特許 6134553 耐酸性良好な二相ステンレス鋼

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6134553

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】耐酸性良好な二相ステンレス鋼

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20170515BHJP

   C22C 38/58 20060101ALI20170515BHJP

   C21D 8/02 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   C22C38/00 302H

   C22C38/58

   C21D8/02 D

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-65246(P2013-65246)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2013-227669(P2013-227669A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年11月12日

(31)【優先権主張番号】特願2012-73551(P2012-73551)

(32)【優先日】2012年3月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】503378420

【氏名又は名称】新日鐵住金ステンレス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067736

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100062421

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 弘明

(74)【代理人】

【識別番号】100096677

【弁理士】

【氏名又は名称】伊賀 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100106781

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 稔也

(74)【代理人】

【識別番号】100150898

【弁理士】

【氏名又は名称】祐成 篤哉

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】浦島 裕史

(72)【発明者】

【氏名】松橋 亮

(72)【発明者】

【氏名】柘植 信二

(72)【発明者】

【氏名】梶村 治彦

【審査官】 川口 由紀子

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５２５６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１１２８４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１９３８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６９６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０５９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８４２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４６２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ３８／００−３８／６０

Ｃ２１Ｄ ８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

質量％にて、
Ｃ：０．０６％以下、
Ｓｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｎ：４．０〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｃｒ：２０．０〜２４．０％、
Ｎｉ：０．５〜４．０％、
Ｍｏ：２．０〜４．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．５％、
Ａｌ：０．００３〜０．０５０％、
Ｏ：０．００７％以下、
Ｎ：０．１０〜０．３０％
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、且つ、下記（１）〜（３）を満たすとともにフェライト相面積率が４０〜７０％であることを特徴とする耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
（１）（１）式で表されるＧＩが５０以上２００以下
（２）ＧＩαが５５以上
（３）（２）式で表されるＧＩｄｉｆが０以上
ＧＩ＝−Ｃｒ＋１８Ｎｉ＋３０Ｃｕ−１０Ｍｎ＋３５Ｍｏ・・・・・・（１）
ＧＩｄｉｆ＝ＧＩα−ＧＩγ・・・（２）
但し、上記の式において各元素名は何れもその含有量（質量％）を表す。
また、ＧＩαは、フェライト相中の元素含有量で計算したＧＩ値を意味し、
ＧＩγは、オーステナイト相中の元素含有量で計算したＧＩ値を意味する。

【請求項2】

更に、質量％で
Ｔｉ：０．００３〜０．０５０％、
Ｎｂ：０．０１〜０．２０％
の１種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。

【請求項3】

更に、質量％で
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００３０％以下、
Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、
ＲＥＭ：０．１０％以下
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。

【請求項4】

更に、質量％で
Ｓｎ：０．０３〜０．２％、
Ｖ：０．０５〜０．５％、
Ｃｏ：２．０％以下
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。

【請求項5】

更に、Ｌ断面のオーステナイト相の長径Ｌγの平均が５０μｍ以上かつ（４）式を満たすことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
１０００≦Ｌγ×ｔ≦１００００・・・（４）
Ｌγは、Ｌ断面のオーステナイト相の長径の長さ（μｍ）を示す。
ｔは、製品板厚（ｍｍ）を示す。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オーステナイト相とフェライト相の二相を持つ二相ステンレス鋼のうち、汎用二相ステンレス鋼において、安価でかつ耐酸性・製造性が良好な汎用二相ステンレス鋼に関するものであって、高価なＮｉから安価なＮへの代替量を増加することができ、低コストながらも、オーステナイト相の優先溶解を利用することでＭｎによる耐酸性低下を抑制し、低コストかつ耐酸性・製造性を阻害しない耐酸性良好な二相ステンレス鋼に係るものである。

