CN108713067B - 马氏体系不锈钢箔及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供极薄且能够抑制形状不良等的马氏体系不锈钢箔及其制造方法。一种马氏体系不锈钢箔，其特征在于，厚度为35μm以下，650mm长度中的陡度为0.75％以下。截面的金属组织优选为分散有碳化物的铁素体组织，进一步优选以质量％计C：0.25～1.5％、Cr：10～18％、Si：1.0％以下(不包括0％)、Mn：1.5％以下(不包括0％)、Mo：3.0％以下(包括0％)、余量由Fe和杂质组成。

Description

马氏体系不锈钢箔及其制造方法
技术领域
本发明涉及极薄的马氏体系不锈钢箔及其制造方法。
背景技术
高硬度且耐磨耗性、耐腐蚀性优异的马氏体系不锈钢用于轴承、阀门、精密弹簧、刀具等。这些产品中也有正向高精度化/复杂化发展的制品，与此同时对于作为材料的马氏体系不锈钢也期望极薄板化(例如低于0.1mm)。关于该极薄板化技术，专利文献1中有用于刀具等的、利用液体骤冷法制作且厚度为0.04mm(40μm)的晶粒微细化马氏体系不锈钢的发明。专利文献2中记载了利用骤冷凝固法制作的、组织中所占的非晶质组织以体积率计为30％以上且材料厚度为30μm～100μm的剃刀用刀片材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-313612号公报
专利文献2：日本特开2002-294409号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，基于利用熔炼法制作钢片并进行锻造、热轧/冷轧的现有的制造方法而进行的马氏体系不锈钢的极薄板化尚未被提出。专利文献1、2中记载的发明也是使用液体骤冷法等特殊的制法使金属组织转变为无定形状，由此实现了极薄板化。如上所述，若能够通过冷轧制造例如40μm以下的钢箔，则能够进行表面纹理的调整、制成期望的金属组织，因此能够扩大用途。
因此，本发明的目的在于通过冷轧来提供比以往薄的35μm以下的马氏体系不锈钢箔及其制造方法。
用于解决问题的方案
即，本发明的实施方式为一种马氏体系不锈钢箔，其特征在于，厚度为35μm以下，650mm长度中的陡度为0.75％以下。
该马氏体系不锈钢箔的截面的金属组织优选为分散有碳化物的铁素体组织。
马氏体系不锈钢箔优选以质量％计C：0.25～1.5％、Cr：10～18％、Si：1.0％以下(不包括0％)、Mn：1.5％以下(不包括0％)、Mo：3.0％以下(包括0％)、余量实质上由Fe组成。
本发明的另一实施方式为一种马氏体系不锈钢箔的制造方法，其特征在于，在马氏体系不锈钢箔的制造方法中，
精加工冷轧时的轧制速度为40～120m/分钟，
前述精加工冷轧的、中间道次中的工作辊直径为50mm以下，
前述精加工冷轧的、最终道次中的工作辊直径不小于中间道次中的工作辊直径。
发明的效果
根据本发明，能够得到极薄且能够抑制形状不良等的马氏体系不锈钢箔及其制造方法。
附图说明
图1是本发明的马氏体系不锈钢箔的表面显微镜照片。((a)50倍、(b)500倍)
图2是本发明的马氏体系不锈钢箔的、与板宽度方向垂直的截面的截面显微镜照片。
图3是本发明的马氏体系不锈钢箔的陡度测定结果。
图4是本发明的马氏体系不锈钢箔的翘起高度测定结果。
具体实施方式
＜厚度为35μm以下＞
以下对本发明的实施方式进行详细说明。本发明的马氏体系不锈钢箔(以下也简记为“钢箔”。)的第一特征在于厚度为35μm以下。优选的厚度为30μm以下。由此，不仅可期待马氏体系不锈钢箔的压制、裁切性，而且可期待提高基于蚀刻的贯通加工性，由此，能够适用于要求复杂的形状加工、高精度的加工的产品等多种用途的可能性提高。需要说明的是，下限没有特别限定，但考虑到制造极限，例如优选设为10μm以上。需要说明的是，本发明中的马氏体系不锈钢是指通过淬火而使钢带的金属组织转变为马氏体组织、钢带的硬度变硬的不锈钢。
