專利名稱：耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐蝕性優(yōu)良的合金節(jié)省型高純度鐵素體系不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
鐵素體系不銹鋼被用于廚房設(shè)備、家電產(chǎn)品、電子設(shè)備等廣泛的領(lǐng)域。但是，由于與奧氏體系不銹鋼相比較，加工性較差，所以往往其用途受到限定。近年來(lái)，由于精煉技術(shù)的提高，可以與極低碳化和氮化、低Si化一起降低P和S等雜質(zhì)元素，添加Ti等穩(wěn)定化元素以提高加工性的鐵素體系不銹鋼(以下稱為高純度鐵素體系不銹鋼)正在被應(yīng)用到廣泛的加工用途。這是因?yàn)殍F素體系不銹鋼與大量含有近年來(lái)價(jià)格暴漲的M的奧氏體系不銹鋼相比，在經(jīng)濟(jì)性方面是優(yōu)良的。高純度鐵素體系不銹鋼正如從JIS標(biāo)準(zhǔn)的SUS430LX也可以知道的那樣，與具有代表性的奧氏體系不銹鋼SUS304(18Cr-8Ni)相比較，往往Cr量也較低，在耐蝕性上存在問(wèn)題。關(guān)于要求外觀裝飾性的不銹鋼水槽等廚房設(shè)備和家電產(chǎn)品，因孔蝕和生銹等腐蝕而產(chǎn)生的表面特性的劣化往往成為問(wèn)題。為改善上述的耐蝕性，有使Cr或Mo等合金化的方法、以及通過(guò)光亮退火而對(duì)鋼表面形成的薄膜進(jìn)行改質(zhì)的方法。前者導(dǎo)致因合金化引起的成本上升，同時(shí)還成為妨礙加工性的主要原因，因而不是優(yōu)選的。后者從抑制材料成本的上升和加工性的降低的角度考慮是有效的方法，關(guān)于利用光亮退火的薄膜改質(zhì)，公開(kāi)了各種各樣的發(fā)明。從后者的角度考慮，作者也在專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了薄膜內(nèi)的Cr/i^e濃度比> 0. 5 且使薄膜含有TW2的防蝕性和加工性優(yōu)良的最終光亮退火鐵素體系不銹鋼板及其制造方法。但是，利用光亮退火進(jìn)行了薄膜改質(zhì)的鋼在通過(guò)加工及其后的研磨和磨削而露出新生面的情況下，在確保新生面的耐蝕性方面留下課題。在專利文獻(xiàn)ι中，沒(méi)有記載對(duì)于這些課題的對(duì)策。作為解決上述課題的手段，可以考慮利用微量元素改善耐蝕性的方法。在專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中，公開(kāi)了主動(dòng)地添加P以改善耐候性、耐蝕性、耐縫隙腐蝕性的鐵素體系不銹鋼。專利文獻(xiàn)2為Cr 超過(guò)20%但不大于40%、P 超過(guò)0. 06%但不大于0. 2%的添加有高Cr、P的鐵素體系不銹鋼。專利文獻(xiàn)3為Cr 大于等于11%但小于20%、P 超過(guò) 0. 04%但不大于0. 2%的添加有P的鐵素體系不銹鋼。但是，P成為妨礙制造性、加工性、焊接性的主要因素。在專利文獻(xiàn)4中，公開(kāi)了含有微量元素Sn、Sb的高溫強(qiáng)度優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼及其制造方法。專利文獻(xiàn)4的實(shí)施例所示出的大部分是Cr :10 12%的低Cr鋼，在Cr 超過(guò)12%的高Cr鋼中，為確保高溫強(qiáng)度，復(fù)合添加了 V、Mo等。作為SruSb的效果，可以列舉出高溫強(qiáng)度的改善，并沒(méi)有涉及耐蝕性的記載。在專利文獻(xiàn)5中，記載著在深拉深性優(yōu)良的汽車(chē)排氣系統(tǒng)用鐵素體系不銹鋼板的制造方法中，也可以含有Cu、Ni、W、Sn中的1種或2種以上。專利文獻(xiàn)5的實(shí)施例所示出的鋼必須添加0. 5%以上高價(jià)的Mo。作為Sn的效果，記載著其與Cu、Ni、W同樣是提高耐蝕性的元素。