【背景技術】

【0002】

二相ステンレス鋼は鋼の組織にオーステナイト相とフェライト相の両相を持ち、高強度高耐食性の材料として以前から石油化学装置材料、ポンプ材料、ケミカルタンク用材料等に使用されている。更に、二相ステンレス鋼は一般に低Ｎｉの成分系であることから、直近の金属原料高騰状況に伴い、ステンレス鋼の主流であるオーステナイト系ステンレス鋼より合金コストが低くかつ変動が少ない材料として注目を浴びている。

【0003】

二相ステンレス鋼の直近のトピックとして低コスト化とその使用量増加がある。低い合金コストのメリットを更に増大させた鋼種で、特許文献１、２等が該当する。いずれもＡＳＴＭ−Ａ２４０で規格化されており、特許文献１はＳ３２１０１（代表成分２２Ｃｒ−１．５Ｎｉ−５Ｍｎ−０．２２Ｎ）に対応し、特許文献２はＳ８２４４１（代表成分２４Ｃｒ−３．６Ｎｉ−３Ｍｎ−０．２７Ｎ）に対応する。いずれも、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３２９Ｊ３ＬやＡＳＴＭ規格のＳ３１８０３およびＳ３２２０５のような汎用タイプの二相ステンレス鋼において、高価なＮｉを安価なＭｎに代替し、さらに高価なＭｏを安価なＣｕ、Ｎの増量で代替することで、低コスト化を図ったものである。また、相間の成分を規定したものに特許文献３があり、該文献によれば、フェライト相とオーステナイト相の耐孔食性の差が小さくなるような規定をすることで、二相ステンレス鋼の耐食性が改善できるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２００２／２７０５６号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１０／０７０２０２号公報

【特許文献3】特開２００３−２９３０９０号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Ｌｕｈｕａ Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ， ５４（２００９）， ｐ５３８７−５３９２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

これらの中で特に酸を使用する環境で用いられ耐食性が要求される汎用型二相ステンレス鋼であるＳ３１８０３を低コスト化する際に耐酸性の低下および特性の劣化が問題となる。低コスト化のため、高価なＮｉを低減する成分設計をおこなう場合、その耐酸性向上効果が失われる上、相バランスが崩れることにより、窒化物が析出し、特性の低下をまねくという課題があった。

【0007】

本発明では、高価なＮｉ成分を低減しても耐酸性の低下を押さえ、かつ窒化物の析出を抑制し、酸環境中で使用する際の課題を少なくした経済的な汎用型二相ステンレス鋼を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らはＣｒが２４％以下、Ｍｏが４．０％以下、Ｎｉが４．０％以下の成分系をベースとした、低コスト化による耐酸性の低下を抑制する方法について詳細に調査した結果、改善策について以下の知見を得た。

【0009】

単相ステンレス鋼の場合、耐酸性および耐孔食性は、添加元素量と対応しているといわれている。そこで、上記ベース成分系において種々添加量を変更して試験鋼片を作成し、腐食試験により耐酸性および耐孔食性におよぼす各元素の抑制効果、促進効果の大きさを具体的に数値化した。その結果、上記環境で使用するためには、（１）式で表されるＧＩ値を５０以上にする必要があることが分かった。
ＧＩ＝−Ｃｒ＋１８Ｎｉ＋３０Ｃｕ−１０Ｍｎ＋３５Ｍｏ・・・・・（１）
但し、式中の各元素名は何れもその含有量を表す（質量％）
また、式中の元素のうち、含有しないものや、その含有量が不明である場合は、当該元素を０として計算する。

【0010】

さらに発明者らは、断面観察をすることで、フェライトとオーステナイトの溶解相が変化することを見出した。特に、個別に分布するオーステナイト相が優先溶解し、母相であるフェライト相が障壁として腐食の進行を防止する場合、耐酸性が良好であることが分かった。すなわち、オーステナイトではなく、フェライトの耐酸性が二相ステンレスの耐酸性に大きく影響し、フェライト相のＧＩ値を制御することが、有効であることを見出した。成分を分析した結果、フェライト中のＧＩ値 ＧＩαが５５以上の場合耐酸性は良好となることが分かった。