＜陡度＞
本发明的钢箔的第二特征在于在轧制方向的650mm长度中的陡度为0.75％以下。更优选的陡度为0.50％以下。通过具备上述特征，能够得到可进行复杂或精密加工的钢箔。另外，制造钢箔后，还能够抑制在卷绕成卷材状时在钢箔上产生的褶皱、切断时的横向弯曲等形状不良。需要说明的是，对于陡度的下限没有特别限定，由于难以制造完全平坦的形状(陡度0.00％)，因此例如优选为0.01％以上。
需要说明的是，本实施方式中的陡度的测定作为例子可以利用以下所示的方法进行测定。首先，将钢箔切割成一定长度(例如，轧制方向的长度650mm)，放置在水平平板上，使用激光位移计等测定钢箔的翘起高度。需要说明的是，本实施方式中测定陡度时，使用宽度320mm的钢箔，但对于宽度没有特别规定。使用宽度为能够测定轧制方向的长度上的陡度的钢箔即可。此时，可以基于在钢箔的宽度和长度方向上每隔一定长度将翘起高度记录为矩阵状的数据来求出陡度。需要说明的是，在期望精度良好地测定陡度时，优选具有一定程度的试样长度。只要具有650mm以上的薄板长度就能够维持高的可靠性，因此，将本发明中测定陡度的长度设定为650mm。
为了将本发明的钢箔精加工成极薄，例如，通过使用了辊轧制机的冷轧形成为极薄形态。此时，通过调整通板速度和轧制油量等，在高的压下率下进行轧制来制作钢箔，从而能够将本发明的钢箔表面调整为各种表面粗糙度。例如，为了提高与覆膜的密合性、或提高钢箔与抗蚀剂等树脂的密合性，优选将算术平均粗糙度Ra调整为0.08μm以下，将最大高度Rz调整为1μm以下。更优选的Ra上限为0.06μm，更优选的Rz上限为0.5μm。此处，在钢箔表面还可以形成由轧制辊转印的筋条痕、由轧制油的咬入所形成的油坑，适度的筋条痕成为轧制油的逸出路径且抑制油坑的发生，能够期待得到具有更良好的表面形状的钢板这一效果。为了得到该效果，还可以将在与轧制方向垂直的方向上测定的表面粗糙度调整成比在轧制方向上测定的表面粗糙度大。进而，在与轧制方向垂直的方向上测定的表面粗糙度优选以Ra计比在轧制方向上测定的表面粗糙度大0.005μm以上。
关于本发明的马氏体系不锈钢箔的成分，除了例如JIS-G-4303所示的成分之外，还可以适用它们的改良钢等以往已经提出的组成。另外，为了得到更高强度的钢箔，优选为以质量％计C：0.25～1.5％、Cr：10～18％、Si：1.0％以下(不包括0％)、Mn：1.5％以下(不包括0％)、Mo：3.0％以下(包括0％)、余量由Fe和不可避免的杂质组成的马氏体系不锈钢箔。利用该组成会形成碳化物，另外，可以通过热处理改变碳化物的大小、金属组织，能够根据用途进行硬度的调整。另外本发明的钢箔的金属组织优选成为在铁素体组织中分散有碳化物的状态。通过控制该碳化物的密度、粒径，从而能够调节例如淬火回火后的钢箔的硬度特性。
本发明的钢箔的宽度没有特别限定，例如优选将冷轧后的宽度设为100mm以上。通过制成这样的宽幅，之后能够分割为期望的产品宽度，即使在进行蚀刻时也能使生产率提高。另外，为了得到更良好的陡度，例如优选将冷轧后的宽度设为400mm以下。更优选为350mm以下、进一步优选为300mm以下。其原因在于，利用冷轧来制造35μm以下的钢箔时，根据所使用的轧制机的种类不同，会发生轧制时工作辊接触的所谓的辊舐(kiss roll)，因此其宽度越大，则越难以通过冷轧中的辊挠度(roll bending)控制等得到良好的陡度。
本发明的钢箔的硬度例如以维氏硬度计优选设为270～370HV。该硬度与例如厚度0.1μm以上的现有的马氏体系不锈钢带几乎为同等硬度，因此弯曲加工性/深冲加工性优异。更优选的硬度下限为290HV，更优选的硬度上限为350HV。另外，本发明的钢箔的拉伸强度优选为880～1050N/mm2。该拉伸强度与例如厚度0.1μm以上的现有的马氏体系不锈钢带几乎为同等拉伸强度。更优选的拉伸强度下限为900N/mm2，更优选的拉伸强度上限为1000N/mm2。需要说明的是，本发明的钢箔通过配合用途来变更冷轧率、热处理条件，从而能够适宜地调整钢箔的硬度和拉伸强度。例如希望抑制搬送时发生的褶皱、折痕等时，可以通过以提高钢箔的冷轧率而制成更高硬度的方式来应对。例如，为了得到良好的加工性，可以通过以降低冷轧率而降低硬度的方式来应对。
