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TWI467032B - High-purity fat iron-based stainless steel plate with excellent oxidation resistance and high temperature strength and manufacturing method thereof - Google Patents

High-purity fat iron-based stainless steel plate with excellent oxidation resistance and high temperature strength and manufacturing method thereof Download PDF

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Publication number
TWI467032B
TWI467032B TW101103542A TW101103542A TWI467032B TW I467032 B TWI467032 B TW I467032B TW 101103542 A TW101103542 A TW 101103542A TW 101103542 A TW101103542 A TW 101103542A TW I467032 B TWI467032 B TW I467032B
Authority
TW
Taiwan
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less
oxidation resistance
stainless steel
temperature strength
steel sheet
Prior art date
Application number
TW101103542A
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English (en)
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TW201237188A (en
Inventor
Masaharu Hatano
Eiichiro Ishimaru
Akihiko Takahashi
Original Assignee
Nippon Steel & Sumikin Sst
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
Priority claimed from JP2011032476A external-priority patent/JP5709570B2/ja
Priority claimed from JP2011032499A external-priority patent/JP5709571B2/ja
Application filed by Nippon Steel & Sumikin Sst filed Critical Nippon Steel & Sumikin Sst
Publication of TW201237188A publication Critical patent/TW201237188A/zh
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Description

具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板及其製造方法 發明領域
