing direction and other directions. This increases the anisotropy of the surface gloss, which in turn leads to a problem of poor design.
本発明は、上記の課題を解決し、高い表面光沢度を有し、表面光沢の異方性が少ないオーステナイト系ステンレス鋼形鋼を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems and provide an austenitic stainless steel section with high surface gloss and little anisotropy in surface gloss.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、下記のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼およびその製造方法を要旨とする。 The present invention was made to solve the above problems, and is summarized as follows: The austenitic stainless steel section and its manufacturing method.
(1)長手方向に延び、前記長手方向に平行な平面を有するオーステナイト系ステンレス鋼形鋼であって、
前記平面においてJIS Z 8741:1997で規定されるGs(60°)での鏡面光沢度を測定する場合に、前記長手方向の鏡面光沢度L1、および前記長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2が10以上であり、L1とL2との関係が、下記(i)式を満足し、
前記平面の表面におけるビッカース硬さHSと、前記表面に垂直な断面の厚さ中央位置におけるビッカース硬さHCとの関係が、下記(ii)式を満足する、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼。
|L1-L2|≦5 ・・・(i)
30≦HS-HC≦150 ・・・(ii)
但し、上記(ii)式中のHSおよびHCは、試験力を1kgfとした場合の硬さ(HV1)である。
(1) An austenitic stainless steel section extending in a longitudinal direction and having a plane parallel to the longitudinal direction,
When the specular gloss is measured on the flat surface at Gs (60°) as defined in JIS Z 8741:1997, the specular gloss L1 in the longitudinal direction and the specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction are 10 or more, and the relationship between L1 and L2 satisfies the following formula (i):
The relationship between the Vickers hardness HS on the surface of the plane and the Vickers hardness HC at the center of the thickness of a cross section perpendicular to the surface satisfies the following formula (ii):
|L 1 -L 2 |≦5...(i)
30≦HS-HC≦150...(ii)
However, HS and HC in the above formula (ii) are hardness (HV1) when the test force is 1 kgf.
(2)35℃で、5wt%のNaCl溶液を2h噴霧した後に、60℃、相対湿度30%の乾燥雰囲気中で4h保持し、50℃、相対湿度95%の湿潤雰囲気中で2h保持するサイクルを1サイクルとする、乾湿繰り返し試験を9サイクル行い、9サイクル経過後の表面において、JIS Z 2371:2015で規定されるレイティングナンバーが8以上である、上記(1)に記載のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼。 (2) An austenitic stainless steel section as described in (1) above, in which a dry-wet cycle test is carried out for nine cycles, in which one cycle consists of spraying a 5 wt% NaCl solution at 35°C for two hours, then holding in a dry atmosphere at 60°C and a relative humidity of 30% for four hours, and then holding in a wet atmosphere at 50°C and a relative humidity of 95% for two hours, and the surface after nine cycles has a rating number of 8 or higher as specified in JIS Z 2371:2015.
(3)上記(1)に記載のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法であって、
熱間加工工程と、焼鈍工程と、脱スケール工程とを備え、
前記脱スケール工程において、金属および/またはセラミックからなり、平均粒径が50~300μmの投射材を1.5~6.0vol.%の割合で水と混合したスラリーを、インペラーまたは空気圧で投射するブラスト処理を行なう、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法。
(3) A method for producing an austenitic stainless steel section according to (1) above,
The method includes a hot working step, an annealing step, and a descaling step,
In the descaling step, a blasting treatment is carried out in which a slurry of blasting material made of metal and/or ceramic and having an average particle size of 50 to 300 μm mixed with water in a ratio of 1.5 to 6.0 vol. % is blasted by an impeller or air pressure.
(4)上記(2)に記載のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法であって、
前記焼鈍工程において、ガスバーナー炉を用い、燃焼ガスの空燃比が1.0超、水蒸気量が12vol.%以上である炉内雰囲気で、鋼の表面温度が1100~1300℃となるように5~30分間保持する、上記(3)に記載のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法。
(4) A method for producing an austenitic stainless steel section according to (2) above,
The method for producing an austenitic stainless steel section according to (3) above, wherein the annealing step uses a gas burner furnace and maintains the steel for 5 to 30 minutes in a furnace atmosphere in which the air-fuel ratio of the combustion gas is greater than 1.0 and the amount of water vapor is 12 vol. % or more so that the surface temperature of the steel reaches 1100 to 1300°C.
本発明によれば、高い表面光沢度を有し、表面光沢の異方性が少ないオーステナイト系ステンレス鋼形鋼を得ることができる。 The present invention makes it possible to obtain austenitic stainless steel sections with high surface gloss and little anisotropy in surface gloss.
本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の表面光沢およびその他の特性について検討を行い、以下の(a)~(e)の知見を得た。 The inventors have investigated the surface gloss and other properties of austenitic stainless steel sections and have discovered the following (a) to (e):
(a)オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造では、金属組織を制御するため、焼鈍工程が行われる。焼鈍工程は、大気雰囲気中で、材料温度として1000~1100℃の熱処理を行う工程である。この焼鈍工程では、鋼の表面に強固な酸化スケールが形成することから、脱スケールを行うために、例えば、鋼粒子を投射材としたショットブラストを行った上で、弗化水素酸を含む酸を用い、酸洗処理を行う。この、焼鈍工程から酸洗処理を行う一連の工程が、No.1仕上げと呼ばれる処理である。 (a) In the production of austenitic stainless steel sections, an annealing process is carried out to control the metal structure. The annealing process involves heat treatment in an air atmosphere at a material temperature of 1000-1100°C. During this annealing process, a strong oxide scale forms on the steel surface. To remove the scale, for example, shot blasting is performed using steel particles as projectiles, followed by pickling using an acid containing hydrofluoric acid. This series of processes from the annealing process to the pickling process is known as No. 1 finishing.
そして、上述したNo.1仕上げでオーステナイト系ステンレス鋼形鋼を製造した場合、十分な表面光沢が失われる。本発明者らは、この原因がCr欠乏層であることを明らかにした。 When austenitic stainless steel sections are manufactured using the No. 1 finish described above, they lose sufficient surface gloss. The inventors have determined that this is due to the Cr-depleted layer.
(b)オーステナイト系ステンレス鋼を焼鈍すると、鋼中のCrが優先的に酸化され、Cr酸化物が多く含まれる酸化スケール、いわゆるクロミアスケールが形成する。その一方、クロミアスケールの直下の鋼板母材では、Cr含有量が低下したCr欠乏層が形成する。このCr欠乏層は、スケールが除去された後、表面に露出する。そして、続く酸洗工程で、Cr欠乏層が優先的に溶解することで、表面に凹凸を形成させ、表面光沢を低下させる。 (b) When austenitic stainless steel is annealed, the Cr in the steel is preferentially oxidized, forming an oxide scale containing a large amount of Cr oxide, known as chromia scale. Meanwhile, a Cr-depleted layer with a reduced Cr content forms in the base steel directly below the chromia scale. This Cr-depleted layer is exposed on the surface after the scale is removed. Then, in the subsequent pickling process, the Cr-depleted layer dissolves preferentially, forming irregularities on the surface and reducing the surface gloss.
(c)そこで、本発明者らは、酸洗をせずに、脱スケールを行うことを検討した。そして、酸洗をせずに脱スケールを行うために、所定の平均粒径の投射材と水との混合物であるスラリーを投射するブラスト処理が有効であることを明らかにした。これにより、酸洗を行わずに、十分脱スケールを行うことができるため、Cr欠乏層の優先的な溶解を抑制できる。 (c) Therefore, the inventors investigated descaling without pickling. They found that blasting, in which a slurry made of a mixture of water and blasting material with a predetermined average particle size is blasted, is effective for descaling without pickling. This allows for sufficient descaling without pickling, thereby suppressing preferential dissolution of the Cr-depleted layer.