【0011】

また、単にフェライト相の耐酸性を向上させれば良いのではなく、相間の耐酸性差も重要であることを見出した。つまり、前記特許文献３のようにフェライト相とオーステナイト相の差を小さくすれば良いのではなく、逆に相間の耐酸性差を大きくしたほうが耐酸性に有効であることが分かった。この相間の耐酸性差は（２）式で表され、本発明の効果を得るためには、ＧＩｄｉｆが０以上必要であり、特に１０以上の鋼種では、耐酸効果がさらに高まる傾向があった。
ＧＩｄｉｆ＝ＧＩα−ＧＩγ・・・（２）
但し、式中のＧＩαは、フェライト相中の元素含有量で計算したＧＩ値を意味し、ＧＩγは、オーステナイト相中の元素含有量で計算したＧＩ値を意味する。

【0012】

本発明者らは、以上の知見を基に、成分組成の設計を行った。上記（１）式を見ると分かるように、ＧＩ値は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏの添加量増加と、Ｃｒ、Ｍｎ量減少により大きな値を取る。その中で、フェライト相に濃縮し、フェライト相の耐酸性を高める効果が大きいＭｏを減少させることなく、オーステナイト相に濃縮し、フェライト相の耐酸性に与える影響が小さい、高価なＮｉを低下することでコスト改善を図った。しかしながら、Ｎｉの減少にともない、オーステナイト相も減少してしまうため、相バランスの調整が必要となる。低コストながらもオーステナイト相を増やす効果が期待できるものは、Ｎ、Ｃｕである。ＣｕはＮに比べ、オーステナイト相増加効果が少ない上、多量に添加すると熱間脆性を引き起こしてしまことがあるため、Ｎ添加による改善を試みた。

【0013】

しかしながら、Ｎを添加することによりオーステナイト相増加効果は高いものの、製造時に窒化物を析出し、Ｃｒ欠乏層の形成による耐食性の低下および靭性の劣化を引き起こしてしまう。そのため、Ｍｎ添加により窒化物の析出抑制を図った。前述の様にＭｎは耐酸性を悪化させる元素であるが、予想よりも耐酸性の悪化が小さかった。この効果の詳細なメカニズムは不明であるが、上述した相間の耐酸性差を制御することによって、これまでの二相鋼と異なり、Ｍｎが濃化しているオーステナイト相が先に溶解するため、表面のＭｎ濃度が低下し、耐酸性に及ぼす悪影響が小さくなるためであると推測される。このようにＭｎを添加することで、製造時の窒化物析出の抑制と耐酸性の確保を両立させることに成功した。