本發明係有關於一種具有例如在400℃以上且1050℃以下的高溫環境中之優異耐酸性與高溫強度之省合金型的高純度肥粒鐵系不鏽鋼板及其製造方法。具體來說，本發明係有關於適於構成暖氣用品、燃燒用品、汽車排氣系等構件之具優異耐酸性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼。
 發明背景
肥粒鐵系不鏽鋼係用於廚房用品、家電用品、電子用品等廣泛的領域上。近年來，因精鍊技術的提升而具有極低碳．氮化、可降低P或S等雜質元素，且添加Nb或Ti等穩定化元素提高了耐鏽性及加工性之肥粒鐵系不鏽鋼(以下，稱為高純度肥粒鐵系不鏽鋼)，則適用於廣泛範圍的用途上。此是因為高純度肥粒鐵系不鏽鋼比近年來價格高漲顯著之含有大量Ni的沃斯田鐵系不鏽鋼更具有優異的經濟性。
於要求耐氧化性與高溫強度之耐熱鋼領域中，亦有規格化的SUS430J1L、SUS436J1L、SUH21等高純度肥粒鐵系不鏽鋼(JIS G 4312)。SUS430J1L如同19Cr-0.5Nb所代表、SUS436J1L如同18Cr-1Mo所代表、及SUH21如同18Cr-3Al所代表，其等特徵為添加有稀少元素的Nb或Mo、或者係添 加有大量的Al。代表SUH21之含有Al高純度肥粒鐵系不鏽鋼雖然具有優異耐氧化性，但仍存有伴隨加工性或熔接性及低韌性之製造性的課題。
對上述含有Al高純度肥粒鐵的課題，至此進行許多檢討。例如於專利文獻1中即揭示有一種具優異加工性、耐氧化性之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板及其製造方法，其特徵在於Cr：13~20%、Al：1.5~低於2.5%、Si：0.3~0.8%、及Ti：3×(C+N)~20×(C+N)。於專利文獻2則揭示有一種具優異耐水蒸氣氧化性、熱疲勞特性之高純度肥粒鐵系不鏽鋼，其為Cr：8~25%、C：0.03%以下、N：0.03%以下、Si：0.1~2.5%、Al：4%以下、及所定義A=Cr+5(Si+Al)之A值在13~60的範圍。於該等專利文獻1、2所揭示之不鏽鋼的特徵為降低Al的添加量，並複合添加Si。因Si亦為會使韌性降低的元素，故留有對該等鋼的製造性之課題。又，於專利文獻3揭示有一種不鏽鋼，其為Cr：11~21%、Al：0.01~0.1%、Si：0.8~1.5%、Ti：0.05~0.3%、Nb：0.1~0.4%、C：0.015%以下、N：0.015%以下，且必要時為獲得高溫強度而添加2%以下的W。於該等文獻所揭示之不鏽鋼的特徵為藉由降低Al的添加量、並添加Si或稀少元素的W來確保耐氧化性與高溫強度。
作為解決上述課題的手段則想到有不倚賴高合金化，而利用微量元素來改善耐氧化性與高溫強度。以往，眾所皆知作為可飛躍地提升耐氧化性的微量元素係利用稀土族元素。例如，於專利文獻4則揭示有不使用Si或Al，而對含 有Cr：12~32%的肥粒鐵系不鏽鋼添加：稀土族元素：0.2%以下、Y：0.5%以下、Hf：0.5%以下、及Zr：1%以下之中1種或2以上，且該等合計為1%以下。又，對於高溫強度，則於專利文獻5中揭示有一種含有Sn、Sb的微量元素之具優異高溫強度的肥粒鐵系不鏽鋼及其製造方法。於專利文獻5所揭示的大半的鋼為Cr：10~12%之低Cr鋼，而以Cr：大於12%的高Cr鋼來說，為了確保高溫強度則複合添加有V、Mo等。Sn、Sb的效果可舉改善高溫強度，但不見於有關本發明的目的之耐氧化性之檢討或記載。
至此發明者等由省資源．經濟性的觀點，則揭示有不倚賴Cr或Mo的高合金化，而藉由微量添加Sn改善了耐蝕性或加工性的高純度肥粒鐵系不鏽鋼。於專利文獻6及7所揭示的不鏽鋼即為以Cr：13~22%、Sn：0.001~1%來降低C、N、Si、Mn、P，且設Al為：0.005~0.05%的範圍，並依需求添加Ti和Nb之穩定化元素的高純度肥粒鐵系不鏽鋼。
但，該等文獻中並未針對本發明的目的之添加微量的Sn與Al對於耐氧化性或高溫強度的影響作任何檢討。