(d)また、スラリーを投射するブラスト処理では、表面硬さを適度に高くすることができる。これにより、耐傷つき性を向上させ、長期使用時での外観の劣化を抑制できる。さらに、表面に残留圧縮応力を付与することができ、耐SCC性を良好にすることができる。一方、鋼粒子を用いたショットブラストを実施した場合に比べて、過度に表面硬さが上昇することがないため、加工性の過度な低下を防止できる。 (d) Furthermore, blasting, which involves projecting a slurry, can moderately increase the surface hardness. This improves scratch resistance and suppresses deterioration of appearance over long-term use. Furthermore, residual compressive stress can be imparted to the surface, improving SCC resistance. Meanwhile, compared to shot blasting using steel particles, the surface hardness does not increase excessively, preventing excessive deterioration in workability.
(e)さらに、脱スケール後にも、Cr欠乏層が残存している場合、耐食性の観点からも望ましくない。このため、本発明者らは、焼鈍雰囲気を制御することで、FeとCrとの混合酸化物を含むスケールを形成させるのが望ましいことも明らかにした。 (e) Furthermore, if a Cr-deficient layer remains even after descaling, this is undesirable from the standpoint of corrosion resistance. For this reason, the inventors have also determined that it is desirable to form a scale containing mixed oxides of Fe and Cr by controlling the annealing atmosphere.
本発明の一実施形態は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の各要件について詳しく説明する。 One embodiment of the present invention has been made based on the above findings. Below, we will explain in detail each requirement of the austenitic stainless steel section steel of this embodiment.
1.オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の形状
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼は、長手方向に延び、長手方向に平行な平面を有するオーステナイト系ステンレス鋼形鋼であればよい。なお、形鋼としては、通常、山形鋼(アングル)、溝形鋼(チャンネル)、H形鋼などの異形断面の長尺材が一般的である。
1. Shape of Austenitic Stainless Steel Section The austenitic stainless steel section of this embodiment may be any austenitic stainless steel section that extends in the longitudinal direction and has a flat surface parallel to the longitudinal direction. Typical examples of such section steel include long steel members with irregular cross sections, such as angle steel, channel steel, and H-shaped steel.
2.オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の種類
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の鋼種は、JIS G 4317:2013または、ASTM A276で定められている種類であれば、特に限定されない。例えば、JISでは、SUS304、SUS304L、ASTM304L、SUS316、SUS316Lといった種類のオーステナイト系ステンレス鋼であるのが望ましい。また、ASTMでは、Type304、Type304L、Type316、Type3016Lといった種類のオーステナイト系ステンレス鋼であるのが望ましい。なお、以下で、鋼中に含まれる各元素の含有量の好ましい範囲を説明する。以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
2. Types of Austenitic Stainless Steel Sections The steel type of the austenitic stainless steel section of this embodiment is not particularly limited as long as it is a type specified in JIS G 4317:2013 or ASTM A276. For example, in JIS, austenitic stainless steel types such as SUS304, SUS304L, ASTM304L, SUS316, and SUS316L are desirable. In ASTM, austenitic stainless steel types such as Type 304, Type 304L, Type 316, and Type 3016L are desirable. The preferred ranges for the content of each element contained in the steel are described below. In the following description, "%" in the content means "mass %."
C:0.01~0.15%
C(炭素)は、ステンレス鋼の強度を高めるとともに、金属組織としてのオーステナイトの安定度を調整するために有効である。目的とする強度と金属組織に応じて含有量を調整するが、過剰にC含有量を低減すると、精錬コストが嵩む。このため、C含有量は、0.01%以上とするのが好ましい。しかしながら、Cを過剰に含有させると、金属組織中に炭化物が晶出して耐食性を損なう恐れがある。このため、C含有量は、0.15%以下とするのが好ましく、0.08%以下とするのがより好ましい。
C: 0.01-0.15%
C (carbon) is effective in increasing the strength of stainless steel and adjusting the stability of austenite as a metal structure. The content is adjusted depending on the target strength and metal structure, but excessive reduction of the C content increases refining costs. For this reason, the C content is preferably 0.01% or more. However, excessive C content may cause carbides to crystallize in the metal structure, impairing corrosion resistance. For this reason, the C content is preferably 0.15% or less, and more preferably 0.08% or less.
Si:0.2~1.5%
Si(珪素)は、主に、ステンレス鋼の強度を調整するために使用される元素である。このため、Si含有量は、0.2%以上とするのが好ましい。しかしながら、Siを過剰に含有させると、鋼が過度に硬化して材料の靭性を損なうおそれがある。このため、Si含有量は、1.5%以下とするのが好ましく、1.0%以下とするのがより好ましい。
Si: 0.2-1.5%
Silicon (Si) is an element primarily used to adjust the strength of stainless steel. Therefore, the Si content is preferably 0.2% or more. However, excessive Si content can cause the steel to become excessively hard, potentially impairing the toughness of the material. Therefore, the Si content is preferably 1.5% or less, and more preferably 1.0% or less.
Mn:0.5~2.5%
Mn(マンガン)は、ステンレス鋼を固溶強化させるとともに、金属組織としてのオーステナイト安定度を調整するために使用される元素である。このため、Mn含有量は、0.5%以上とするのが好ましい。しかしながら、Mnを過剰に含有させると、配合コストの上昇を招く他、不純物元素であるSと粗大な化合物を形成する恐れがある。このため、Mn含有量は、2.5%以下とするのが好ましく、2.0%以下とするのがより好ましい。
Mn: 0.5-2.5%
Mn (manganese) is an element used to solid-solution strengthen stainless steel and adjust the austenite stability of the metal structure. Therefore, the Mn content is preferably 0.5% or more. However, excessive Mn content not only increases the compounding cost but also may form coarse compounds with the impurity element S. Therefore, the Mn content is preferably 2.5% or less, and more preferably 2.0% or less.
P:0.045%以下
P(リン)は、鋼中に含まれる不純物元素である。そして、P含有量が過剰になると、粒界に偏析して熱間での粒界強度を損なう恐れがあるが、P含有量を過剰に低減すると、精錬コストが嵩むため、P含有量は、0.045%以下とするのが好ましい。
P: 0.045% or less P (phosphorus) is an impurity element contained in steel. If the P content is excessive, it may segregate at grain boundaries and impair grain boundary strength during hot working. However, if the P content is excessively reduced, refining costs increase. Therefore, the P content is preferably 0.045% or less.
S:0.03%以下
S(硫黄)は、鋼中に含まれる不純物元素である。そして、S含有量が過剰になると、Mn等と化合物を形成して粗大な介在物を形成する恐れがあるが、S含有量を過剰に低減すると、精錬コストが嵩むため、S含有量は、0.03%以下とするのが好ましい。
S: 0.03% or less S (sulfur) is an impurity element contained in steel. If the S content is excessive, it may form compounds with Mn and the like to form coarse inclusions. However, if the S content is excessively reduced, the refining cost increases. Therefore, the S content is preferably 0.03% or less.
