時效熱處理后的強度增加小的鐵素體系不銹鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及時效熱處理后的強度增加小的鐵素體系不銹鋼板及其制造方法。特別 地，本發(fā)明涉及在一般像鐵素體系不銹鋼那樣含有較多Cr的鋼板中能夠抑制因時效熱處 理而導(dǎo)致的強度增加的鐵素體系不銹鋼板及其制造方法。
[0002] 本申請基于2013年3月14日在日本申請的特愿2013-52423號而主張優(yōu)先權(quán)，將 其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 鐵素體系不銹鋼由于具有優(yōu)異的耐蝕性，所以被用于廚房等許多用途中。在不銹 鋼的情況下，鋼中的C、N的存在狀態(tài)與耐蝕性密切相關(guān)。即若在鋼中C、N以固溶狀態(tài)存在， 則有時在熱處理時或焊接后的冷卻過程中生成Cr碳氮化物，在其周圍產(chǎn)生Cr缺乏層而耐 蝕性劣化，即產(chǎn)生所謂的"敏化"。為了抑制這樣的敏化，采取以下對策：在不銹鋼的制造中 極力減少C、N，且添加與Cr相比碳氮化物生成能力強的元素（Nb、Ti等）而減少晶內(nèi)的固 溶C及固溶N。這樣來制造在鐵素體系不銹鋼中極力減少了固溶C及固溶N的鋼板。
[0004] 另一方面，已知在晶內(nèi)的固溶C、N量殘留的情況下，會對時效后的材質(zhì)造成影響。 關(guān)于低碳鋼，通過在賦予應(yīng)變后在低溫下實施熱處理，有時會產(chǎn)生材料強度增加的烘烤硬 化現(xiàn)象（BH:Bake Hardening)。認為BH是由于以下原因產(chǎn)生的：殘留在晶內(nèi)的固溶C(N) 固附于在賦予應(yīng)變時導(dǎo)入的位錯，從而成為其后的位錯迀移的障礙，因而變形所需的應(yīng)力 增加，即材料強度增加。已知在晶內(nèi)C量與因BH而導(dǎo)致的應(yīng)力增加量（烘烤硬化量、BH 量）A 〇之間存在良好的相關(guān)性，開發(fā)了通過固溶C量的調(diào)整來控制BH量的技術(shù)（參照 非專利文獻1)。
[0005] 關(guān)于含有Cr的鋼種的BH，有非專利文獻2那樣的見解。在非專利文獻2中 示出了下述內(nèi)容：含有為了將C及N以碳氮化物的形式固定所需的充分的Ti的鋼種 (18〇-0.19711-0.0028(：-0.0054~鋼）在拉伸7.5%后、在200°(：下實施30分鐘的時效后的 時效指數(shù)大至超過lOMPa。該結(jié)果顯示了即使在不銹鋼中添加了為了將C和N以析出物的 形式固定所需的充分的Ti的情況下也存在固溶C或N。
[0006] 如上述那樣，作為鐵素體系不銹鋼薄鋼板的敏化對策，采用極力減少C、N、且添加 與Cr相比碳氮化物生成能力強的元素（Nb、Ti等）來減少晶內(nèi)的固溶C及固溶N的方法。 然而，如非專利文獻2中顯示的那樣，即使在添加充分的Ti的情況下，有時也會殘留固溶C 或N。
[0007] 其中，這樣的鐵素體系不銹鋼薄鋼板經(jīng)常在冷乳、退火之后實施表皮光乳。這樣的 鋼板若在氣溫達到比較高溫（~50°C左右）的環(huán)境中長時間保持后進行加工，則有時會產(chǎn) 生屈服點并產(chǎn)生皺褶狀的花紋（拉伸應(yīng)變），成為問題。所謂拉伸應(yīng)變是在加工前（賦予應(yīng) 變前）一部分位錯已經(jīng)被固溶C或固溶N固附（常溫時效），在加工時因屈服點延伸而產(chǎn)生 的表面缺陷，存在使制品特性顯著劣化的問題。并且，由于拉伸應(yīng)變會損害外觀的美觀，用 于將其消除的研磨是必要的，所以抑制拉伸應(yīng)變是重要的課題。
[0008] 即，由于在添加了 Ti、Nb等碳氮化物生成元素的高純度鐵素體系不銹鋼薄鋼板中 也殘留固溶C或固溶N，有時會產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，所以通過嚴格規(guī)定冷乳后的薄鋼板的保管方 法等來應(yīng)對。
[0009]另一方面，作為在添加了 Sn的鐵素體系不銹鋼中通過詳細規(guī)定熱處理條件來提 高各種特性的方法，已知有專利文獻1~3。
[0010] 專利文獻1中示出了通過對精乳退火條件進行研究而得到兼具耐蝕性和加工性 的鋼板的方法。專利文獻2中公開了通過控制精乳退火時的露點、氣氛而得到耐銹性優(yōu)異 的鋼板的方法。專利文獻3中提出了通過規(guī)定熱乳板退火及其后的冷卻條件而得到耐氧化 性和高溫強度優(yōu)異的鋼板的方法。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0012] 專利文獻
[0013] 專利文獻1:日本特開2009-174036號公報
[0014] 專利文獻2:日本特開2010-159487號公報
[0015] 專利文獻3:日本特開2012-172161號公報
[0016] 非專利文獻
[0017] 非專利文獻1:閃本篤樹、武內(nèi)孝一："住友金屬"vol.41，No. 2(1989)pl95-206
[0018] 非專利文獻2 :"高純度Fe-Cr合金的諸性質(zhì)"（日本鐵鋼協(xié)會特基研究會高純度 Fe-Cr合金研究部會編（1995)p54-59)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明所要解決的課題