又，於專利文獻8中揭示有一種肥粒鐵系不鏽鋼，其含有Cr：11~22%、Al：1.0~6.0%，且可降低C、N、S，並含有選自於由Sn：0.001~1.0%、Nb：0.001~0.70%、及V：0.001~0.50%所構成的群組中之1種以上的元素；雖就暴露於高溫水蒸氣的環境下之Cr及/或該化合物的防蒸發予以揭示，但仍未揭示添加Al、Sn對耐氧化性、高溫強度效果。
先行技術文獻 【專利文獻】
專利文獻1：日本專利特開2004-307918號公報
專利文獻2：日本專利特開2003-160844號公報
專利文獻3：日本專利特開平8-260107號公報
專利文獻4：日本專利特開2004-39320號公報
專利文獻5：日本專利特開2000-169943號公報
專利文獻6：日本專利特開2009-174036號公報
專利文獻7：日本專利特開2010-159487號公報
專利文獻8：日本專利特開2009-167443號公報
 發明概要
如上所述，於高純度肥粒鐵系不鏽鋼中，雖然為了確保耐氧化性與高溫強度而添加Al、或複合添加Al與Si係有效的，但仍留有製造性或熔接性的課題。又，不倚賴Al或Si的高合金化而要確保上述特性，則必須利用Nb、Mo、W或稀土族等非常高價的稀土族元素。另一方面，雖揭示有由省資源．經濟性的觀點添加了微量的Sn之高純度肥粒鐵系不鏽鋼，但卻還未達到具備耐氧化性與高溫強度。
因此本發明的目的係提供一種不倚賴添加具有阻害製造性或熔接性的Al或Si的過度合金化、或添加Nb、Mo、W、稀土族等稀少元素，而係活用添加Sn來使耐氧化性與高溫強度提升之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板及其製造方法。
本發明者等為了解決前述課題，於高純度肥粒鐵系不鏽鋼中，著眼於添加Sn與Al的作用並就對於耐氧化性與高溫強度的效果努力研究，而有下述見解以致完成本發明。
(a)Sn係對高溫強度的提升有效的元素，藉由添加Sn可降低Nb、Mo、W的添加。並發現要藉由添加Sn以展現出具有高溫強度及耐氧化性提升的效果，16%以上的Cr量係有效的。雖對上述耐氧化性的提升作用仍有許多不明處，但基於如下所述的實驗事實，可推測該作用機構。
(b)添加了Sn的16Cr鋼(以下，稱為添加Sn的16Cr鋼)、及上述之耐熱不鏽鋼：19Cr-0.5Nb鋼、18Cr-1Mo鋼，將該兩者在950℃且200hr的大氣中進行了連續氧化實驗。以19Cr-0.5Nb鋼或18Cr-1Mo鋼來說相對於開始產生氧化皮膜的剝離，添加Sn的16Cr鋼沒有產生異常氧化或氧化皮膜的剝離，且展現了高保護性皮膜的穩定性。
(c)於添加Sn的16Cr鋼中自氧化皮膜的詳細分析可清楚看出：Sn不會存於氧化皮膜中，且氧化皮膜Cr的濃度係高於19Cr-0.5Nb鋼或18Cr-1Mo鋼。即，Sn的添加顯示了會提高氧化鉻皮膜(Cr2 O3 )中的Cr濃度，且有抑制會破壞Cr2 O3 之Fe、Mn、Ti等侵入氧化皮膜的作用。藉由如上述添加Sn的效果，則可利用省合金型的16Cr鋼來達成與前述耐熱不鏽鋼：19Cr-0.5Nb鋼、18Cr-1Mo鋼具有同等以上的耐氧化性與高溫強度。
(d)上述添加Sn的16Cr鋼的耐氧化性可看出藉由添加0.05%以上的Al會呈穩定的狀態。若Al量低於0.8%以下，雖 然不會生成Al的連續氧化皮膜，但可推測為因鋼界面的氧分壓的降低而有助於提升Cr2 O3 的穩定性。就上述因Sn+Al而提升耐氧化性雖仍有許多不明處，但可推想添加Sn的效果與微量的Al量係有重疊性的。進而，若Al添加量高於0.8%，則因會升成Al的連續氧化皮膜，故可發現超過氧化鉻皮膜之因氧化鋁皮膜而提升耐氧化性的效果。即，可以更少的Cr量與Al量來達成前述耐熱不鏽鋼：SUH21之耐氧化性。
(e)為了提升上述的耐氧化性，藉由降低C、N、P、S來圖謀鋼的高純度化，並添加Nb或Ti之穩定化元素係有效的。