Ni:8~22%
Ni(ニッケル)は、ステンレス鋼を固溶強化するとともに、金属組織としてのオーステナイト相を安定化する目的で使用される。このため、Ni含有量は、8%以上とするのが好ましい。しかしながら、Niを過剰に含有させると、配合コストの上昇を招く。このため、Ni含有量は、22%以下とするのが好ましく、15%以下とするのがより好ましい。
Ni: 8 to 22%
Ni (nickel) is used to strengthen the solid solution of stainless steel and to stabilize the austenite phase as a metal structure. For this reason, the Ni content is preferably 8% or more. However, excessive Ni content increases the compounding cost. For this reason, the Ni content is preferably 22% or less, and more preferably 15% or less.
Cr:16~26%
Cr(クロム)は、ステンレス鋼を固溶強化するとともに、耐食性を高める効果を有する。このため、Cr含有量は、16%以上とするのが好ましい。しかしながら、Crを過剰に含有させると、配合コストの上昇を招く。このため、Cr含有量は、26%以下とするのが好ましく、20%以下とするのがより好ましい。
Cr: 16 to 26%
Cr (chromium) has the effect of solid solution strengthening stainless steel and increasing corrosion resistance. Therefore, the Cr content is preferably 16% or more. However, excessive Cr content increases the compounding cost. Therefore, the Cr content is preferably 26% or less, and more preferably 20% or less.
Mo:0~3.0%
Mo(モリブデン)は、ステンレス鋼を固溶強化するとともに、塩水環境に晒されたオーステナイト系ステンレス鋼に発生する孔食の発生を抑制する効果を有する。このため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Moを過剰に含有させると、配合コストの上昇を招く。このため、Mo含有量は、3.0%以下とするのが好ましい。一方、上記効果を得るためには、Mo含有量は、2.0%以上とするのが好ましい。
Mo: 0 to 3.0%
Mo (molybdenum) strengthens stainless steel through solid solution and has the effect of suppressing the occurrence of pitting corrosion that occurs in austenitic stainless steel exposed to a saltwater environment. Therefore, it may be added as needed. However, excessive Mo content increases the compounding cost. For this reason, the Mo content is preferably 3.0% or less. On the other hand, to obtain the above effect, the Mo content is preferably 2.0% or more.
その他、Cu、N、Alが含有される場合がある。Cuは、スクラップを原料に使用した場合に含有される場合があり、Cu含有量は、0.75%以下とするのが好ましい。また、Nは、強度調整を目的として、含有される場合があり、N含有量は、0.10%以下とするのが好ましい。Alは、脱酸剤として使用されるため、含有される場合があり、Al含有量は、0.03%以下とするのが好ましい。 Other elements may be contained: Cu, N, and Al. Cu may be contained when scrap is used as the raw material, and the Cu content is preferably 0.75% or less. N may be contained for the purpose of adjusting strength, and the N content is preferably 0.10% or less. Al may be contained as it is used as a deoxidizer, and the Al content is preferably 0.03% or less.
上述した元素を含み、残部は、Feおよび不純物であるのが好ましい。ここで「不純物」とは、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。総量で0.5%以下であれば問題の無いレベルである。 It preferably contains the above elements, with the balance being Fe and impurities. Here, "impurities" refers to components that are mixed in during the industrial production of austenitic stainless steel sections due to various factors in the raw materials, such as ore and scrap, and the manufacturing process, and are acceptable within a range that does not adversely affect this embodiment. A total amount of 0.5% or less is considered to be at a level that does not cause any problems.
3.鏡面光沢度
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼においては、下記記載の鏡面光沢度のL1およびL2を以下の範囲に制御する。
3. Specular Glossiness In the austenitic stainless steel section of this embodiment, the specular glossiness L1 and L2 described below are controlled within the following ranges.
長手方向に平行な平面において、長手方向の鏡面光沢度L1は10以上とする。長手方向の鏡面光沢度L1が10未満であると、意匠性の観点から望ましくない。また、表面性状が不良になり、腐食が生じやすくなる。このため、長手方向の鏡面光沢度L1は10以上とする。長手方向の鏡面光沢度L1は、12以上とするのが好ましい。長手方向の鏡面光沢度L1の上限は特に限定されないが、防眩性の観点から、50以下とするのが好ましく、30以下とするのがより好ましい。 In a plane parallel to the longitudinal direction, the longitudinal specular gloss L1 is 10 or more. If the longitudinal specular gloss L1 is less than 10, this is undesirable from the viewpoint of design. Furthermore, the surface quality will be poor and corrosion will be more likely to occur. For this reason, the longitudinal specular gloss L1 is 10 or more. The longitudinal specular gloss L1 is preferably 12 or more. There is no particular upper limit to the longitudinal specular gloss L1 , but from the viewpoint of antiglare properties, it is preferably 50 or less, and more preferably 30 or less.
同様に、長手方向に平行な平面において、長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2は10以上とする。長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2が10未満であると、意匠性の観点から望ましくない。また、表面性状が不良になり、腐食が生じやすくなる。このため、長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2は10以上とする。長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2は、12以上とするのが好ましい。長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2の上限は特に限定されないが、防眩性の観点から、50以下とするのが好ましく、30以下とするのがより好ましい。 Similarly, in a plane parallel to the longitudinal direction, the specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction is set to 10 or more. If the specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction is less than 10, this is undesirable from the viewpoint of design. Furthermore, the surface quality will be poor and corrosion will be more likely to occur. For this reason, the specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction is set to 10 or more. The specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction is preferably set to 12 or more. There is no particular upper limit to the specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction, but from the viewpoint of antiglare properties, it is preferably set to 50 or less, and more preferably 30 or less.
さらに、長手方向に平行な平面において、上述したL1とL2との関係が、下記(i)式を満足する。
|L1-L2|≦5 ・・・(i)
Furthermore, in a plane parallel to the longitudinal direction, the relationship between L1 and L2 satisfies the following formula (i).
|L 1 -L 2 |≦5...(i)
L1とL2との差の絶対値である、(i)式左辺値が5を超えると、方向の違いによる表面光沢の差が大きくなる。すなわち、光沢の異方性が生じ、方向によって、光沢の違いが出てしまう結果、意匠性が低下する。このため、(i)式左辺値は、5以下とする。(i)式左辺値は、3以下とするのが好ましい。 If the value of the left side of equation (i), which is the absolute value of the difference between L1 and L2 , exceeds 5, the difference in surface gloss depending on the direction becomes large. In other words, anisotropy of gloss occurs, and as a result, the gloss differs depending on the direction, resulting in a decrease in designability. For this reason, the value of the left side of equation (i) is set to 5 or less. It is preferable that the value of the left side of equation (i) is set to 3 or less.
なお、鏡面光沢度は、JIS Z 8741:1997で規定されており、上述した鏡面光沢度L1およびL2は、光沢計で測定する。光沢計は、例えば、スガ試験機株式会社製のグロスメータ―GM-1を使用すればよい。本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼では、入射角を60°とした60°鏡面光沢度であるGs(60°)を、鏡面光沢度の指標とする。 The specular gloss is specified in JIS Z 8741:1997, and the specular glosses L1 and L2 are measured using a gloss meter. For example, a gloss meter GM-1 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. may be used as the gloss meter. In the austenitic stainless steel section of this embodiment, the 60° specular gloss, Gs(60°), at an incident angle of 60°, is used as an index of specular gloss.