【0014】

以上のように、本発明者らは、新たに得た知見に基づいて成分を規定することで、低コストかつ耐酸性が良好な成分を両立し得る条件を詳細に検討し、本発明の完成に至った。

【0015】

以上の知見より、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
即ち、
（１）質量％にて、
Ｃ：０．０６％以下、 Ｓｉ：０．１〜１．５％、 Ｍｎ：４．０〜１０．０％、
Ｐ：０．０５％以下、 Ｓ：０．００５％以下、 Ｃｒ：２０．０〜２４．０％、
Ｎｉ：０．５〜４．０％、Ｍｏ：２．０〜４．０％、 Ｃｕ：０．１〜２．５％、
Ａｌ：０．００３〜０．０５０％、Ｏ：０．００７％以下、Ｎ：０．１０〜０．３０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、且つ、下記（１）〜（３）を満たすとともに、フェライト相面積率が４０〜７０％であることを特徴とする耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
（１）（１）式で表されるＧＩが５０以上２００以下
（２）ＧＩαが５５以上
（３）（２）式で表されるＧＩｄｉｆが０以上
ＧＩ＝−Ｃｒ＋１８Ｎｉ＋３０Ｃｕ−１０Ｍｎ＋３５Ｍｏ・・・・（１）
ＧＩｄｉｆ＝ＧＩα−ＧＩγ・・・（２）
但し、上記の式において各元素名は何れもその含有量（質量％）を表す。
また、ＧＩαは、フェライト相中の元素含有量で計算したＧＩ値を意味し、
ＧＩγは、オーステナイト相中の元素含有量で計算したＧＩ値を意味する。
（２）更に、質量％でＴｉ：０．００３〜０．０５０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２０％の１種または２種を含有することを特徴とする前記（１）に記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
（３）更に、質量％でＣａ：０．００５０以下％、Ｍｇ：０．００３０以下％、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、ＲＥＭ：０．１０％以下の１種または２種以上を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
（４）更に、質量％でＳｎ：０．０３〜０．２％、Ｖ：０．０５〜０．５％、Ｃｏ：２．０％以下の１種または２種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）の何れかに記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
（５）更に、Ｌ断面のオーステナイト相の長径Ｌγの平均が５０μｍ以上かつ（４）式を満たすことを特徴とする前記（１）〜（４）の何れかに記載の耐酸性良好な二相ステンレス鋼。
１０００≦Ｌγ×ｔ≦１００００・・・（４）
Ｌγは、Ｌ断面のオーステナイト相の長径の長さ（μｍ）を示す。
ｔは、製品板厚（ｍｍ）を示す。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、合金コストを低下した汎用タイプ二相ステンレス鋼において大きな課題の一つである耐酸性低下の抑制を、製造性を阻害することなく解決することが出来る。その結果、合金コストを低下した汎用タイプ二相ステンレス鋼において、耐酸性が課題となっていた用途への拡大が図れ、産業上寄与するところは極めて大である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に本発明を詳細に説明する。
以下に先ず、本発明の請求項１記載の限定理由について説明する。なお、成分についての％は、質量％を意味する。
Ｃは、ステンレス鋼の耐食性を確保するために、０．０６％以下の含有量に制限する。０．０６％を越えて含有させるとＣｒ炭化物が生成して、耐食性が劣化する。好ましくは、０．０４％以下である。一方、含有量を極端に減ずることは大幅なコストアップになるため、好ましくは下限を０．００１％とする。

【0018】

Ｓｉは、脱酸のため０．１％以上添加する。しかしながら、１．５％を超えて添加すると靱性が劣化する。そのため、上限を１．５％に限定する。好ましい範囲は、０．２〜１．０％である。

【0019】

Ｍｎは、二相ステンレス鋼中の窒化物の析出を抑制することから、４．０％以上添加する。しかしながら、１０．０％を超えて添加すると耐酸性が劣化する。そのため、上限を１０．０％に限定する。好ましい範囲は、４．０超〜８．０％であり、更に好ましくは５．０〜６．５％である。

【0020】

Ｐは、鋼中に不可避的に含有される元素であって、熱間加工性を劣化させるため、０．０５％以下に限定する。好ましくは０．０３％以下である。一方、含有量を極端に減ずることは大幅なコストアップになるため、好ましい下限は０．００５％である。

【0021】

Ｓは、Ｐと同様に鋼中に不可避的に含有される元素であって、熱間加工性および耐食性をも劣化させるため、０．００５％以下に限定する。好ましくは、０．００２％以下である。一方、含有量を極端に減ずることは大幅なコストアップになるため、好ましくは下限を０．０００１％とする。

【0022】

Ｃｒは、耐食性を確保するために基本的に必要な元素である上、比較的安価な合金であるため、本発明では２０．０％以上含有させる。一方、フェライト相を増加させる元素であり、２４．０％を超えて含有させるとフェライト量が過多となり耐食性を害する。好ましくは２１．０％以上２３．０％以下とする。

【0023】

Ｎｉは、二相ステンレス鋼中のオーステナイト相を増加させることおよび各種酸に対する耐食性を改善するのに有効な元素であり、０．５％以上添加させるが、高価な合金であるため本発明では可能な限り抑制し、４．０％以下とする。好ましい範囲は、１．０〜３．０％である。