(f)於熱軋時之鑄片的加熱中，加熱後的抽出溫度係設為確保用以除去裂疵或阻害表面性質的鑄片表層夾雜物之鏽生成量、且生成細微的TiCS來降低會誘發異常氧化的固熔S，及可抑制會成為異常氧化的起點之生成MnS或CaS的溫度。以Cr量16.0%以上之添加Sn的鋼來說設為1100~1200℃係有效的。
(g)熱軋後的捲取係設為可確保鋼韌性、且可抑制招致表面性質降低之內部氧化物或晶界氧化的溫度。以Cr量16.0%以上之添加Sn的鋼來說設為500~600℃係有效的。又，以900℃以上進行熱軋板退火並使Nb和Ti等穩定化元素固熔，且在550~850℃之溫度區域中以10℃/秒以下進行冷卻，其可降低Sn或Cr之晶界偏析及促進細微碳氮化物生成，且對提高高溫強度及耐氧化性係有效的。
基於上述(a)~(g)的見解所成之本發明的要旨如下述。
(1)一種具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其特徵在於：以質量%計係C：0.001~0.03%、Si：0.01~2%、Mn：0.01~1.5%、P：0.005~0.05%、S：0.0001~0.01%、Cr：16~30%、N：0.001~0.03%、Al：0.05~3%、及Sn：0.01~1%，且剩餘部分由Fe及雜質所構成。
(2)上述(1)所記載之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板的Al含量係大於0.8%且至3%。
(3)上述(1)或(2)所記載之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板係以質量%計，進而含有Nb：0.5%以下、Ti：0.5%以下、Ni：0.5%以下、Cu：0.5%以下、Mo：0.5%以下、V：0.5%以下、Zr：0.5%以下、Co：0.5%以下、Mg：0.005%以下、B：0.005%以下、及Ca：0.005%以下之1種或2種以上。
(4)上述(1)至(3)中任一項所記載之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板係以質量%計，進而含有Zr：0.1%以下、La：0.1%以下、Y：0.1%以下、Hf：0.1%以下、及REM：0.1%以下之1種或2種以上。
(5)一種高純度肥粒鐵系不鏽鋼板之製造方法，係用以製造如上述(1)至(4)中任一項記載之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，該製造方法之特徵在於：係將具有上述(1)至(4)中任一項記載之鋼成分的不鏽鋼胚加熱並令抽出溫度為1100~1250℃，且令熱軋結束後的 捲取溫度為600℃以下。
(6)一種高純度肥粒鐵系不鏽鋼板之製造方法，係用以製造如上述(1)至(4)中任一項記載之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，該製造方法之特徵在於：將依據如上述(4)中記載之製造方法，所製造之具有上述(1)至(4)中任一項記載之鋼成分的熱軋鋼板，以900~1050℃退火之後，在550~850℃之溫度區域中以10℃/秒以下進行冷卻。
依據本發明，可產生具有下述顯著的效果之省合金型之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其係不倚賴會阻害製造性或熔接性之Al或Si的過度合金、或添加Nb、Mo、W、稀土族之稀土元素，而係活用添加Sn以使提升至與以往的耐熱鋼同等以上的耐氧化性與高溫強度者。
圖式簡單說明
第1圖係顯示實施例1之不鏽鋼板中Cr、Sn、Al的量與耐氧化性的關係的圖。
第2圖係顯示實施例2之不鏽鋼板中Cr、Sn、Al的量與耐氧化性的關係的圖。
 用以實施發明之形態
以下將就本發明之各要件進行詳細地說明。其中，各元素的含量之「%」的表示係「質量%」之意。
(I)首先，以下將說明鋼板成分的限定理由。