4.ビッカース硬さ
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼は、以下の位置におけるビッカース硬さを制御する。具体的には、長手方向に平行な平面の表面におけるビッカース硬さHSと、上記表面に垂直な断面の厚さ中央位置におけるビッカース硬さHCとの関係が、下記(ii)式を満足する。
4. Vickers Hardness In the austenitic stainless steel section of this embodiment, the Vickers hardness is controlled at the following positions: Specifically, the relationship between the Vickers hardness HS on a surface of a plane parallel to the longitudinal direction and the Vickers hardness HC at the center of the thickness of a cross section perpendicular to the surface satisfies the following formula (ii):
30≦HS-HC≦150 ・・・(ii)
但し、上記(ii)式中のHSおよびHCは、試験力を1kgfとした場合の硬さ(HV1)である。
30≦HS-HC≦150...(ii)
However, HS and HC in the above formula (ii) are hardness (HV1) when the test force is 1 kgf.
長手方向に平行な平面の表面におけるビッカース硬さである、HSと、当該表面に垂直な断面の厚さ中央位置におけるビッカース硬さである、HCとの差(以下、「(ii)式中辺値」とも記載する。)が、30HV1未満であると、耐傷つき性が低下し、外観が劣化する。このため、(ii)式中辺値は、30HV1以上とする。(ii)式中辺値は、60HV1以上とするのが好ましい。 If the difference between HS, the Vickers hardness on a flat surface parallel to the longitudinal direction, and HC, the Vickers hardness at the center of the thickness of a cross section perpendicular to that surface (hereinafter also referred to as the "value in equation (ii)") is less than 30 HV1, scratch resistance will decrease and the appearance will deteriorate. For this reason, the value in equation (ii) should be 30 HV1 or more. Preferably, the value in equation (ii) should be 60 HV1 or more.
一方、(ii)式中辺値が150HV1を超えると、ボルト孔等を明けにくくなり、打ち抜き加工等がしにくくなり、加工性が低下する。このため、(ii)式中辺値は、150HV1以下とする。 On the other hand, if the side value in equation (ii) exceeds 150HVl, it becomes difficult to drill bolt holes, etc., and punching processes become difficult, resulting in reduced workability. For this reason, the side value in equation (ii) should be 150HVl or less.
なお、上述したHSおよびHCは、JIS Z 2244:2009に従ってビッカース硬さ試験機を用い、試験力を1kgfとして、測定すればいい。長手方向に平行な平面の表面において、5点硬さを測定し、その平均値をHSとする。同様に、上記表面に垂直な断面の厚さ中央位置で、5点硬さを測定し、その平均値をHCとする。その際、各測定点は、互いの測定の影響を受けないように、圧痕の対角線長さの3倍以上の間隔を空けて測定する。 The above-mentioned HS and HC can be measured using a Vickers hardness tester in accordance with JIS Z 2244:2009, with a test force of 1 kgf. Hardness is measured at five points on a flat surface parallel to the longitudinal direction, and the average value is taken as HS. Similarly, hardness is measured at five points at the center of the thickness of a cross section perpendicular to the surface, and the average value is taken as HC. Each measurement point should be spaced at an interval of at least three times the diagonal length of the indentation to avoid interference from other measurements.
5.残留圧縮応力
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼では、後述するように、ショットブラストではなく投射材と水との混合物であるスラリーを投射するブラスト処理を行う。このため、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼では、残留圧縮応力が0(N/mm2)超となるのが好ましい。残留圧縮応力を0(N/mm2)超とすることによって、耐SCC性を向上させることが可能になる。
5. Residual Compressive Stress In the austenitic stainless steel section of this embodiment, as described below, a blasting treatment is performed in which a slurry, which is a mixture of blasting material and water, is blasted, rather than shot blasting. Therefore, in the austenitic stainless steel section of this embodiment, it is preferable that the residual compressive stress exceeds 0 (N/mm 2 ). By making the residual compressive stress exceed 0 (N/mm 2 ), it becomes possible to improve SCC resistance.
6.耐食性
上述したように、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の焼鈍によりCr欠乏層が形成する。Crは、ステンレス鋼の耐食性を主に担う元素であることから、Cr欠乏層が形成していると耐食性が低下しやすくなる。このため、Cr欠乏層の形成自体も抑制するのが好ましい。特に、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼では、表面光沢を向上させようとすると、耐食性が低下する場合があることから、後述するように焼鈍条件を制御することで、Cr欠乏層の形成を抑制し、耐食性を向上させるのが好ましい。
6. Corrosion Resistance As described above, a Cr-depleted layer is formed by annealing an austenitic stainless steel section. Cr is the element that is primarily responsible for the corrosion resistance of stainless steel, and the formation of a Cr-depleted layer tends to reduce corrosion resistance. For this reason, it is preferable to suppress the formation of the Cr-depleted layer itself. In particular, in austenitic stainless steel sections, attempts to improve surface gloss can sometimes result in a reduction in corrosion resistance. Therefore, it is preferable to suppress the formation of a Cr-depleted layer and improve corrosion resistance by controlling the annealing conditions as described below.
従って、35℃で、5wt%のNaCl溶液を2h噴霧した後に、60℃、相対湿度30%の乾燥雰囲気中で4h保持し、50℃、相対湿度95%の湿潤雰囲気中で2h保持するサイクルを1サイクルとする、乾湿繰り返し試験を9サイクル行い、9サイクル経過後の表面において、レイティングナンバーが8以上とするのが好ましい。なお、上記乾湿繰り返し試験後のレイティングナンバーは、9以上とするのが好ましい。 Therefore, it is preferable to perform nine cycles of wet-dry cycling tests, each cycle consisting of spraying a 5 wt% NaCl solution at 35°C for two hours, then holding in a dry atmosphere at 60°C and 30% relative humidity for four hours, and then holding in a humid atmosphere at 50°C and 95% relative humidity for two hours, and to ensure that the surface rating after nine cycles is 8 or higher. It is also preferable that the rating after the above wet-dry cycling test be 9 or higher.
つまり、下記の(a)~(c)を1サイクルとし、このような(a)~(c)の乾湿繰り返し試験を9サイクル行った後(72時間後)のレイティングナンバーを評価する。
(a)噴霧室内の温度を35℃とし、5wt%のNaCl溶液を2h噴霧
(b)60℃、相対湿度30%の乾燥雰囲気中で4h保持
(c)50℃、相対湿度95%の湿潤雰囲気中で2h保持
That is, the following (a) to (c) are counted as one cycle, and the rating number is evaluated after nine cycles of dry and wet cycle tests of (a) to (c) (72 hours later).
(a) The temperature in the spray chamber was set to 35°C, and a 5 wt% NaCl solution was sprayed for 2 hours. (b) The sample was kept in a dry atmosphere at 60°C and a relative humidity of 30% for 4 hours. (c) The sample was kept in a humid atmosphere at 50°C and a relative humidity of 95% for 2 hours.
なお、このレイティングナンバーとは、耐食性を示す指標であり、JIS Z 2371:2015で規定される。また、上記塩水噴霧試験および乾湿繰り返し試験に供する試験片の大きさは、山形鋼の場合、例えば40(mm)×120(mm)とし、山形鋼の一辺を成す幅50mmの平面から幅端部5mmづつを切除して採取すれば良い。この際、試験片の四周ならびに山形鋼の内面に相当する面はビニル製粘着フィルム等で被覆して保護し、山形鋼の外面に相当する面のみについて耐食性を評価すればよい。 The rating number is an index of corrosion resistance and is specified in JIS Z 2371:2015. The size of the test specimen used in the salt spray test and wet-dry cycle test is, for example, 40 mm x 120 mm in the case of angle iron, and can be obtained by cutting out 5 mm of each end from a 50 mm-wide flat surface that forms one side of the angle iron. The four periphery of the test specimen and the surface that corresponds to the inner surface of the angle iron are protected by covering them with vinyl adhesive film or the like, and the corrosion resistance of only the surface that corresponds to the outer surface of the angle iron is evaluated.
