耐热性优良的铁素体系不锈钢板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在高温下使用的薄板结构物用材料，特别是涉及如汽车排气系统材料 那样常温下的耐腐蚀性、同时难以发生因高温下使用导致的脆化的铁素体系不锈钢。
【背景技术】
[0002] 铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比，虽然加工性、韧性及高温强度很差，但由 于不含大量的Ni，因此廉价，另外由于热膨胀小，因此近年来被使用在屋顶等建筑材料或者 处于高温的汽车排气系统部件材料等热应变成为问题的用途中。特别是作为汽车排气系统 部件材料进行使用时，重要的是高温强度、常温下的耐腐蚀性、伴随高温使用的高韧性。一 般来说，使用SUH409L、SUS429、SUS430LX、SUS436J1L、SUS432、SUS444 等钢种作为适于这些 用途的铁素体系不锈钢。
[0003] 在这些材料中，专利文献1公开了使用0. 05~2%的Sn而提高了高温强度的材 料。另外，专利文献2公开了通过添加0.005~0. 10%的Sn而改善不锈钢板的表面品质的 技术。另外，近年来，通过使用含有表面处理钢板的碎铁作为原料，从而作为不可避免的杂 质超过0.05%的大量的Sn含有在不锈钢中。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2000-169943号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开平11-92872号公报
【发明内容】
[0008] 发明要解决的课题
[0009] 可知，当在高温下使用【背景技术】中记载的含Sn的不锈钢时，发生以往未知的晶界 脆化现象，发生损害部件强度的问题。本发明的目的在于提供如汽车排气系统材料那样即 便长时间暴露于高温下的情况、常温中的韧性也不会劣化的铁素体系不锈钢。
[0010] 用于解决课题的手段
[0011] 本发明人们对含Sn的铁素体系不锈钢的高温长时间时效后的处于常温中的韧性 降低进行了各种探讨。首先可知，在SUS430LX含有0. 3%的Sn的情况下，当研宄在怎样的温 度区域内进行使用会发生韧性降低时，温度区域是500~800°C。而且已知，特别是短时间 内发生韧性降低的温度为700°C，在短短1小时内发生了大幅度的韧性降低。如图1所示， 发生了脆性破坏的断面形态与一般的解理断面不同，具有显示晶界断面的特征。在AES(俄 歇电子分光）装置内将试样冷却至低温后发生破坏、对晶界断面进行分析时，以约lnm的厚 度观察到明显的Sn偏析。即，认为高温长时间使用所致的韧性降低是Sn的晶界偏析引起 而产生的。
[0012] 为了防止这种晶界脆化，最有效的是降低Sn的含量。但是，为了环境保护难以避 免进行表面处理钢板的再利用，因此实际情况是不得不使用含Sn的废料。另外，现有技术 中也难以通过精炼将Sn除去，迫切希望即便含Sn也难以发生晶界脆化的材料。
[0013] 因此，为了防止Sn的晶界偏析引起的脆化，对于各种合金元素的影响详细地进行 了调查，发现为了确保耐腐蚀性，用于固定不锈钢中的C、N而添加的稳定化元素Ti、Nb的影 响是很大的。即，如图1及2所示可知，当用Ti进行了稳定化的钢含Sn时、随着高温使用 的晶界脆化很明显，用Nb进行了稳定化的钢那样含Sn、也难以发生脆化。
[0014] 基于该发现，对于单独添加稳定化元素Ti、Nb的情况或者进行复合添加的情况， 调查了对韧性的影响，能够开发难以发生因高温使用导致的韧性降低的钢。
[0015] 本发明是基于这些发现而作出的，用于解决本发明课题的手段，即本发明的铁素 体系不锈钢板如下所述。
[0016] (1) -种铁素体系不锈钢，其特征在于，其以质量％计含有Cr:13. 0~21.0%、Sn: 0? 01 ~0? 50%、Nb:0? 05 ~0? 60%，限制C:0? 015% 以下、Si:1. 5% 以下、Mn:1. 5% 以下、 N:0. 020%以下、P:0. 035%以下及S:0. 015%以下，满足式1及式2,剩余部分为Fe及不可 避免的杂质，且在600~750°C的温度下实施了式3所示的L值达到1. 91X104以上的热处 理时的晶界Sn浓度为2原子％以下，
[0017] 8 ^CI= 0. 52Nb/ (C+N) ^ 26 (式 1)