接着，对能够得到本发明的马氏体系不锈钢箔的本发明的制造方法进行说明。本发明的钢箔可通过进行对具有例如3mm以下的厚度的热轧材实施冷轧和热处理的冷轧工序来制作。对于下限没有特别限定，但由于热轧后的材料表面存在氧化皮、瑕疵，因此为了在后续工序中去除而优选为0.5mm以上。材料表面残留这些缺陷时，在制造35μm以下的钢箔后，有可能成为轧制时断裂的起点。根据上述理由，还可以在该冷轧工序中进行去除表面的氧化皮的研磨工序、用于去除材料端部的裂纹部和形状矫正的修边工序。通过该冷轧工序，有时也会在钢箔表面观察到朝向轧制方向的条纹状的轧制痕。需要说明的是，冷轧机可以使用现有的设备，但若使用具有中间辊、工作辊的弯曲机构的轧制机，则可以通过调整板宽度方向上的轧制载荷分布来控制板宽度方向的伸长率而得到良好的形状，故而优选。此外，进行热处理工序时使用的炉也可以使用立式炉、卧式炉(水平炉)等现有的设备，但为了防止通板中的折痕、得到更良好的陡度，优选使用不易因自重而产生挠曲的立式炉。
本发明的制造方法的冷轧工序具备如下的精加工冷轧工序：对于实施1次以上的冷轧而轧制至0.1mm左右的厚度的中间冷轧坯料，利用基于多个轧制道次的冷轧而精加工为厚度35μm以下的钢箔。可以将该精加工冷轧的中间轧制道次的压下率设定为35％以下。通过设定为该压下率，从而能够抑制各轧制道次中的轧制载荷，抑制轧制时的断裂、材料表面的表面粗糙。更优选的各轧制道次的压下率为30％以下。
另外，在本发明的制造方法中，将上述精加工冷轧工序的中间道次中使用的工作辊直径设定为50mm以下。优选为40mm以下、更优选为30mm以下。通过设定为上述工作辊直径，从而能够抑制轧制载荷并高效地对板厚薄的钢箔进行轧制。需要说明的是，此处的中间道次是指除后述最终道次之外的精加工冷轧道次。
本发明的制造方法的特征在于，将精加工冷轧的、最终道次中使用的工作辊直径设定为不小于中间道次中使用的工作辊直径。通过设定为上述工作辊直径，会提高辊的刚性，抑制辊的扁平变形等，由此能够得到更平坦的形状。优选将精加工冷轧的、最终道次中使用的工作辊直径设定为大于中间道次中使用的工作辊直径。另外，最终道次时的工作辊直径优选为60mm以上、更优选为70mm以上、进一步优选为80mm以上。可以将此时的最终道次的压下率设定为25％以下。需要说明的是，还可以在最终道次前实施软化退火，将最终产品硬度调整为期望的硬度。
本发明的制造方法中，优选将精加工冷轧时的轧制速度调整为40～120m/分钟。轧制速度过低时，轧制载荷增大，有难以得到良好的形状且轧制效率也变差的倾向。另外，通过提高轧制速度，能够利用速度效果、抑制轧制载荷地进行加工，但轧制速度过快时，轧制油的流出增多，有使卷绕的材料发生伸缩(telescope)的可能性。因此，通过将轧制速度调整在该范围内，能够在得到良好的形状的同时抑制材料伸缩。更优选的轧制速度下限为50m/分钟、更优选为70m/分钟。另外，优选的轧制速度上限为110m/分钟，更优选为100m/分钟。
对于本发明的马氏体系不锈钢箔而言，为了得到期望的大小，还可以进行将冷轧工序后的宽幅的钢箔切割成多条的分割工序。本发明的钢箔具有良好的陡度，因此即使在分割后也能够得到不易发生横向弯曲的优异的金属条。
实施例
通过以下的实施例对本发明进行更详细地说明。