【0024】

Ｍｏは、ステンレス鋼の耐食性を付加的に高める非常に有効な元素であり２．０％以上添加する。しかしながら、非常に高価な元素であるため本発明では可能な限り抑制し、その上限を４．０％以下と規定した。好ましい範囲は、２．５〜３．５％である。

【0025】

ＣｕはＮｉと同様二相ステンレス鋼中のオーステナイト相を増加させることおよび各種酸に対する耐食性を改善するのに有効な元素であり、かつＮｉと比べて安価な合金であるため本発明では０．１％以上添加するが、２．５％を越えて含有させると熱間加工性を阻害するので上限を２．５％とした。好ましい範囲は、０．５％〜２．０％である。

【0026】

Ａｌは、鋼の脱酸のための重要な元素であり、鋼中の酸素を低減するために０．００３％以上の含有が必要である。一方でＡｌはＮとの親和力が比較的大きな元素であり、過剰に添加するとＡｌＮを生じて母材の靭性を阻害する。その程度はＮ含有量にも依存するが、Ａｌが０．０５０％を越えると靭性低下が著しくなるためその含有量の上限を０．０５０％と定めた。好ましくは０．０３０％以下である。

【0027】

Ｏは、非金属介在物の代表である酸化物を構成する有害な元素であり、過剰な含有は靭性を阻害する。また粗大なクラスター状酸化物が生成すると表面疵の原因となる。このためその含有量の上限を０．００７％と定めた。好ましくは０．００５％以下である。一方、過度に低減することはコストの増加につながるため、好ましい下限を０．０００５％とする。

【0028】

Ｎは、オーステナイト相に固溶して強度、耐食性を高めると共に母材および熱影響部のオーステナイト相を増加させる有効な元素である。このために０．１０％以上含有させる。一方、０．３０％を越えて含有させると製造時にＣｒ窒化物が析出して耐食性の低下を引き起こすため含有量の上限を０．３０％とした。好ましい含有量は０．１５〜０．２５％である。

【0029】

Ｔｉ、Ｎｂは、極微量で窒化物を形成しＣｒ窒化物の析出を抑制する効果があり、必要に応じて１種または２種を添加することが出来る。
Ｔｉに関しては、上記効果を発揮するには０．００３％以上の添加が必要である。
一方０．０５０％を越えて二相ステンレス鋼に含有させると粗大なＴｉＮが生成して鋼の靭性を阻害するようになる。このためその含有量を０．００３〜０．０５０％と定めた。好ましくは、０．００３〜０．０２０％である。

【0030】

Ｎｂは、上記のＣｒ窒化物の析出を抑制する効果に加え、更に耐食性を高める作用も有する。また、Ｎｂが形成する窒化物、炭化物は熱間加工および熱処理の過程で生成し、結晶粒成長を抑制し、鋼材を強化する作用を有する。このために必要に応じて０．０１％以上含有させる。一方過剰な添加は熱間圧延前の加熱時に未固溶析出物として析出するようになって靭性を阻害するようになるためその含有量の上限を０．２０％と定めた。好ましくは、０．０１％〜０．１０％である。

【0031】

Ｃａ，Ｍｇ，Ｂ，ＲＥＭは、それぞれ熱間加工性を向上させる元素であり、必要に応じて添加することが出来る。この効果を得るためには、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００３０％以下、Ｂ：０．０００５〜０．００５０％、ＲＥＭ：０．１０％以下の１種または２種以上を添加する必要がある。また、いずれも上限を超えると靭性を低下するため、添加する場合は各上限値までとする。好ましくは、Ｃａ:０．００１０〜０．００５０％、Ｍｇ：０．０００１〜０．００１５％、Ｂ：０．０００５〜０．００３０％、ＲＥＭ：０．００５〜０．０５％である。ここでＲＥＭはＬａやＣｅ等のランタノイド系希土類元素の含有量の総和とする。