[0020] 就上述那樣的【背景技術(shù)】的見解、以及專利文獻1~3而言，難以抑制鐵素體系不銹 鋼板的拉伸應(yīng)變，也沒有記載暗示其的技術(shù)。
[0021] 因此，本發(fā)明的目的是提供通過控制鋼的成分體系及制造方法的各條件而能夠抑 制在高溫下長時間保持時產(chǎn)生的拉伸應(yīng)變的時效熱處理后的強度增加小的不銹鋼板及其 制造方法。
[0022] 用于解決課題的手段
[0023] 本發(fā)明人為了解決上述課題，調(diào)查了鋼成分對時效后的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生所造成的 影響。此時，在產(chǎn)生拉伸應(yīng)變的情況下明確見到了屈服現(xiàn)象。因此，首先，調(diào)查了時效后的 強度（屈服強度）的上升量、即將BH量降低至何種程度能夠抑制拉伸應(yīng)變。
[0024] 制作在化學(xué)組成為16Cr-C鋼中使C量在0. 0005 %~0. 020%中變化而得到的高 純度鐵素體系不銹鋼的1. 〇_厚冷乳板，通過變更最終退火的熱處理溫度及時間，制作了 調(diào)整了金屬組織（固溶C量）的樣品。從這些樣品中與乳制方向平行地采集拉伸試驗片， 在應(yīng)變?yōu)?. 5 %的預(yù)應(yīng)變賦予拉伸變形后，在200°C下實施30分鐘的熱處理（時效熱處理） 后再次拉伸，測定此時的屈服強度。此外使用再拉伸后的試驗片調(diào)查是否見到拉伸應(yīng)變。
[0025] 其結(jié)果是，判明在應(yīng)變?yōu)?. 5%的預(yù)應(yīng)變賦予拉伸變形后的應(yīng)力〇 1 (N/mm2)與在 該拉伸變形后在200°C下實施30分鐘的熱處理后再次拉伸時的上屈服應(yīng)力〇 2 (N/mm2)的 關(guān)系滿足下述式（2)時不會見到拉伸應(yīng)變。
[0026] 〇 2 - 〇 1 彡 8 (2)
[0027] 即，判明為了在時效熱處理后防止拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生，只要使賦予上述的預(yù)應(yīng)變后 進行時效熱處理后的BH量、SP 〇 2-〇 1達到8(N/mm2)以下即可。
[0028] 接著，研究了用于降低BH量的成分體系（鋼組成）及制造方法。已知一般BH量 與固溶C量存在相關(guān)性，固溶C量可以通過添加碳化物生成元素（Ti、Nb)而降低。因此，使 用 17Cr-0. 003C-0. 006N-0. 10Ti 鋼（鋼 A)及 17Cr-0. 003C-0. 006N-0. 19Nb 鋼（鋼 B)及在 這些鋼A及鋼B中分別添加了 0. 2 %的Sn的鋼種（分別為鋼C、鋼D)，改變制造工藝來調(diào)查 BH量的變化。
[0029] 使用鋼A~D，分別制作0. 8mm的冷乳板后，將退火溫度設(shè)為900°C而進行精乳退 火，通過與上述同樣的方法測定BH量。作為制造工藝，實施2種。工藝1設(shè)為在熱乳后實 施熱乳板退火的工藝，工藝2設(shè)為在熱乳后沒有實施退火的情況下進行冷乳的工藝。將鋼 種、制造工藝與BH量的關(guān)系示于圖1中。另外，圖中的橫軸上記載的"1"或"2"表示制造 工藝的"工藝1"或"工藝2"。
[0030] 關(guān)于鋼A、鋼B，在任一工藝中BH量均高達10N/mm2。另一方面，在鋼C、鋼D中在 需要熱乳板退火的工藝1中能夠?qū)H抑制到低于8N/mm2。
[0031] 進而，使用鋼C調(diào)查了制造條件對BH量造成的影響，結(jié)果判明，BH量大大依賴于 熱乳時的精乳條件和接著其進行的熱乳板退火條件。
[0032] 基于通過以上的本發(fā)明人的調(diào)查得到的見解而作成的本發(fā)明的主旨如下。
[0033] (1) -種時效熱處理后的強度增加小的鐵素體系不銹鋼板，其特征在于，具有下 述鋼組成：以質(zhì)量％計含有C :0. 020%以下、Si :0. 01~2. 0%、Mn :2. 0%以下、P :低于 0? 050%、S :低于0? 010%、Cr :10. 0 ~25. 0%、N :0? 020% 以下、Sn :0? 010 ~0? 50%，進而按 照滿足下述（1)式的方式含有Ti :0. 60%以下、Nb :0. 60%以下、V :0. 60%以下、Zr :0. 60% 以下中的1種或2種以上，并且剩余部分實質(zhì)上包含鐵及不可避免的雜質(zhì)，應(yīng)變?yōu)?. 5%的 預(yù)應(yīng)變賦予拉伸變形后的應(yīng)力〇 1 (N/mm2)與在上述拉伸變形后在200°C下實施30分鐘的 熱處理后再次拉伸時的上屈服應(yīng)力〇2(N/mm 2)滿足下述（2)式的關(guān)系。
[0034] (Ti/48+V/51+Zr/91+Nb/93)/(C/12+N/14) ^1.0 (1)
[0035] 〇 2 - 〇 1 彡 8 (2)
[0036] 另外，上述（1)式中各元素名均表示其含量（質(zhì)量％ )。此外，關(guān)于上述（1)式中 的不在鋼中含有的元素