制作具有表1所示的组成的马氏体系不锈钢的钢块，然后进行锻造、热轧，制作了厚度1.5mm的热轧材料。然后，实施表面研磨/粗轧，通过修边加工来去除坯料宽度方向的两端部，由此准备冷轧用坯料。接着，对前述冷轧用坯料重复进行冷轧和热处理来制作厚度约0.1mm的中间冷轧坯料，对该中间冷轧坯料进行精加工冷轧来制作厚度30μm的马氏体系不锈钢箔，作为本发明例No.1。本发明例的精加工冷轧工序是将工作辊直径设为30mm、将每1道次的压下率设为18～30％、将轧制速度设为40～110m/分钟来进行4道次的冷轧(中间道次)，软化退火，然后将工作辊直径变更为80mm进行压下率约17％的冷轧(最终道次)。作为比较例No.11，制作具有表1所示的组成的钢块后，利用与本发明例同样的工序制作厚度约0.11mM的中间坯料，然后实施1道次的精加工冷轧，制作了厚度0.1mm的马氏体系不锈钢带。比较例的精加工轧制工序中的工作辊直径为120mm，轧制速度为约180m/分钟。图1中示出本发明例的马氏体系不锈钢箔的表面照片，图2中示出其截面照片。如图1所示，能够确认本发明的钢箔表面通过利用冷轧来进行加工，从而成为具有朝向轧制方向的条纹状的轧制痕的、无光泽的轧制表面。另外，关于图2，为了观察金属组织而将得到的钢箔层叠，在截面方向上进行了组织观察。由图2能够确认呈现出在铁素体组织中分散有碳化物的金属组织。需要说明的是，图2中，作为板厚方向示出的部分是一个钢箔，其上下层叠有其它钢箔，图2的左右方向为宽度方向(与轧制方向垂直的方向)。
[表1]
(质量％)
C Si Mn Cr 余量
0.68 0.29 0.73 13.26 Fe及不可避免的杂质
接着，测定了本发明的钢箔的陡度和维氏硬度。陡度的测定方法如下：首先，从本发明的马氏体系不锈钢箔上切出长度650mm、宽度320mm的试验片。此时，长度方向为轧制方向。接着，使用三维形状测定器，通过将该试验片置于水平平板状态下的翘起高度来进行评价。维氏硬度如下求出：依据JIS-Z2244中规定的方法，利用0.490N的载荷分别测定钢箔的宽度方向两端部和宽度方向中央部的硬度各5点，并求出平均值。拉伸强度如下求出：从钢箔的宽度方向中央部采集5个试验片即JIS13号B试验片，依据JIS-Z2241中规定的方法进行测定，并求出平均值。关于表面粗糙度，使用接触式表面粗糙度计测定4mm的长度，测定算术平均粗糙度Ra和最大高度Rz。将测定结果示于表2和表3。另外，图3中示出本发明例的马氏体系不锈钢箔的陡度测定结果，图4中示出本发明的马氏体系不锈钢箔的翘起高度测定结果。根据表2、图3和图4，本发明的马氏体不锈钢箔的从水平平板的翘起高度为0.5mm以下，陡度最大为0.3％，显示出非常优异的值。由该结果可以确认：本发明的马氏体系不锈钢箔尽管非常薄，但具有良好的陡度。与此相对，能够确认：未使用本发明的制造方法的比本发明厚的比较例的钢带的最大翘起高度和最大陡度的值比本发明例差。另外还能够确认：本发明例的钢箔的硬度和拉伸强度与现有例几乎为同等值，具有非常平滑的表面。
[表2]
Figure BDA0001793081660000081
[表3]
Figure BDA0001793081660000082

Claims (4)

1.一种马氏体系不锈钢箔，其特征在于，
其为作为通过淬火而使金属组织转变为马氏体组织的不锈钢箔的马氏体系不锈钢箔，
厚度为35μm以下，
650mm长度中的陡度为0.75％以下。
2.根据权利要求1所述的马氏体系不锈钢箔，其特征在于，截面的金属组织为分散有碳化物的铁素体组织。
3.根据权利要求1或2所述的马氏体系不锈钢箔，其特征在于，以质量％计C：0.25～1.5％、Cr：10～18％、Si：1.0％以下且不包括0％、Mn：1.5％以下且不包括0％、Mo：3.0％以下且包括0％、余量由Fe和杂质组成。
4.一种马氏体系不锈钢箔的制造方法，其特征在于，
在作为通过淬火而使金属组织转变为马氏体组织的不锈钢箔的马氏体系不锈钢箔的制造方法中，
精加工冷轧时的轧制速度为40～120m/分钟，
所述精加工冷轧的、中间道次中的工作辊直径为50mm以下，
所述精加工冷轧的、最终道次中的工作辊直径不小于中间道次中的工作辊直径。
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