在專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)7中，公開(kāi)了以Mg和Ca為微量元素的表面特性和耐蝕性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼及其制造方法。Sn是選擇添加元素，記載為耐蝕性優(yōu)選的元素。專利文獻(xiàn)6和專利文獻(xiàn)7的實(shí)施例所示出的鋼復(fù)合添加有Sn和高價(jià)的Co。這些鋼是11. 6% Cr鋼或含有較多C等雜質(zhì)元素的16% Cr鋼，孔蝕電位分別記載為0. 086,0. 12V。 該孔蝕電位無(wú)論如何也達(dá)不到與本發(fā)明作為目標(biāo)的SUS304相當(dāng)?shù)哪臀g性。在專利文獻(xiàn)8中，以改善汽車(chē)零配件等的開(kāi)孔壽命為目的，公開(kāi)了以SruSb為微量元素的耐縫隙腐蝕性優(yōu)良的鐵素體系不銹鋼。專利文獻(xiàn)8的實(shí)施例所示出的鋼為改善間隙部的耐開(kāi)孔性，其大部分是復(fù)合添加Sn和M。單獨(dú)添加Sn的16% Cr鋼的Si量較高，不屬于本發(fā)明作為對(duì)象的高純度鐵素體系不銹鋼。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2008-1945號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平6_17四35號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)平7-34205號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2000-169943號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開(kāi)2001-262234號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 日本特開(kāi)200H88543號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7 日本特開(kāi)2001188544號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8 :W02007/129703號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題如上所述，以前利用微量元素的提高耐蝕性的技術(shù)是單獨(dú)添加P、或復(fù)合添加Sn 或Sb以及作為高價(jià)的稀有元素的Co、M或Mo的技術(shù)，從制造性、加工性、材料成本的角度考慮存在課題。另一方面，從加工性、成本的角度為優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼在耐蝕性上處于比較劣勢(shì)。為此，作為兼?zhèn)渲圃煨?、加工性、材料成本以及耐蝕性的不銹鋼材，對(duì)于高純度鐵素體系不銹鋼的耐蝕性的提高具有較高的要求。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種將耐蝕性提高到不遜色于SUS304的程度、甚至超過(guò)它的，且不依賴于稀有元素的添加的合金節(jié)省型高純度鐵素體系不銹鋼。用于解決課題的手段本發(fā)明人為解決上述的課題，就高純度鐵素體系不銹鋼的因Sn的添加而產(chǎn)生的鋼表面的薄膜改質(zhì)和耐蝕性之間的關(guān)系進(jìn)行了潛心的研究，得到下述的新見(jiàn)解，以致完成了本發(fā)明。(a)對(duì)于高純度鐵素體系不銹鋼，通過(guò)進(jìn)行滿足式(1)和式( 兩者的薄膜改質(zhì)， 從而孔蝕電位V’ ClOO得以提高。在

圖1中表示了 V’ ClOO的測(cè)定結(jié)果。獲得了如下新穎的見(jiàn)解V’ clOO如果滿足式(1)，而且滿足式O)，則Sn在薄膜中濃化，可以得到不遜色于 SUS304的、且超過(guò)0.2V的數(shù)值。根據(jù)圖1，I (0)/1 (Sn)的數(shù)值較小者，由于V’ clOO增大， 從而耐蝕性得以提高，所以優(yōu)選I (0)/1 (Sn)的數(shù)值較小者。