因C會使耐氧化性變差，故其含量宜越少，且上限設為0.03%。但，過度的降低會牽扯到精煉成本的增加，故下限設為0.001%。而考慮耐氧化性或製造成本宜設為0.002~0.01%。
因Si作為脫氧元素係有效而添加，且為可提升耐氧化性的元素。為了確保脫氧劑與本發明的耐氧化性故下限設為0.01%。
但，因過度添加會降低鋼韌性或加工性，故上限設為2%。而考量效果與製造性則宜設為0.05~1%。更適宜的範圍係0.1~0.6%。
因Mn係會阻害耐氧化性的元素，故其含量宜越少。從會抑制耐氧化性的降低來看，將上限設為1.5%。但，因過度的降低會牽扯到精鍊成本的增加，故下限設為0.01%。而考量耐氧化性及製造成本，宜設為0.05~0.5%。
因P係會阻害製造性或熔接性的元素，故其含量宜越少。從會抑制製造性或熔接性的降低來看，將上限設為0.05%。但，因過度的降低會牽扯到精鍊成本的增加，故下限設為0.005%。而考量製造成本，宜設為0.01~0.04%。
因S會使耐氧化性或熱加工性變差，故其含量宜越少。因此，將上限設為0.01%。但，因過度的降低會牽扯到精鍊成本的增加，故下限設為0.0001%。而考量耐氧化性及製造成本，宜設為0.0002~0.002%。
Cr係本發明之高純度肥粒鐵系不鏽鋼之基本的構成元素，且因藉由添加Sn而可確保本發明的目標之耐氧化性與 高溫強度，故為必要元素。為了確保本發明的耐氧化性與高溫強度故將下限設為16.0%。而上限以製造性的觀點來看設為30%。但，因較SUH21具有經濟性，而宜設為16.0~22.0%。考量其性能及合金成本，更宜設為16.0~18.0%。
因N與C一樣會使耐氧化性變差，故其含量宜越少，而將上限設為0.03%。但，因過度的降低會牽扯到精鍊成本的增加，故下限設為0.001%。而考量耐氧化性或製造成本，宜設為0.005~0.015%。
Al不僅作為脫氧元素係有效的元素，且為可提升本發明的目標之耐氧化性的必要元素。因與添加Sn一樣可得耐氧化性的提升效果故將下限設為0.05%以上，而宜大於0.8%。而上限自製造性的觀點來看設為3.0%。但，因過度添加會導致鋼韌性或熔接性變差，故宜設為大於0.8%且至2.0%。因較SUH21具有經濟性，而宜設為1.0~2.0%。
Sn係可不倚賴Al或Si的過度合金化、或者Nb、Mo、W、稀土族等稀少元素的添加，就可確保本發明的目標之耐氧化性與高溫強度，故為必要元素。為了獲得本發明的耐氧化性與高溫強度，而將下限設為0.01%。而上限以製造性的觀點來看設為1.0%。但，因較SUH21具有經濟性，而宜設為0.1~0.6%。考量其性能及合金成本，更宜設為0.2~0.5%。
因Nb、Ti具有可固定C、N之穩定化的作用而為可提升耐氧化性的元素，故因應需求來添加。若有添加時，設為可展現其個別效果之0.03%以上。但，因過度的添加會牽扯到合金成本的上升或伴隨再結晶溫度的上昇之製造性降 低，故上限各設為0.5%。以適當的範圍而言，因考量效果與合金成本及製造性，而將Nb、Ti的1種或2種設為0.05~0.5%。更宜為0.1~0.3%的範圍。
Ni、Cu、Mo、V、Zr、Co係藉由與Sn的相乘效果而對高溫強度的提升有效的元素，且因應需求來添加。Ni、Cu、Mo在添加時，係設為可展現其個別效果之0.15%以上。而V、Zr、Co再添加時，係設為可展現其個別效果之0.01%以上。但，因過度添加會牽扯到合金成本的上升或製造性的降低，故上限皆設為0.5%。
Mg除了在熔鋼中與Al一同形成Mg氧化物並作為脫氧劑發揮效用外，亦可作為TiN的結晶核發揮作用。因TiN在凝固過程中會成肥粒鐵相的凝固核、並促進TiN的結晶，故在凝固時可使肥粒鐵相細微生成。藉由使凝固組織細微化，除了可防止起因於製品的條紋或條痕等粗大凝固組織的表面缺陷，因還可提升加工性，故因應需求來添加。若有添加時，係設為可展現其效果之0.0001%。但，因一旦大於0.005%，製造性會劣化，故上限設為0.005%。而考慮製造性則宜設為0.0003~0.002%。
