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JPH0748654A - 電磁誘導加熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

電磁誘導加熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼

Info

Publication number
JPH0748654A
JPH0748654A JP19470093A JP19470093A JPH0748654A JP H0748654 A JPH0748654 A JP H0748654A JP 19470093 A JP19470093 A JP 19470093A JP 19470093 A JP19470093 A JP 19470093A JP H0748654 A JPH0748654 A JP H0748654A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
stainless steel
less
ferritic stainless
electromagnetic induction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19470093A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Sone
雄二 曽根
Yutaka Oka
裕 岡
Minoru Murabayashi
実 村林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP19470093A priority Critical patent/JPH0748654A/ja
Publication of JPH0748654A publication Critical patent/JPH0748654A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁誘導加熱性すなわち電気抵抗、耐酸化
性、耐環境性および高温強度等の向上を図る。 【構成】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0 wt
%、Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、M
o:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下を含有し、
残部はFeおよび不可避的不純物の組成にすると共に、面
積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/また
はカイ相を析出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、釜や加熱器など電磁
誘導加熱が施される用途に供して好適なフェライト系ス
テンレス鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼板を電磁誘導加熱の用途に
使用する場合には、電磁誘導を生起させる上で不可欠な
磁性体であることは勿論のこと、発熱量を確保するため
に電気抵抗が大きいこと、また構造物の使用環境に耐え
るために耐酸化性および耐環境性に優れることなどが必
要である。オーステナイト系ステンレス鋼は、通常の使
用条件下では磁化せず、電磁誘導を起こさせることがで
きないので、この種の用途には適さない。一方、フェラ
イト系ステンレス鋼は、磁化して電磁誘導を起こすこと
は可能であるが、電気抵抗、耐酸化性および耐環境性の
点で劣るため、電磁誘導加熱の用途にはあまり使用され
ていないのが現状である。
【0003】なお、フェライト系ステンレス鋼で電気抵
抗を向上させる方法として、炭化物や窒化物の析出を利
用する方法が知られている。この方法では、炭化物や窒
化物の析出を促進するために、鋼中のC,N含有量を増
大させると共に、炭化物や窒化物の生成元素であるNbや
Ti,V等を添加している。しかしながら、これらの炭化
物や窒化物がマトリックス中に均一に分散した場合に
は、電気抵抗はさほど向上しない。この点、析出処理温
度を高くしたり、使用温度が高い場合には、炭化物や窒
化物が粗大化するので、電気抵抗は上昇するけれども、
一方で耐環境性や高温強度の劣化を招くので、実用には
供することができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記した
実情に鑑み開発されたもので、電気抵抗はいうまでもな
く、耐酸化性や耐環境性に優れるすなわち電磁誘導加熱
性に優れるフェライトス系ステンレス鋼を提案すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】フェライト系ステンレス
鋼の電気抵抗は、使用温度が比較的低い場合には、炭化
物や窒化物の析出を利用して、向上させることはできな
い。一方、使用温度が高い場合には、炭化物や窒化物の
粗大化により電気抵抗を増大させることはできるけれど
も、耐環境性や高温強度の低下を招くことは前述したと