此外，供應(yīng)試驗(yàn)鋼使用含有Cr 12 17%、添加有Ti :0. 1 0.3%、Sn :0. 1 0. 5%，其它成分為SUS430LX的規(guī)格范圍的0. 8mm厚的高純度鐵素體系不銹鋼板。圖1中的 AP表示在采用850 1000°C通常退火的退火后，進(jìn)行在50°C -10%硝酸-0. 3%氫氟酸水溶液中浸漬10秒的酸洗后而對(duì)V’ c進(jìn)行測(cè)定。圖1中的BA表示光亮退火(850 1000°C， 80% 2-20%隊(duì)氣體，露點(diǎn)為-60 -101)后，對(duì)V’ c進(jìn)行測(cè)定。0 < I (Fe)/I (Cr) <5 式(1)0 < I (0)/1 (Sn) <3 式 O)(b)在上述的薄膜改質(zhì)中，減少C、N、Si、Mn、P、S等雜質(zhì)元素，將Cr設(shè)定為13%以上且添加0.001%以上的Sn是有效的。(c)除上述成分外，為了使Cr和Sn選擇性地在薄膜中濃化，對(duì)鋼材進(jìn)行最終退火后，在含有硝酸的水溶液中進(jìn)行酸洗處理的方法、或者采用光亮退火進(jìn)行最終退火的方法是有效的。(d)不銹鋼的耐蝕性往往也通過(guò)JIS Z 2371所規(guī)定的鹽霧試驗(yàn)等簡(jiǎn)便地進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是，如果設(shè)想室內(nèi)外的使用環(huán)境，則不是單純地對(duì)鹽水進(jìn)行連續(xù)噴霧，而是伴隨著鹽水的噴霧、干燥、濕潤(rùn)這樣的循環(huán)。這次，耐蝕性不是用鹽霧試驗(yàn)，而是用模擬更接近實(shí)際環(huán)境條件的循環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體地說(shuō)，以人工海水噴霧(35°C，4小時(shí))后，干燥(60°C，2 小時(shí))，之后曝露在濕潤(rùn)(50°C，相對(duì)濕度95% )氣氛中為1個(gè)循環(huán)，評(píng)價(jià)12個(gè)循環(huán)后的生銹程度。(e)表1表示了以上述(d)所記載的試驗(yàn)方法、用與上述(a)中的孔蝕電位測(cè)定相同的供應(yīng)試驗(yàn)鋼而評(píng)價(jià)耐蝕性的結(jié)果。試驗(yàn)使用了 0. 8mm厚的高純度鐵素體系不銹鋼板以及將該鋼板進(jìn)行圓筒深拉深所得到的加工品。圓筒深拉深條件如后所述。生銹程度的評(píng)價(jià)通過(guò)肉眼觀察進(jìn)行。表中的◎表示比SUS304更良好的耐蝕性，〇表示與SUS304并列的耐蝕性，X表示比SUS304差的耐蝕性。滿足上述(a)所述的式(1)和式(2)兩者的鋼X、Y、Z得到了與比較的SUS304高的 V’ ClOO0另一方面，不滿足式(1)或者式(2) —方的鋼U和V為低于0. 2V的V’ clOO。鋼 X、Y、Z的耐蝕性對(duì)于鋼板和加工后而言，與SUS304比較也是不遜色的程度，特別是V’ clOO 高的鋼X表現(xiàn)出比SUS304良好的耐蝕性。表 權(quán)利要求
1.一種耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼，其特征在于，其以質(zhì)量％計(jì)，含有 C 0. 001 0. 02%,Si 0. 01 0. 6%、 Mn 0. 01 0. 6%、 P 0. 005 0. 04%, S 0. 0001 0. 01%, Cr 13 22%、 N 0. 001 0. 02%, Al 0. 005 0. 05%、 Sn 0. 001 1%，剩余部分包括Fe和不可避免的雜質(zhì)；當(dāng)將采用X射線光電子能譜分析儀在該鋼表面所測(cè)定的狗氧化物、Cr氧化物、Sn氧化物以及除此以外的氧化物的X射線強(qiáng)度分別設(shè)定為I (Fe)、I (Cr)、I (Sn)、I (0)時(shí)，滿足下述式⑴和式⑵表示的兩個(gè)關(guān)系； 0 < I (Fe)/I (Cr) < 5 式(1) 0 < I (0)/1 (Sn) <3 式 O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼，其特征在于，所述鋼以質(zhì)量％計(jì)，進(jìn)一步含有Ti 0. 