B係可提升熱加工性或2次加工性的元素，且對高純度肥粒鐵系不鏽鋼的添加係有效的。若有添加時，係設為可展現該等效果之0.0003%以上。但，因過度的添加會招致拉伸的降低，故上限設為0.005%。而考量其料成本或加工性一哨為0.0005~0.002%。
Ca係可提升熱加工性或鋼的乾淨度的元素，可因應需 求來添加。若有添加時，係設為可展現該等效果之0.0003%以上。但，因過度添加會牽扯到製造性的降低、或CaS等水溶性夾雜物所致之耐氧化性的降低，故上限設為0.005%。而考慮製造性或耐氧化性，宜設為0.0003~0.0015%。
Zr、La、Y、Hf、REM因可提升熱加工性或鋼的乾淨度、且具有可顯數提升耐氧化性或加工性的效果，故可因應需求添加。若有添加時，係設為可展現其個別效果之0.001%以上。但，過度添加會牽扯到合金成本的上升或製造性的降低，故上限各設為0.1%以上。而考慮效果與經濟性及製造性，宜取其1種或2種以上，且各設為0.001~0.05%。
(II)接著，以下將說明有關製造鋼板的適宜方法的限定理由。
其係闡述具有前述(I)所述的成分，且為了獲得與SUH21同等以上的耐氧化性與高溫強度之事宜的製造方法。
又，本發明的鋼板係將具有(I)的成分組成的鋼，用轉爐、電爐或進而使用2次精煉裝置以常用方法來熔製、以連續製造法或鋼塊法來製成鋼胚(鑄片、鋼片)，且在加熱爐中將該鋼胚加熱後，進行熱軋做成熱軋鋼板並捲成線圈而做成熱軋鋼板；或是依需求進行熱軋板退火後，進而進行冷軋、退火、酸洗處理而做成冷軋鋼板者。
熱軋中將鑄片(鋼胚)加熱後的抽出溫度設為1100℃以上係為了確保用以除去會誘發裂疵的鑄片表層夾雜物之鏽 生成量。鏽的生成量係鏽厚度為0.1mm以上。將抽出溫度的上限設為1250℃係為了抑制會成為異常氧化點的MnS或CaS的生成並使TiCS穩定化。考量到為本發明的目標之耐氧化性，宜將抽出溫度設為1100~1200℃。
將熱軋後的捲取溫度設為600℃以下係為了確保鋼韌性、且抑制會招致表面性質降低之內部氧化或鑄皮下氧化。又，若超過600℃則含有Ti或P的析出物會易於析出，而牽扯到耐氧化性降低之虞。若將捲取溫度設為低於400℃，則恐有因熱軋後的注水而招致熱軋鋼帶的形狀不良、且在線圈展開或穿線時引發表面裂疵。考量到本發明的目標之耐氧化性，宜將捲取溫度設在500~600℃。
亦可在熱軋後省略熱軋板退火，而實施1次的冷軋或間隔中間退火實施2次以上的冷軋。但，為了藉由Sn、Cr，還有Nb或Ti、或者Ni、Cu、Mo的固熔強化使本發明的目標之高溫強度上升，宜進行900℃以上的熱軋板退火。考量到表面性質與酸洗脫鏽性的降低，熱軋板退火溫度的上限宜設為1050℃。
將熱軋板的冷卻溫度設在550~850℃的溫度範圍中10℃/秒以下，係為了降低Sn或Cr之晶界偏析且圖謀固熔均一化，促進細微的碳氮化物生成，並有效提升高溫強度與耐氧化性。為了促進細微析出，宜設冷卻速度為5℃/秒以下。雖下限無特別規定，但為抑制碳氮化物的粗大化係設為0.01℃/秒。
本發明並未特別規定冷軋的條件。考量到表面性質，冷軋後之最終退火宜設為1000℃以下。而下限則設為本發 明的鋼板中再結晶結束的800℃。雖並未特別規定酸洗的方法，但以工業上常用的方法進行。例如鹼鹽浴浸漬+電解酸洗+硝氟酸，電解酸洗為進行中性鹽電解或硝酸電解。
實施例
以下，說明本發明的實施例。
熔製具有表1成分的肥粒鐵系不鏽鋼，並以從加熱爐抽出溫度1180~1250℃來進行熱軋，且以捲取溫度500~730℃作成板厚3.0~6.0mm的熱軋鋼板。對熱軋鋼板進行退火後，進行1次冷軋或間隔中間退火進行2次冷軋，而製造出1.0~2.0mm厚的冷軋鋼板。將所得的冷軋鋼板皆以再結晶結束之850~1050℃進行最終退火。