7.製造方法
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の好ましい製造方法について説明する。本実施形態にオーステナイト系ステンレス鋼形鋼は、以下の製造方法を用いることで安定して製造することができる。
7. Manufacturing Method A preferred manufacturing method for the austenitic stainless steel section of this embodiment will be described. The austenitic stainless steel section of this embodiment can be stably manufactured by using the following manufacturing method.
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法は、熱間加工工程、焼鈍工程、および脱スケール工程を備える。以下、各工程について、具体的に説明する。 The method for manufacturing austenitic stainless steel sections in this embodiment includes a hot working process, an annealing process, and a descaling process. Each process will be described in detail below.
7-1.熱間加工工程
上述した化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼を、溶解鋳造ままで、あるいは熱間鍛造・熱間分塊して、ビレットまたはブルーム形状の中間素材とする。得られた中間素材を、熱間加工温度に加熱し、熱間加工する。熱間加工は、通常、孔型ロールに中間素材を複数パス通過させる熱間圧延である。この熱間加工で、所望の断面形状とする。熱間加工の条件は、特に限定されない。常法に従えばよい。なお、熱間加工後において、上記中間素材の金属組織は、熱間加工組織である。また、素材表面には、熱間加工時に形成した酸化スケールが付着した状態である。
7-1. Hot Working Process Austenitic stainless steel having the above-described chemical composition is melted and cast, or hot forged and hot bloomed to produce an intermediate material in the shape of a billet or bloom. The resulting intermediate material is heated to the hot working temperature and hot worked. Hot working is usually hot rolling, in which the intermediate material is passed through grooved rolls multiple times. This hot working produces the desired cross-sectional shape. The conditions for hot working are not particularly limited; conventional methods may be followed. After hot working, the metal structure of the intermediate material is a hot-worked structure. Furthermore, oxide scale formed during hot working adheres to the surface of the material.
7-2.焼鈍工程
続いて、熱間加工された上記中間素材を、焼鈍する。焼鈍することで、上述した熱間加工組織が回復、再結晶し、再結晶組織となるからである。金属組織をこのような再結晶組織とすることで、強度、延性といった特性を調整することができる。
7-2. Annealing Step Next, the hot-worked intermediate material is annealed. By annealing, the hot-worked structure described above is restored and recrystallized to form a recrystallized structure. By forming the metal structure into such a recrystallized structure, properties such as strength and ductility can be adjusted.
焼鈍工程は、通常、ガスバーナー炉または大気中の電気炉を用い、材料温度として1000~1100℃で3~15分保持する熱処理の工程である。この際、熱間加工時に形成した酸化スケールと素地(母材)の金属部分との界面には、新たな酸化スケールが形成する。通常のオーステナイト系ステンレス鋼の場合、含有されるCrが優先的に酸化され、Crを多く含み、緻密で均一なクロミアスケールが形成する。 The annealing process is a heat treatment process that typically uses a gas burner furnace or an electric furnace in air, where the material is held at a temperature of 1000-1100°C for 3-15 minutes. During this process, new oxide scale forms at the interface between the oxide scale formed during hot working and the metal part of the base material (parent material). In the case of ordinary austenitic stainless steel, the Cr contained in the material is preferentially oxidized, resulting in the formation of a dense, uniform chromia scale that is rich in Cr.
一方、スケールにCrが拡散し、クロミアスケールが形成すると、スケールの下で、Cr濃度が低下したCr欠乏層が形成する。Crの大部分は、大きな粒界に沿って、拡散することから、粒界付近で顕著にCr欠乏層が形成する。このCr欠乏層は、通常行われる酸洗で優先的に溶解してしまうため、表面に凹凸を形成させる。この結果、銀色の金属光沢が得られず、白色の表面となり、表面光沢が低下する。また、酸洗後もCr欠乏層の一部が残存し、耐食性を低下させる。このため、Cr欠乏層の形成を抑制するのが好ましい。 On the other hand, when Cr diffuses into the scale and forms chromia scale, a Cr-depleted layer with a reduced Cr concentration forms beneath the scale. Because most of the Cr diffuses along large grain boundaries, a Cr-depleted layer is formed prominently near the grain boundaries. This Cr-depleted layer dissolves preferentially during standard pickling, causing the surface to become uneven. As a result, the silver metallic luster is lost, resulting in a white surface and reduced surface luster. Furthermore, some of the Cr-depleted layer remains even after pickling, reducing corrosion resistance. For this reason, it is preferable to suppress the formation of the Cr-depleted layer.
そこで、本実施形態オーステナイト系ステンレス鋼形鋼では、Cr欠乏層の形成の一因であるクロミアスケールを破壊し、異なる酸化スケールを形成させるのが好ましい。クロミアスケールは、Crが酸化されることで、Cr2O3、いわゆるクロミアが緻密で均一に形成し、スケールをなすものである。そして、クロミアスケールの酸化をさらに促進するとともに、本来は酸化されにくいFeの酸化をも促すことによって、(Fe,Cr)3O4の構造を持つFeとCrとの混合酸化物からなるスケール(以下、「Fe-Cr系スケール」と記載する。)を形成させるのが好ましい。 Therefore, in the austenitic stainless steel section of this embodiment, it is preferable to destroy the chromia scale, which is one cause of the formation of the Cr-depleted zone, and form a different oxide scale. Chromia scale is formed when Cr is oxidized, resulting in the formation of dense, uniform Cr 2 O 3 (i.e., chromia). It is then preferable to further promote the oxidation of the chromia scale and also promote the oxidation of Fe, which is inherently difficult to oxidize, to form a scale consisting of a mixed oxide of Fe and Cr having a structure of (Fe, Cr) 3 O 4 (hereinafter referred to as "Fe-Cr-based scale").
このFe-Cr系スケールを形成させるためには、焼鈍工程において、ガスバーナー炉を用い、燃焼ガスの空燃比が1.0超、水蒸気量が12vol.%以上である炉内雰囲気とするのが好ましい。水蒸気量は16vol.%以上とするのがより好ましい。炉内の雰囲気が上記範囲にない場合、Feが十分酸化されずに、Fe-Cr系スケールが形成しにくいからである。 To form this Fe-Cr-based scale, it is preferable to use a gas burner furnace in the annealing process, with the combustion gas having an air-fuel ratio of greater than 1.0 and a furnace atmosphere with a water vapor content of 12 vol. % or more. It is even more preferable to set the water vapor content to 16 vol. % or more. If the furnace atmosphere is not within this range, the Fe will not be sufficiently oxidized, making it difficult for Fe-Cr-based scale to form.
加えて、上記雰囲気で鋼の表面温度が1100~1300℃となるように5~30分間保持するのが好ましい。鋼の表面温度が1100℃未満であると、Fe-Cr系スケールが十分に形成しない。保持時間が5分未満である場合も同様である。一方、鋼の表面温度が1300℃である場合、結晶粒の粗大化が生じ、所望する特性を得られない。保持時間が30分超である場合にはスケール形成の効果が飽和するうえに工業生産としての生産性を阻害する他、結晶粒の粗大化が生じ、所望する特性を得られない恐れがある。 In addition, it is preferable to hold the steel in the above atmosphere for 5 to 30 minutes so that the surface temperature of the steel reaches 1100 to 1300°C. If the surface temperature of the steel is below 1100°C, Fe-Cr scale will not form sufficiently. The same is true for holding times of less than 5 minutes. On the other hand, if the surface temperature of the steel is 1300°C, coarsening of the crystal grains occurs, and the desired properties cannot be obtained. If the holding time exceeds 30 minutes, the effect of scale formation will saturate, impeding industrial productivity, and coarsening of the crystal grains may occur, preventing the desired properties from being obtained.