【0032】

Ｓｎ，Ｖ，Ｃｏは、それぞれ耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加することが出来る。この効果を得るためには、Ｓｎ：０．０３〜０．２％、Ｖ：０．０５〜０．５％、Ｃｏ：２．０％以下の１種または２種以上を添加することが必要である。一方、それぞれ上限を超えると、ＳｎおよびＶは熱間加工性を阻害し、Ｃｏはコストが高くなるため、添加する場合は各上限値までとする。Ｃｏの好ましい範囲は、０．０３〜１．０％である。

【0033】

なお、当該二相鋼において良好な特性を得るためにはフェライト相面積率を４０〜７０％の範囲にすることが必要である。４０％未満では靱性不良が、７０％超では熱間加工性、応力腐食割れの問題が出てくる。また、何れの場合も耐食性が不良となる。

【0034】

さらに、本発明ではＧＩを耐酸性の指標として設定する。ＧＩが大きいほど、金属母地の腐食速度が小さいため、板厚が減少しにくく、ＧＩが小さいほど金属母地の腐食速度が大きく、板厚が減少しやすい。前述のように耐酸性は、合金元素添加量によって決定され、ＧＩによりあらわすことができる。具体的には、下記（１）式で表されるＧＩ値が５０以上２００以下であればよい。
ＧＩ ＝−Ｃｒ＋１８Ｎｉ＋３０Ｃｕ−１０Ｍｎ＋３５Ｍｏ・・・・・・・（１）
ＧＩ値が５０未満の場合、金属母地の耐酸性が劣るため、耐酸性を必要とする用途に適用することが出来ない。また、２００を超えると効果が飽和し、コストが増大するのみとなるため、上限を２００に限定する。好ましくは、７５〜１７５である。

【0035】

また、本発明においては、上述した知見に基づき、フェライト相の耐酸性を規定する必要がある。フェライト相中の含有元素量にて、上記ＧＩ値を計算したものをＧＩαとした場合に、ＧＩαは５５以上必要である。ＧＩαが５５未満である場合、フェライト相の耐酸性が十分でなく、耐酸性を必要とする用途に適用することが出来ない。

【0036】

また、ＧＩｄｉｆは、フェライト相とオーステナイト相のＧＩ値の差を示すものであり、ＧＩｄｉｆが大きいほど、オーステナイト相の溶解が促進され、フェライト相の耐酸性が向上する。具体的には、下記（２）式で表されるＧＩｄｉｆ値が０以上であればよい。好ましくは１０以上である。
ＧＩｄｉｆ＝ＧＩα−ＧＩγ・・・（２）
なお、ＧＩα、及びＧＩγは、それぞれ実施例で後述する方法によって各相中の元素含有量を測定し、ＧＩを求める（１）式にその含有量を代入することで算出することが可能である。また、ＧＩｄｉｆを制御する方法、つまり、フェライト相とオーステナイト相にそれぞれ含有する元素量を制御することは、公知の方法を用いることが出来る。例えば、非特許文献１に記載の方法を用いることが出来る。

【0037】

さらに、オーステナイト相の形状を制御することで、さらなる耐酸性の向上効果が達成できることが明らかとなった。検討の結果、オーステナイト相がより長く伸展している場合、耐酸性向上効果が見られ、その長さLγは５０μｍ以上であることが分かった。一般的な８５０〜１１５０℃で熱処理した場合、Lγは熱処理温度が低いほど大きくなる傾向が見られた。また、オーステナイト相の長さLγと、製品板厚ｔには相関関係があり、ｔが小さくなるほど、Lγは大きくなり、その積Ｌγ×ｔを製造性の指標とすることができる。検討の結果、Ｌγ×ｔが１０００以上１００００以下の場合、製造性が良好であった。１０００≦Ｌγ×ｔ≦１００００とする。

【0038】

また、本発明の二相ステンレス鋼を製造する方法は、熱間圧延工程と最終熱処理工程を少なくとも有する。オーステナイト相を伸展させ、Ｌγを大きくするには、熱間圧延工程において、オーステナイト相が多く存在する温度領域かつ、高い板厚減少率で熱延する必要がある。オーステナイト相が少なくとも４０％以上存在する温度領域Ｔγ４０でなければ、Ｌγが大きくなる効果は小さい。