おりである。
【0006】そこで発明者らは、上記の問題を解決すべ
く、使用温度が高い場合においても鋼の電気抵抗と高温
強度を共に高く維持できる、鋼の化学組成および析出物
の種類について種々検討を重ねた。その一例を以下に示
す。C:0.0020wt%、Si:0.78wt%、Mn:0.25wt%、C
r:30.1wt%、Mo:1.96wt%およびN:0.005 wt%を含
有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼を、 800℃で5
h加熱したところ、シグマ相、カイ相よりなる金属間化
合物の第二相が15%(面積比率)析出した組織となり、
このような組織の鋼は第二相が析出していない場合に比
較して、電気抵抗が約 1.5倍向上することが判明した。
しかも、この鋼は、Crを多く含有しているため、耐環境
性に優れており、また組織を構成する主要な相がフェラ
イトであるため、電磁誘導を利用でき、さらに熱膨張率
が小さく、従って熱応力の発生も小さく、酸化スケール
の耐はく離性にも優れていた。
【0007】このように、電気抵抗ならびに耐環境性の
改善のためには、炭化物や窒化物に代えて金属間化合物
の析出を利用することが、極めて有効であることの知見
を得た。この発明は、上記の知見に立脚するものであ
る。
【0008】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 1.C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0 wt%、M
n:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、Mo:0.5
〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下を含有し、残部はF
eおよび不可避的不純物からなり、面積比で 2.5〜30%
の相比率になるシグマ相および/またはカイ相の析出相
を有することを特徴とする電磁誘導加熱性に優れたフェ
ライト系ステンレス鋼(第1発明)。
【0009】2.上記の第1発明において、さらにNb:
0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、V:0.05〜
0.5 wt%のうちから選んだ少なくとも一種を含有してな
るフェライト系ステンレス鋼(第2発明)。
【0010】3.上記の第1発明において、さらにAl:
0.005 〜2.0 wt%を含有してなるフェライト系ステンレ
ス鋼(第3発明)。
【0011】4.上記の第1発明において、さらにRE
M:0.02〜0.20wt%を含有してなるフェライト系ステン
レス鋼(第4発明)。
【0012】5.上記の第1発明において、さらにNb:
0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、V:0.05〜
0.5 wt%のうちから選んだ少なくとも一種と、Al:0.00
5 〜2.0 wt%とを含有してなるフェライト系ステンレス
鋼(第5発明)。
【0013】6.上記の第1発明において、さらにNb:
0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、V:0.05〜
0.5 wt%のうちから選んだ少なくとも一種と、REM:0.0
2〜0.20wt%とを含有してなるフェライト系ステンレス
鋼(第6発明)。
【0014】7.上記の第1発明において、さらにAl:
0.005 〜2.0 wt%と、REM:0.02〜0.20wt%とを含有し
てなるフェライト系ステンレス鋼(第7発明)。
【0015】8.上記の第1発明において、さらにNb:
0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、V:0.05〜
0.5 wt%のうちから選んだ少なくとも一種と、Al:0.00
5 〜2.0 wt%と、REM:0.02〜0.20wt%とを含有してな
るフェライト系ステンレス鋼(第8発明)。
【0016】
【作用】上記した組成になる各発明はいずれも、熱処理
によって金属間化合物を析出するが、この金属間化合物
の量を適正範囲に制御することにより、使用環境下にお
いて電気抵抗はもとより、耐酸化性や耐環境性、靱性、
高温強度を向上させることができる。
【0017】次に、この発明において、鋼の成分組成を
上記の範囲に限定した理由について説明する。 C:0.020 wt%以下 Cの含有量が0.02wt%を超えると、製造中の熱処理でCr
と結合してCr炭化物が形成され、その結果、耐食性の低
下を招く。それ故、C量は0.02wt%以下に限定した。
【0018】Si:0.05〜3.0 wt% Siは、脱酸剤として寄与するだけでなく、金属間化合物
を析出させて電気抵抗を高める上でも有用な元素である
が、0.05wt%未満ではその添加効果が小さく、一方 3.0
wt%を超えると機械的性質に悪影響を及ぼすので、Si含
有量は0.05〜3.0 wt%の範囲に限定した。
【0019】Mn:0.05〜1.5 wt% Mnは、1.5 wt%を超えると耐食性が低下し、一方0.05wt
%に満たないと経済性が損なわれるので、Mn含有量は0.