上述したように、Fe-Cr系スケールが形成することで、Cr欠乏層の形成が抑制された結果、表面光沢の低下、および耐食性の低下を抑制することができる。また、Cr欠乏層が形成を抑制したことで、スケールを除去した後、素地部分をさらに、溶削または切削する必要がなくなる。 As mentioned above, the formation of an Fe-Cr scale suppresses the formation of a Cr-deficient layer, thereby preventing a decrease in surface gloss and corrosion resistance. Furthermore, by suppressing the formation of a Cr-deficient layer, there is no need to further scarify or cut the base material after removing the scale.
7-3.脱スケール工程
熱間加工され、焼鈍された中間素材を、脱スケールする。本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造では、Fe-Cr系スケールを除去するために、金属および/またはセラミックからなり、平均粒径が50~300μmの投射材を1.5~6.0vol.%の割合で水と混合したスラリーを、インペラーまたは空気圧で投射するブラスト処理を行なう。
7-3. Descaling Step The hot-worked and annealed intermediate material is descaled. In the production of austenitic stainless steel sections according to this embodiment, Fe-Cr scale is removed by a blasting process in which a slurry of metal and/or ceramic blast material with an average particle size of 50 to 300 μm mixed with water at a ratio of 1.5 to 6.0 vol.% is blasted onto the material using an impeller or air pressure.
通常、No.1仕上げでオーステナイト系ステンレス鋼形鋼を製造する場合、ショットブラストをした後、酸洗する。ショットブラストとは、鋳鉄またはステンレスなどの金属からなる平均粒径が300~1200μmの投射材を、インペラーを用いて投射することをいう。ショットブラストを行うことで、投射材が酸化スケールに衝突し、酸化スケールにクラックを生じさせる。このクラックにより、後の酸洗において酸化スケールの内部にまで酸液を浸透させ、スケールを除去することができる。 Typically, when producing austenitic stainless steel sections using the No. 1 finish, shot blasting is followed by pickling. Shot blasting involves using an impeller to project shot material made of metal such as cast iron or stainless steel with an average particle size of 300 to 1200 μm. Shot blasting causes the shot material to collide with the oxide scale, creating cracks in the scale. These cracks allow the acid to penetrate deep into the oxide scale during subsequent pickling, removing the scale.
そして、ショットブラストでは、投射の際のエネルギーを大きくするため、大きな平均粒径の投射材が使用される。しかしながら、平均粒径が大きく、衝突の際の接触面積が大きくなるため、ショットブラストのみでスケール完全に除去することはできない。ショットブラストは、クラックを生じさせて、後の酸洗でスケールを完全に除去するための補助的な工程である。 In shot blasting, a large average particle size of shot material is used to increase the energy during projection. However, because the average particle size is large and the contact area upon impact is large, scale cannot be completely removed by shot blasting alone. Shot blasting is an auxiliary process that creates cracks to enable complete removal of scale during subsequent pickling.
一方、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼では、平均粒径が50~300μmと小さい投射材を選択し、この投射材を水と混合したスラリーをスケールに投射する。平均粒径が小さな投射材を用いると、スケールに衝突するまでに受ける空気抵抗により投射の際のエネルギーが減少してしまう。そこで、投射材に水を混合することで、投射の際のエネルギーを維持したまま、スケールにスラリーを投射することができ、このブラスト処理のみでスケールを除去できる。 On the other hand, for the austenitic stainless steel structural steel of this embodiment, a small shot material with an average particle size of 50 to 300 μm is selected, and this shot material is mixed with water to form a slurry that is projected onto the scale. If a shot material with a small average particle size is used, the energy at the time of projection will be reduced due to the air resistance it experiences before colliding with the scale. Therefore, by mixing water into the shot material, it is possible to project the slurry onto the scale while maintaining the energy at the time of projection, and the scale can be removed by this blasting process alone.
具体的には、平均粒径が50~300μmの投射材を1.5~6.0vol.%の割合で水と混合したスラリーを使用するのが好ましい。また、このようなスラリーを利用する場合、平均粒径が大きいと却って、スケールを金属表面に押し込んでしまい、スケールを除去しにくくなる場合がある。このため、投射材の平均粒径は、100~200μmの範囲とするのがより好ましい。 Specifically, it is preferable to use a slurry in which shot material with an average particle size of 50 to 300 μm is mixed with water in a ratio of 1.5 to 6.0 vol. %. Furthermore, when using such a slurry, if the average particle size is too large, it may actually push the scale into the metal surface, making it difficult to remove. For this reason, it is more preferable for the average particle size of the shot material to be in the range of 100 to 200 μm.
また、スラリー中に占める投射材の体積割合が大きくなると、水流から投射材が運動エネルギーを得にくくなり、スケール除去効果を得にくくなる。このため、投射材を1.5~6.0vol.%の割合で水と混合し、スラリーとするのが好ましい。投射材を、2.0~5.5vol.%の割合で水と混合し、スラリーとするのがより好ましい。 Furthermore, if the volumetric proportion of the shot material in the slurry becomes large, it becomes difficult for the shot material to obtain kinetic energy from the water flow, making it difficult to achieve scale removal effects. For this reason, it is preferable to mix the shot material with water at a ratio of 1.5 to 6.0 vol. % to form a slurry. It is even more preferable to mix the shot material with water at a ratio of 2.0 to 5.5 vol. % to form a slurry.
このように、上述したスラリーを利用したブラスト処理により、酸洗を行う必要がなくなる。この結果、Cr欠乏層に起因した表面光沢の低下を抑制することができる。すなわち、上述したL1およびL2を本実施形態の要件の範囲とすることができる。また、弗化水素酸と硝酸との混酸である酸液を使用しないため、環境負荷を低減できる。 In this way, the blasting process using the above-described slurry eliminates the need for pickling. As a result, the decrease in surface gloss due to the Cr-depleted layer can be suppressed. That is, the above-described L1 and L2 can be within the range of the requirements of this embodiment. Furthermore, since an acid solution, which is a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid, is not used, the environmental load can be reduced.
なお、酸洗を行わずに、脱スケールを行う方法として、切削加工等があるが、生産性および歩留が低下する。また、このように脱スケールを行った形鋼をベルト研磨等で、研磨し、表面光沢を向上させることもできるが、このような場合、一方向の研磨となるため、方向の違いによる光沢度の差が生じやすく、意匠性の観点から望ましくない。従って、生産性、意匠性等の側面から、上記ブラスト処理による脱スケールが優れていることが分かる。 Methods of descaling without pickling include cutting, but this reduces productivity and yield. Also, descaled structural steel can be polished using belt polishing or other methods to improve surface gloss, but in this case, polishing is done in one direction, which can lead to differences in gloss depending on the direction, making this undesirable from a design perspective. Therefore, it can be seen that descaling using the above-mentioned blasting process is superior in terms of productivity, design, etc.