【0039】

さらに、熱延時のＴγ４０における、元スラブ厚に対する累積板厚減少率Ｒ値が重要である。Ｒ値が高ければ、オーステナイト相が伸展し、低ければ伸展効果が小さくなる。Ｒ値が５％未満であると耐酸性改善効果が小さい。さらに、５０％以下の領域では製造性が良好であった。このため、さらなる耐酸性改善のために、オーステナイト相が４０％以上存在する温度Ｔγ４０で、Ｒ値が５％〜５０％で熱間圧延することとする。熱間圧延工程においては、このＴγ４０におけるＲ値を制御することが重要であり、Ｔγ４０以外の温度域での圧延率は製品板厚に応じて適宜設定して良い。

【0040】

最終熱処理工程については、９００〜１１００℃とすることが好ましい。これは、上述したように、熱処理温度が低いほどＬγが大きくなる傾向があるが、Ｌγ×ｔを１０００〜１００００の範囲に制御すると製造性が良好になるためである。

【実施例】

【0041】

以下に実施例について記載する。表１に供試鋼の化学組成を示す。なおこの表１に記載されている含有量は、鋼材に含有されている量であり、後述するフェライト相に含有されている元素量、オーステナイト相に含有されている元素量とは異なる。成分以外はＦｅおよび不可避的不純物元素である。なお、空欄は当該元素を意図的に添加していないため測定していないことを示す。

【0042】

これらの成分鋼を実験室の５０ｋｇ真空誘導炉によりＭｇＯるつぼ中で溶製し、約１２０ｍｍ角の鋼塊に鋳造した。鋼塊の本体部分より８０ｔ×１１０ｗ×ｌの寸法に鍛造した後、熱間圧延用素材を加工し、１１８０℃の温度に１〜２ｈ加熱後、仕上温度９００℃狙いの条件にて圧延し１２ｍｍ厚×約７００ｍｍ長の熱間圧延鋼板を得た。なお圧延直後の鋼材温度が８００℃以上の状態より２００℃以下までスプレー冷却を実施した。最終の溶体化熱処理は１０５０℃×２０分均熱後水冷の条件で実施した。

【0043】

上記により得られた厚鋼板について以下の通り特性評価を行った。
熱間加工性の評価は圧延材約７００ｍｍのうち最も長い耳割れの長さを耳割れ長さとし、５ｍｍ以上の耳割れが存在する場合は熱間加工性が悪いと判定した。また、耳割れ長さが範囲内であっても、表面疵が見られる場合は同様に熱間加工性が悪いと判定した。耳割れ長さの評価結果は、表２に耳割れ長さを記載した。また、表面疵が見られる場合は、備考欄に記載した。

【0044】

耐酸性については、表層から２５×２５×３ｍｍの試験片を採取し、試験片の表面を＃６００研磨した試験片を用いた。まず、基本的な耐食性評価として、６０℃、１０％硫酸中に３０ｍｉｎ浸漬した。その後、試験前後の重量変化より腐食速度を算出し、鋼種間の耐酸性を比較した。耐酸性用途に必要とされる０．１ｍｍ／ｙ以下を良好とした。評価結果は、表２に腐食速度を記載した。また、さらなる特性向上のためのより過酷な試験として、６０℃、３０％硫酸中に３０ｍｉｎ浸漬した。その後、同様に試験前後の重量変化より腐食速度を算出し、鋼種間の耐酸性を比較した。耐酸性用途に必要とされる０．１ｍｍ／ｙ以下を良好とした。評価結果は、表３に腐食速度を記載した。