[0018] GBSV = Sn-2Nb-0. 2^0 (式 2)
[0019]L= (273+T)(log(t)+20) (式 3)
[0020] 其中，T:温度（°C)、t:时间（小时）。
[0021] (2)上述（1)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，上述热处理在700°C下保持1 小时。
[0022] (3)上述（1)或（2)所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，其进一步以质量％计含 有Ti:0? 32% 以下、Ni:1. 5% 以下、Cu:1. 5% 以下、Mo:2% 以下、V:0? 3% 以下、A1 :0? 3% 以 下、B:0. 0030%以下中的1种或2种以上，
[0023] 其中，使式1'及式2'代替式1及式2，
[0024] 8 ^Cl=(Ti+0.52Nb)/(C+N) ^ 26 (式 1'）
[0025]GBSV=Sn+Ti-2Nb-0.3M〇-〇.2^0 (式2'）。
[0026] (4)上述⑴~⑶中任一项所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，其进一步以质 量％计含有w:0? 20% 以下、Zr:0? 20% 以下、Sb:0? 5% 以下、Co:0? 5% 以下、Ca:0? 01% 以 下、]\%:0.01%以下、1?]\1:0.1%以下中的1种或2种以上。
[0027] (5)上述（1)~（4)中任一项所述的铁素体系不锈钢，其特征在于，使冷轧板退火 后的晶体粒度号为5. 0以上且9. 0以下。
[0028] (6)上述⑴~（5)中任一项所述的铁素体系不锈钢的制造方法，其特征在于，以 850°C~1KKTC的退火温度对（1) (3)或（4)所述的组成的不锈钢进行退火，之后在从冷轧 板退火温度开始进行冷却时，在800~500°C的温度范围内使冷却速度为5°C/s以上。
[0029] 发明效果
[0030] 根据本发明的含Sn的铁素体系不锈钢，由于进行了稳定化元素Nb、Ti的最适合 化，因此即便在高温下使用，也可获得韧性的劣化小、且耐腐蚀性也优良的不锈钢板。
【附图说明】
[0031] 图1是下述断面照片：对于本实施方式中的铁素体系不锈钢和比较钢，以板厚为 4. 0mm的热轧退火板原样的状态，对热轧退火板在700°C下进行1小时热处理之后，在夏比 冲击试验中显示出脆性破坏的试验片的断面照片。
[0032] 图2是下述图表：对于本实施方式中的铁素体系不锈钢和比较钢，以板厚为4. 0mm 的热轧退火板原样的状态，对热轧退火板在700°C下进行保持1小时的热处理之后，利用板 厚为4. 0_的小尺寸试验片进行V形缺口夏比冲击试验，显示出所测定的延展性-脆性转 变温度的图表。
[0033] 图3是下述图表：将本实施方式中的铁素体系不锈钢和比较钢制成板厚为4. 0mm 的热轧退火板，进而在700°C下进行1小时热处理时，利用板厚为4. 0mm的小尺寸试验片进 行V形缺口夏比冲击试验，显示表示所测定的延展性-脆性转变温度（DBTT)与Sn的晶界 偏析倾向的指标（GBSV)的关系的图表。
[0034] 图4是下述图表：将本实施方式中的铁素体系不锈钢和比较钢制成板厚为4. 0_ 的热轧退火板，进而在700°C下进行1小时热处理时，利用AES测定晶界断面的Sn浓度，同 时用夏比冲击试验测定延展性-脆性转变温度OBTT)，表示晶界的Sn浓度与DBTT的关系 的图表。
【具体实施方式】
[0035] 以下对本发明的实施方式进行说明。首先，对限定本实施方式的不锈钢板的钢组 成的理由进行说明。另外，关于组成的％的标记在无特别说明时是指质量％。
[0036] C:0.015%以下
[0037] 由于C会使成型性、耐腐蚀性、热轧板韧性劣化，因此其含量优选越少越好，因而 使上限为〇. 015%。但是，过度的减少会导致精炼成本的增加，因此下限可以为0. 001 %。另 外，从耐腐蚀性的观点考虑，优选使下限为0. 002%、上限为0. 009%。
[0038] N:0.020%以下
[0039] 由于N与C同样地会使成型性、耐腐蚀性、热轧板韧性劣化，因此其含量优选越少 越好，因而为〇. 02%以下。但是，过度的减少会导致精炼成本的增加，因此下限为0. 001