さらに、上記ブラスト処理に加え、焼鈍条件を制御し、Fe-Cr系スケールを形成させた場合は、Cr欠乏層自体が形成しないため、耐食性も向上させることができる。すなわち、35℃で、5wt%のNaCl溶液を2h噴霧した後に、60℃、相対湿度30%の乾燥雰囲気中で4h保持し、50℃、相対湿度95%の湿潤雰囲気中で2h保持するサイクルを1サイクルとする、乾湿繰り返し試験を9サイクル行い、9サイクル経過後の表面において、JIS Z 2371:2015で規定されるレイティングナンバーが8以上とすることができる。 Furthermore, if the annealing conditions are controlled in addition to the above-mentioned blasting treatment to form an Fe-Cr-based scale, the Cr-deficient layer itself is not formed, thereby improving corrosion resistance. Specifically, after spraying a 5 wt% NaCl solution at 35°C for 2 hours, the material is then held in a dry atmosphere at 60°C and 30% relative humidity for 4 hours, followed by a humid atmosphere at 50°C and 95% relative humidity for 2 hours. This cycle constitutes nine cycles of repeated wet-dry testing, and the surface after nine cycles can achieve a rating of 8 or higher as specified in JIS Z 2371:2015.
以下、実施例によって本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼形鋼をより具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。 The following examples will explain the austenitic stainless steel section according to the present invention in more detail, but the present embodiment is not limited to these examples.
表1に記載の化学組成を有するオーステナイト系のステンレス鋼であって、一辺が140mmの正方形断面を持つ角柱型の鋳片ビレットを準備した。このビレットを1150℃に加熱した後、6スタンドの孔型圧延機で合計16パスの熱間圧延を行ない、厚さが5mmで、一辺が50mm、長さ4000mmの等辺山形鋼の形状の中間素材に仕上げた。 A rectangular cast billet of austenitic stainless steel with the chemical composition shown in Table 1 and a square cross section with sides of 140 mm was prepared. This billet was heated to 1150°C and then hot rolled a total of 16 passes using a six-stand grooved rolling mill to produce an intermediate material in the shape of an equal-leg angle steel with a thickness of 5 mm, sides of 50 mm, and a length of 4000 mm.
得られた中間素材を焼鈍した。この際、ガスバーナー炉または大気中の電気炉を用いた。また、焼鈍の際、ガスバーナー炉を用いた場合には天然ガスの流量と導入大気の流量から空燃比を算出した。また炉内雰囲気からガスを採取し、水分計を用いて常温での水蒸気量をvol.%で計測した。熱処理温度は材料に取り付けた熱電対で測定し、到達温度での保持時間を記録した。 The resulting intermediate material was annealed. This was done using either a gas burner furnace or an electric furnace in the atmosphere. When a gas burner furnace was used for annealing, the air-fuel ratio was calculated from the flow rate of natural gas and the flow rate of introduced air. Gas was also sampled from the furnace atmosphere, and the amount of water vapor at room temperature was measured in vol. % using a moisture meter. The heat treatment temperature was measured using a thermocouple attached to the material, and the holding time at the reached temperature was recorded.
焼鈍後、冷却を行い、オーステナイト系ステンレス鋼とし、さらに、表2に記載するように種々の方法の組み合わせで脱スケールを行い、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼を得た。なお、以下に、各方法での条件を記載する。 After annealing, the steel was cooled to produce austenitic stainless steel. The steel was then descaled using a combination of various methods as shown in Table 2 to obtain austenitic stainless steel structural steel. The conditions for each method are described below.
ショットブラスト:
鋳鉄製で平均粒径が500μmである球形の投射材を、インペラーを用いて投射した。この際の投射速度は64m/sとした。
Shot blasting:
Spherical shot material made of cast iron and having an average particle size of 500 μm was projected using an impeller at a velocity of 64 m/s.
酸洗:
6.5mass.%の弗化水素酸と11.5mass.%の硝酸との混酸を用い、40℃に調整した酸液をノズル噴射して酸洗した。
Pickling:
Pickling was carried out by spraying an acid solution adjusted to 40° C. using a mixed acid of 6.5 mass % hydrofluoric acid and 11.5 mass % nitric acid from a nozzle.
ベルト研磨:
粒度番号#80のアルミナ砥粒を含む帯状のエメリー紙を回転工具に取り付け、一方向に研磨することで仕上げた。
Belt grinding:
A strip of emery paper containing alumina abrasive grains with a grit size of #80 was attached to the rotary tool, and the surface was polished in one direction for finishing.
投射材スラリーでのブラスト処理:
ステンレス製で平均粒径が140~350μmである角型の投射材(SUSグリット投射材)、ジルコニアビース製で平均粒径が100μmである球形の投射材(球形ジルコニア投射材)の一方または両方を用い、各々投射材を2.5~7vol.%の割合で水と混合したスラリーを、噴射圧力0.4MPaの圧力空気でノズル噴出させた。
Blasting with blasting slurry:
Using either or both of square shot materials made of stainless steel with an average particle size of 140 to 350 μm (SUS grit shot materials) and spherical shot materials made of zirconia beads with an average particle size of 100 μm (spherical zirconia shot materials), each shot material was mixed with water at a ratio of 2.5 to 7 vol. % to form a slurry, which was then sprayed from a nozzle using compressed air at a spray pressure of 0.4 MPa.
各処理を行い得られたオーステナイト系ステンレス鋼形鋼について、以下の手順で鏡面光沢度、ビッカース硬さを測定した。また、耐食性を評価する試験も行った。 The specular gloss and Vickers hardness of the austenitic stainless steel sections obtained after each treatment were measured using the following procedure. Tests to evaluate corrosion resistance were also conducted.
(鏡面光沢度)
鏡面光沢度L1およびL2は、スガ試験機株式会社製のグロスメータ―GM-1を使用して測定した。なお、測定した鏡面光沢度は、入射角を60°とした60°鏡面光沢度であるGs(60°)である。
(Specular gloss)
The specular glossiness L1 and L2 were measured using a glossmeter GM-1 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. The measured specular glossiness is Gs (60°), which is the 60° specular glossiness when the incident angle is 60°.
(ビッカース硬さ)
HSおよびHCは、JIS Z 2244:2009に従ってビッカース硬さ試験機を用い、試験力を1kgfとして、測定した。長手方向に平行な平面の表面において、5点硬さを測定し、その平均値をHSとした。同様に、上記表面に垂直な断面の厚さ中央位置で、5点硬さを測定し、その平均値をHCとした。その際、各測定点は、互いの測定の影響を受けないように、圧痕の対角線長さの3倍以上の間隔を空けて測定した。
(Vickers hardness)
HS and HC were measured using a Vickers hardness tester in accordance with JIS Z 2244:2009, with a test force of 1 kgf. Hardness was measured at five points on a flat surface parallel to the longitudinal direction, and the average value was taken as HS. Similarly, hardness was measured at five points at the center of the thickness of a cross section perpendicular to the surface, and the average value was taken as HC. Each measurement point was spaced at an interval of at least three times the diagonal length of the indentation to avoid mutual influence of the measurements.