05〜1.5 wt%の範囲に限定した。
【0020】Cr:20.0〜35.0wt% Crは、耐食性の向上に寄与するだけでなく、金属間化合
物を析出させて電気抵抗を高める点でも有用な元素であ
るが、含有量が20.0wt%より少ないと、高温から温度が
低下した時に湿潤環境に曝されると発銹を招き、一方3
5.0wt%を超えると、延性および靱性が大幅に低下して
鋼板の製造性を著しく阻害するので、Cr含有量は20.0〜
35.0wt%の範囲に限定した。
【0021】Mo:0.5 〜4.0 wt% Moは、耐孔食性の向上に有効なだけでなく、金属間化合
物を析出させて電気抵抗を高める上でも有用な元素であ
るが、 0.5wt%に満たないとその添加効果に乏しく、一
方 4.0wt%を超えると熱間加工性が著しく低下するの
で、Mo含有量は 0.5〜4.0 wt%の範囲に限定した。な
お、CrおよびMoについては、さらに(Cr+3Mo)で表さ
れる指標が26〜40を満足する範囲で含有させることが好
ましい。というのは、耐孔食性は、CrとMoの相乗効果に
より発揮されるものだからである。
【0022】以上、基本成分について発明したが、この
発明では、さらに耐食性を向上させるために、Nb, Ti,
V等を初めとして、Alさらには REM等を含有させること
ができる。 Nb:0.05〜0.5 wt% Nbは、Cと結合して炭化物を形成することによって、粒
界へのCr炭化物の析出を抑制し、もって耐食性を向上さ
せる有用元素である。しかしながら、含有量が0.05wt%
より少ないとCr炭化物の生成抑制効果が小さく、一方
0.5wt%より多いと靱性を低下させるので、Nbは0.05〜
0.5 wt%の範囲で含有させるものとした。
【0023】Ti:0.05〜0.5 wt% Tiも、Nbと同様、Cと結合して炭化物を作り、粒界への
Cr炭化物の析出を抑制することによって耐食性を向上さ
せる有用元素であり、また酸化スケールの耐はく離性の
向上にも寄与する。しかしながら、0.05wt%より少ない
とCr炭化物の生成抑制効果が小さく、一方 0.5wt%より
多いと靱性を低下させるので、Tiは0.05〜0.5 wt%の範
囲で含有させるものとした。
【0024】V:0.05〜0.5 wt% Vも、NbやTiと同様、Cと結合して炭化物を作り、粒界
へのCr炭化物の析出を抑制することによって耐食性を向
上させる有用元素である。しかしながら、含有量が0.05
wt%に満たないとその添加効果に乏しく、一方 0.5wt%
を超えると靱性を低下させるので、Vは0.05〜0.5 wt%
の範囲で含有させるものとした。
【0025】Al:0.005 〜2.0 wt% Alは、脱酸剤として有用なだけでなく、フェライト系ス
テンレス鋼の耐酸化性の向上にも寄与し、その効果は添
加量は多いほど大きい。しかしながら、含有量が 2.0wt
%を超えると熱間加工性の著しい低下を招き、一方 0.0
05wt%未満では脱酸効果が小さいので、Alは 0.005〜2.