05 0. 35%, Ni 0. 05 0. 5%， Cu 0. 05 0. 5%， Nb 0. 05 0. 7%， Mo 0. 005 0. 5%， Mg 0. 0001 0. 005%, B 0. 0003 0. 005%,Ca 0. 0003 0. 005%之中的1種或2種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼，其特征在于，在鋼表面，30°C、3. 5% NaCl水溶液中的孔蝕電位V’ clOO超過(guò)0. 2V(Vv. s. AGCL)。
4.一種耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼的制造方法，其是采用熱鍛或熱軋將權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的高純度鐵素體系不銹鋼制成熱軋鋼材，然后反復(fù)進(jìn)行冷加工和退火的鋼材的制造方法，其特征在于，在高于800°C的溫度下進(jìn)行最終退火，之后以10°C / 秒以上的冷卻速度冷卻到700°C以下，在200 700°C的溫度區(qū)域進(jìn)行停留1分鐘以上的冷卻后，在以質(zhì)量％計(jì)含有5%以上的硝酸的水溶液中進(jìn)行酸洗處理。
5.一種耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼的制造方法，其是采用熱鍛或熱軋將權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的高純度鐵素體系不銹鋼制成熱軋鋼材，然后反復(fù)進(jìn)行冷加工和退火的鋼材的制造方法，其特征在于，以高于800°C的溫度下的光亮退火進(jìn)行最終退火，將其氣氛氣體設(shè)定為含有50容量％以上的氫氣、剩余部分為氮?dú)夂筒豢杀苊獾碾s質(zhì)，且該氣氛氣體的露點(diǎn)為-50°C _20°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐蝕性優(yōu)良的合金節(jié)省型高純度鐵素體系不銹鋼及其制造方法。該耐蝕性優(yōu)良的高純度鐵素體系不銹鋼的特征在于，其含有C0.001～0.02％、Si0.01～0.6％、Mn0.01～0.6％、P0.005～0.04％、S0.0001～0.01％、Cr13～22％、N0.001～0.02％、Al0.005～0.05％、Sn0.001～1％，剩余部分包括Fe和不可避免的雜質(zhì)；當(dāng)將采用X射線光電子能譜分析儀在該鋼表面所測(cè)定的Fe氧化物、Cr氧化物、Sn氧化物以及除此以外的氧化物的X射線強(qiáng)度分別設(shè)定為I(Fe)、I(Cr)、I(Sn)、I(O)時(shí)，滿足下述式(1)和式(2)表示的兩個(gè)關(guān)系；0＜I(Fe)/I(Cr)＜5 式(1)0＜I(O)/I(Sn)＜3 式(2)為提高因Sn的添加而產(chǎn)生的薄膜改質(zhì)效果，在高于800℃的溫度下進(jìn)行最終退火后，以10℃/秒以上的冷卻速度冷卻到700℃以下，在進(jìn)行于200～700℃的溫度區(qū)域停留1分鐘以上的冷卻后，在以質(zhì)量％計(jì)含有5％以上的硝酸的水溶液中進(jìn)行酸洗處理，或者，進(jìn)行以氣氛氣體設(shè)定為50容量％以上的氫氣、剩余部分為氮?dú)猓覛夥諝怏w的露點(diǎn)設(shè)定為-50℃～-20℃的光亮退火。
文檔編號(hào)C22C38/00GK102245789SQ20098014925
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者石丸詠一朗, 秦野正治, 高橋明彥, 高畑繁則 申請(qǐng)人:新日鐵住金不銹鋼株式會(huì)社