鋼成分亦有實施本發明所規定的範圍(本發明成分)及其以外的範圍(比較成分)。製造條件亦有實施本發明所規定的適宜範圍(本發明例)及其以外的條件(比較例)。且，使用了SUS430J1L(19%Cr-0.5%Nb)及SUS436J1L(18Cr-1Mo)、SUS21(18%Cr-3%Al)作為比較鋼。
(實施例1)
自所得的鋼板採取各種試驗片，針對表1所示之鋼A~Q、SUS430J1L及SUS436J1L進行下述的實驗，調查鋼板的特性並進行了評價。
高溫強度(TS、0.2%PS)是自軋延方向採取平行部長40mm、寬12.5mm的拉伸試片並藉由高溫拉伸實驗所求得。高溫拉伸實驗係以800℃進行、拉伸速度以0.09mm/min至0.2%耐力，之後以3mm/min。
耐氧化性係採取20mm×25mm的試片，將表面與背面、端面進行濕式#600研磨完成後，藉由大氣中980℃且200hr連續氧化實驗來評價。將結果示於表2。該評價指標係以表面皮膜的(i)剝離及(ii)異常氧化之發生的有無來判斷。其結果發現了因(i)之表面皮膜的剝離之產生點狀的色調變化、及(ii)之異常氧化之表面皮膜遭到破壞而產生以Fe氧化物為主體之隆起狀的氧化形態。
在大氣中980℃且200hr連續氧化實驗條件中，在作為比較鋼之SUS430J1L及SUS436J1L發現表面皮膜的剝離，且一部分異常氧化。因此，本發明係具有在大氣中980℃且200hr連續氧化實驗條件中不會發生異常氧化之耐氧化性，且兼具與比較鋼同等以上之高溫強度(800℃中0.2%PS≧35MPa，T、S≧55MPa)者。
從表2可看出實驗序號1、5、7、8、11~15係滿足本發明所規定的成分及適宜的製造方法(熱軋條件、熱軋板退火條件)整體之高純度肥粒鐵系不鏽鋼。該等鋼板係具有高於SUS430J1L或436J1L的高溫強度與耐氧化性者。
實驗序號2、3、4、6、9、10係具有本發明所規定的成分，且係一部分及全部偏離本發明之適宜的製造條件(熱軋條件、熱軋板退火條件)者。不過，該等鋼板係具有與SUS430J1L或SUS436J1L同等的高溫強度與耐氧化性者。 又，實驗序號13係N量比其他發明例的鋼多，雖偏離前述本發明之適宜的高純度化但為具有本發明的範圍的組成，且具有本發明的目標之特性的情況。
實驗序號16~21雖實施了本發明之適宜的製造方法(熱軋條件、熱軋板退火條件)，但為偏離本發明之成分者。該等鋼板並不具有本發明的目標之高溫強度與耐氧化性。
(實施例2)
與實施例1一樣，自所得的鋼板採取各種試驗片，針對鋼2A~2Q及SUS21(18%Cr-3%Al)進行與實施例1同樣的實驗，並調查鋼板的特性且進行了評價。
但耐氧化性的評價則以更嚴苛的條件，藉由大氣中1050℃且200hr連續氧化實驗進行了坪價。結果示於表3。該評價指標與實施例1一樣，係以表面皮膜的(i)剝離及(ii)異常氧化之發生的有無來判斷。其結果發現了因(i)之表面皮膜的剝離之產生點狀的色調變化、及(ii)之異常氧化之表面皮膜遭到破壞而產生以Fe氧化物為主體之隆起狀的氧化 形態。
在作為比較鋼之SUH21(18Cr-3Al)中雖無發現無異常氧化、但部分卻有表面皮膜的色調變化及伴隨其之剝離表面皮膜的剝離，。因此，本發明的目標為具有在大氣中1050℃且200hr連續氧化實驗條件中不會發生異常氧化之耐氧化性，且兼具與比較鋼同等以上之高溫強度(800℃中0.2%P.S≧45MPa，T.S≧60MPa)者。
由表3可知，實驗序號21、23、25、26、29~33係完全滿足本發明所規定的成分及適宜的製造條件(熱軋條件、熱軋板退火條件)之高純度肥粒鐵系不鏽鋼。且該等鋼板具有氧化鋁皮膜並具有與比較鋼之SUS21同等以上的耐氧化性，係兼具高溫強度者。
實驗序號22、24、27係具有本發明所規定的成分，且一部分及完全偏離本發明之適宜的製造條件(熱軋條件、熱軋板退火條件)者。不過，該等鋼板係具有與本發明的目標之SUS21同等的高溫強度與耐氧化性者。又，實驗序號28、31、34係N量比其他發明例的鋼多，雖偏離前述本發明之適宜的高純度化但為具有本發明的範圍的組成，且具有本發明的目標之特性的情況。又，實驗序號11、14雖具有本發明的目標之跟溫強度與耐氧化性，但Al量大於2%且於本發明例中其熔接性及韌性較差。