【0045】

また、耐孔食性については、ＪＩＳＧ０５７７に準拠した孔食電位測定をおこなった。具体的には、表層から２５×１０×２ｍｍの試験片を採取し、１ｃｍ^２の試験面を残し、シリコン被覆材で被覆した試験片を準備した。試験開始直前に＃６００研磨をし、不動態皮膜を除去した試験片について、５０℃、Ａｒ脱気した１．０ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ水溶液中に浸漬して１０ｍｉｎ後、速度２０ｍＶ／ｍｉｎで電位を掃印し、電流密度が１００μＡ／ｃｍ^２を示した際の電位を孔食電位とした。０．４０Ｖ以上を良好と判定した。評価結果は、表２に孔食電位を記載した。

【0046】

相中の元素の分析は、ＥＰＭＡにより実施した。ビーム系を１μｍに絞り、フェライト相およびオーステナイト相の中央部を点分析することにより、それぞれの相の合金元素濃度を測定した。この方法で得られたフェライト相中、オーステナイト相中にそれぞれ含有される合金元素量を用いて、ＧＩα、及びＧＩγを算出した。算出方法は、上記の通り、ＧＩを求める（１）式にそれぞれの相中の元素含有量を代入することで算出した。また、ＧＩαとＧＩγを（２）式に代入することにより、ＧＩｄｉｆを算出した。これらのうち、ＧＩαとＧＩｄｉｆの算出値を表１に記載した。

【0047】

評価結果を表２に示す。
本発明鋼では、圧延材の耳割れおよび耐酸性はいずれも良好な値を示した。

【0048】

熱間加工性については、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｖ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭ、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂ添加量多過のそれぞれＮｏ．Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｐ、Ｑ、Ｕ、Ｖ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ＡＡ、ＡＢ、ＡＣで熱延板の耳割れが５ｍｍを超える結果となった。

【0049】

耐酸性については、ＧＩが５０未満のＮｏ．Ａ、Ｆ、Ｉ、Ｍ、ＯおよびＧＩｄｉｆが０未満のＮｏ．Ｂで腐食速度が０．１ｍｍ／ｙを超え、耐酸性は劣位であった。耐孔食性については、Ｃが多いＮｏ．Ｃ、Ｍｎが少ないＮｏ．Ｅ、Ｃｒが少ないＮｏ．Ｋ、Ｎが多いＮｏ．Ｓ、Ｍｏが少ないＮｏ．Ｍ、およびα量多過により耐食性の低下がみられるＮｏ．Ｌ、Ｒで孔食電位が０．４０Ｖを下回り、耐孔食性は劣位であった。また、表面の疵よりＮｏ．Ｔが劣位であった。コストの観点からＮｏ．Ｊ、Ｎ、Ｗは対象外とした。

【0050】

Ｒ値とＬγ×ｔとの関係は、ラボにおいて、Ｒ値が２〜７０％、ｔが２〜５０ｍｍまで変化させた試験片を作成し、最終の溶体化熱処理は１０５０℃×２０分均熱後水冷の条件とした。Ｌγは、サンプルＬ断面のミクロ試験片を加工し、シュウ酸電解エッチングにより粒界を現出させ、光学顕微鏡により長さを測定した。

【0051】

評価結果を表３に示す。
Ｒ値が５％未満のＮｏ．ａ、ｆ、ｋは、Ｌγが５０μｍ以下となり、腐食速度が０．１ｍｍ／ｙ超となった。熱処理温度が９００〜１１００℃、１０００≦Ｌγ×ｔ≦１００００かつR≦５０％を満たすＮｏ．ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆ、ｈ、ｉ、ｋ、ｍ、ｎは、製造性が良好であった。

【0052】

以上の実施例からわかるように本発明により耐酸性に優れた汎用二相ステンレス鋼が得られることが明確となった。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明により、汎用二相ステンレス鋼において、Ｎｉ低減により低合金コスト化を図り、かつ大きな課題の一つである耐酸性の劣化および製造性の悪化を抑制でき、その結果、低合金コスト化を図った汎用二相ステンレス鋼の用途のうち耐酸性が課題となっていた用途への適用範囲拡大によるコスト削減が図れ、産業上寄与するところは極めて大である。

【0054】

【表1】

【0055】

【表2】

【0056】

【表3】