0 wt%の範囲で含有させるものとした。
【0026】REM:0.02〜0.20wt% REM は、酸化スケールの密着性を向上させる有用元素で
あるが、含有量が0.02wt%より少ないとその添加効果が
小さく、一方0.20wt%を超えると熱間加工性が低下する
ので、 REMは0.02〜0.20wt%の範囲で含有させるものと
した。
【0027】さて、この発明では、成分組成を上記のよ
うな範囲に調整した上で、所定量のシグマ相および/ま
たはカイ相よりなる金属間化合物を析出させることが肝
要である。ここに、かかる金属間化合物の析出量が面積
比率で 2.5%より少ないと電気抵抗の向上効果が小さ
く、一方30%より多いと靱性が著しく低下する。従っ
て、かような金属間化合物の析出量は面積比率で 2.5〜
30%の範囲に限定した。ここに、上記したような所定量
の金属間化合物を析出させるためには、固溶化処理後あ
るいは熱間圧延後、 700〜900 ℃の温度範囲に10〜100
時間程度保持すれば良い。なお、この発明鋼の製造方法
としては、常法による熱間圧延後または冷間圧延後、必
要に応じて固溶化処理を施したのち、上記したような金
属間化合物を析出させるための熱処理を行えば良い。
【0028】
【実施例】表1に示す化学組成になる溶鋼を、鋳造後、
熱間圧延によって板厚:4mmの熱延板とした。ついで、
熱延のままの鋼板および適宜に(1000℃, 10min 加熱−
急冷)の固溶化処理を施した鋼板について、表2に示す
条件で金属間化合物の析出処理を施した。また比較材と
して、(1000℃×10min −急冷)の固溶化処理のみを施
した鋼板も準備した。これら鋼板について、電気抵抗お
よび耐酸化性について調べた結果を表2に併記する。な
お、電気抵抗は比抵抗で、また耐酸化性は、大気中 800
℃, 100 時間の条件下における酸化増量で評価した。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】表2より明らかなように、この発明に従い
得られた鋼はいずれも、高い比抵抗値が得られただけで
なく、優れた耐酸化性を呈していた。
【0032】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、高い電気抵
抗と優れた耐酸化性とを兼ね備えたフェライト系ステン
レス鋼を安定して得ることができ、電磁誘導加熱の用途
に供して偉効を奏する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、面
    積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/また
    はカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導加
    熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
  2. 【請求項2】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつNb:0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5
    wt%、 V:0.05〜0.5 wt% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、残部はFeお
    よび不可避的不純物からなり、面積比で 2.5〜30%の相
    比率になるシグマ相および/またはカイ相の析出相を有
    することを特徴とする電磁誘導加熱性に優れたフェライ
    ト系ステンレス鋼。
  3. 【請求項3】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつ Al:0.005 〜2.0 wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、面
    積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/また
    はカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導加
    熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
  4. 【請求項4】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつ REM:0.02〜0.20wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、面
    積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/また
    はカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導加
    熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
  5. 【請求項5】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつ Nb:0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、 V:0.05〜0.5 wt% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、さらに Al:0.005 〜2.0 wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、面
    積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/また
    はカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導加
    熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
  6. 【請求項6】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつ Nb:0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、 V:0.05〜0.5 wt% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、さらに REM:0.02〜0.20wt% を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、面
    積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/また
    はカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導加
    熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
  7. 【請求項7】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、さらに Al:0.005 〜2.0 wt% と、 REM:0.02〜0.20wt% とを含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
    面積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/ま
    たはカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導
    加熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
  8. 【請求項8】C:0.020 wt%以下、 Si:0.05〜3.0
    wt%、 Mn:0.05〜1.5 wt%、 Cr:20.0〜35.0wt%、 Mo:0.5 〜4.0 wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつ Nb:0.05〜0.5 wt%、 Ti:0.05〜0.5 wt%、 V:0.05〜0.5 wt% のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、さらに Al:0.005 〜2.0 wt% と、 REM:0.02〜0.20wt% とを含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
    面積比で 2.5〜30%の相比率になるシグマ相および/ま
    たはカイ相の析出相を有することを特徴とする電磁誘導
    加熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
JP19470093A 1993-08-05 1993-08-05 電磁誘導加熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼 Pending JPH0748654A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6696016B1 (en) * 1999-09-24 2004-02-24 Japan As Represented By Director General Of National Research Institute For Metals High-chromium containing ferrite based heat resistant steel
JP2008303436A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Jfe Steel Kk 固体高分子形燃料電池セパレータ用フェライト系ステンレス鋼およびそれを用いた固体高分子形燃料電池
JP2009007627A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Jfe Steel Kk 固体高分子形燃料電池セパレータ用オーステナイト系ステンレス鋼およびそれを用いた固体高分子形燃料電池

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