實驗序號35~40雖實施了本發明之適宜的製造方法(熱軋條件、熱軋板退火條件)，但為偏離本發明之成分者。該等鋼板並不具有本發明的目標之高溫強度與耐氧化性。
第1圖係顯示表1所示之實施例1之鋼的Cr、Sn、Al量與表2所示之耐氧化性的關係。同樣地，第2圖係顯示表1所示之實施例2之鋼的Cr、Sn、Al量與表3所示之耐氧化性的關係。具有本發明的目標之耐氧化性者記為「○」，而耐氧化性的評價為比較鋼同等以下者記為「×」。由本結果可知為了藉由添加Sn來獲得良好的高溫強度與耐氧化性，調整成本發明所規定的成分範圍(Cr、Sn、Al)是很重要的。
產業上之可利用性
根據本發明，可製得一種不倚賴具有阻害製造性或熔接性的Al或Si過度合金化、或Nb、Mo、W、稀土族等稀少元素的添加，而係活用添加微量Sn以使提升至與以往的耐熱鋼同等以上的耐氧化性與高溫強度之省合金型高純度肥粒鐵系不鏽鋼板。
第1圖係顯示實施例1之不鏽鋼板中Cr、Sn、Al的量與耐氧化性的關係的圖。
第2圖係顯示實施例2之不鏽鋼板中Cr、Sn、Al的量與耐氧化性的關係的圖。

Claims (7)

  1. 一種具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其特徵在於：以質量%計係C：0.001~0.03%、Si：0.01~2%、Mn：0.01~1.5%、P：0.005~0.05%、S：0.0001~0.01%、Cr：16~30%、N：0.001~0.03%、Al：0.05~3%、及Sn：0.01~1%，且剩餘部分由Fe及雜質所構成，並且在800℃下之0.2%耐力為35MPa以上，拉伸強度為65MPa以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板的Al含量係大於0.8%且至3%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板係以質量%計進而含有Nb：0.5%以下、Ti：0.5%以下、Ni：0.5%以下、Cu：0.5%以下、Mo：0.5%以下、V：0.5%以下、Zr：0.5%以下、Co：0.5%以下、Mg：0.005%以下、B：0.005%以下、及Ca：0.005%以下之1種或2種以上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板係以質量%計進而含有La：0.1%以下、Y：0.1%以下、Hf：0.1%以下、及REM：0.1%以下之1種或2種以上。
  5. 如申請專利範圍第3項之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板，其中前述鋼板係以質量%計進而含有La：0.1%以下、Y：0.1%以下、Hf：0.1%以下、 及REM：0.1%以下之1種或2種以上。
  6. 一種具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板之製造方法，其特徵在於：將具有如申請專利範圍第1至5項中任一項之鋼成分的不鏽鋼胚加熱並令抽出溫度為1100~1250℃，且令熱軋結束後的捲取溫度為600℃以下，並且該高純度肥粒鐵系不鏽鋼板係在800℃下之0.2%耐力為35MPa以上，拉伸強度為65MPa以上。
  7. 如申請專利範圍第6項之具優異耐氧化性與高溫強度之高純度肥粒鐵系不鏽鋼板之製造方法，其係將該高純度肥粒鐵系不鏽鋼板進一步以900~1050℃退火之後，在550~850℃之溫度區域中以10℃/秒以下進行冷卻。
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