(耐食性評価試験)
35℃で、5wt%のNaCl溶液を2h噴霧する塩水噴霧試験後に、60℃、相対湿度30%の乾燥雰囲気中で4h保持し、50℃、相対湿度95%の湿潤雰囲気中で2h保持するサイクルを1サイクルとする、乾湿繰り返し試験を9サイクル行った。そして、9サイクル経過後の各試験片の表面において、レイティングナンバーを調べた。なお、上記試験に供する試験片の大きさは、40(mm)×120(mm)とし、山形鋼の一辺を成す幅50mmの平面から幅端部5mmづつを切除して採取した。得られた試験片の四周ならびに山形鋼の内面に相当する面はビニル製粘着フィルム等で被覆して保護し、山形鋼の外面に相当する面のみについて耐食性を評価した。以下、結果を纏めて、表2に示す。
(Corrosion resistance evaluation test)
After a salt spray test in which a 5 wt% NaCl solution was sprayed at 35°C for 2 hours, nine cycles of wet-dry cycling tests were performed, each cycle consisting of 4 hours in a dry atmosphere at 60°C and 30% relative humidity, followed by 2 hours in a wet atmosphere at 50°C and 95% relative humidity. The rating number was then determined on the surface of each test specimen after nine cycles. The test specimens measured 40 mm x 120 mm and were obtained by cutting off 5 mm of each end from the 50 mm-wide flat surface that formed one side of the angle iron. The periphery of the test specimens and the surface corresponding to the inner surface of the angle iron were protected with vinyl adhesive film or the like, and the corrosion resistance was evaluated only on the surface corresponding to the outer surface of the angle iron. The results are summarized in Table 2.
本発明例であるNo.1~16は、良好な表面光沢を有し、光沢の異方性も小さかった。また、硬さの要件も満足し、耐傷つき性も良好であった。特に、No.1~7は、脱スケールの条件が好ましい条件でありだけでなく焼鈍条件も好ましい条件であったため、耐食性も良好であった。一方、No.8~16は、好ましい焼鈍条件ではなかったため、Cr欠乏層が形成し、耐食性は劣る結果となった。 Nos. 1 to 16, which are inventive examples, had good surface gloss and little gloss anisotropy. They also met hardness requirements and had good scratch resistance. In particular, Nos. 1 to 7 had favorable descaling conditions as well as favorable annealing conditions, resulting in good corrosion resistance. On the other hand, Nos. 8 to 16 had less than favorable annealing conditions, resulting in the formation of a Cr-deficient layer and poor corrosion resistance.
比較例であるNo.17~22は、表面光沢が不良、または光沢の異方性が大きかった。また、硬さの要件も満足しなかった。No.17は、従来の代表的な製造方法に順じ、焼鈍には1080℃で熱処理を行ない、脱スケールとしてはショットブラスト後に酸洗したものである。この場合、Cr欠乏層形成している状態で酸洗を行ったため、鏡面光沢度が低くなった。また、ショットブラストによる影響からHSとHCとの差が大きくなり、製品表面が過度に硬化して、穴あけ加工等の加工性が低下した。同様に、No.18および19も、脱スケールとしてはショットブラスト後に酸洗したものであるが、鏡面光沢度が低くなるとともに、HSとHCとの差が大きくなり、加工性が低下した。 Comparative examples Nos. 17 to 22 had poor surface gloss or significant gloss anisotropy. They also did not meet hardness requirements. No. 17 was annealed at 1,080°C in accordance with a typical conventional manufacturing method, and descaling was performed by shot blasting followed by pickling. In this case, pickling was performed while a Cr-deficient layer was still formed, resulting in low specular gloss. Furthermore, the impact of shot blasting increased the difference between HS and HC, causing the product surface to harden excessively, reducing workability in drilling and other processes. Similarly, Nos. 18 and 19 were descaling by shot blasting followed by pickling, but they also had low specular gloss and a large difference between HS and HC, reducing workability.
No.20および21は、投射材の平均粒径または投射材の体積割合が本実施形態の好ましい条件を満足しなかったため、鏡面光沢度が低下し、硬さの要件も満足しなかった。また、ムラ状にスケール残りが発生し、十分にスケールを除去することができなかったため、レイティングナンバーを測定することが出来なかった。 For Nos. 20 and 21, the average particle size or volume fraction of the shot material did not satisfy the preferred conditions of this embodiment, resulting in a decrease in specular gloss and not meeting the hardness requirements. Furthermore, uneven scale remained, and the scale could not be sufficiently removed, making it impossible to measure the rating number.
No.22は、焼鈍を行った後、脱スケール方法としてショットブラスト後に酸洗を用いず、ベルト研磨で仕上げした例である。この場合、鏡面光沢度が高すぎて、防眩性の観点から望ましくない。また、鏡面光沢度の差が大きく、光沢の異方性が大きくなった。さらに、乾湿繰り返し試験によるレイティングナンバーが5と低くなっており、これはベルト研磨仕上げでは、脱スケールが十分でなかったためと考えられる。 No. 22 is an example in which, after annealing, shot blasting was used as a descaling method, followed by belt polishing without pickling. In this case, the specular gloss was too high, which is undesirable from the perspective of anti-glare properties. There was also a large difference in specular gloss, resulting in significant gloss anisotropy. Furthermore, the rating number in the wet-dry cycle test was low at 5, which is thought to be due to the fact that descaling was insufficient with belt polishing.
Claims (4)
前記平面においてJIS Z 8741:1997で規定されるGs(60°)での鏡面光沢度を測定する場合に、前記長手方向の鏡面光沢度L1、および前記長手方向に垂直な方向の鏡面光沢度L2が10以上であり、L1とL2との関係が、下記(i)式を満足し、
前記平面の表面におけるビッカース硬さHSと、前記表面に垂直な断面の厚さ中央位置におけるビッカース硬さHCとの関係が、下記(ii)式を満足する、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼。
|L1-L2|≦5 ・・・(i)
30≦HS-HC≦150 ・・・(ii)
但し、上記(ii)式中のHSおよびHCは、試験力を1kgfとした場合の硬さ(HV1)である。 An austenitic stainless steel section extending in a longitudinal direction and having a plane parallel to the longitudinal direction,
When the specular gloss is measured on the flat surface at Gs (60°) as defined in JIS Z 8741:1997, the specular gloss L1 in the longitudinal direction and the specular gloss L2 in the direction perpendicular to the longitudinal direction are 10 or more, and the relationship between L1 and L2 satisfies the following formula (i):
The relationship between the Vickers hardness HS on the surface of the plane and the Vickers hardness HC at the center of the thickness of a cross section perpendicular to the surface satisfies the following formula (ii):
|L 1 -L 2 |≦5...(i)
30≦HS-HC≦150...(ii)
However, HS and HC in the above formula (ii) are hardness (HV1) when the test force is 1 kgf.
熱間加工工程と、焼鈍工程と、脱スケール工程とを備え、
前記脱スケール工程において、金属および/またはセラミックからなり、平均粒径が50~300μmの投射材を1.5~6.0vol.%の割合で水と混合したスラリーを、インペラーまたは空気圧で投射するブラスト処理を行なう、オーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法。 2. A method for producing an austenitic stainless steel section according to claim 1,
The method includes a hot working step, an annealing step, and a descaling step,
In the descaling step, a blasting treatment is carried out in which a slurry of blasting material made of metal and/or ceramic and having an average particle size of 50 to 300 μm mixed with water in a ratio of 1.5 to 6.0 vol. % is blasted by an impeller or air pressure.
前記焼鈍工程において、ガスバーナー炉を用い、燃焼ガスの空燃比が1.0超、水蒸気量が12vol.%以上である炉内雰囲気で、鋼の表面温度が1100~1300℃となるように5~30分間保持する、請求項3に記載のオーステナイト系ステンレス鋼形鋼の製造方法。 3. A method for producing an austenitic stainless steel section according to claim 2,
4. The method for producing an austenitic stainless steel section according to claim 3, wherein the annealing step uses a gas burner furnace and maintains the steel for 5 to 30 minutes in a furnace atmosphere in which the air-fuel ratio of the combustion gas is greater than 1.0 and the amount of water vapor is 12 vol.% or more so that the surface temperature of the steel is 1100 to 1300°C.
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