CN1491290A - 压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于含有适量的C、N、Cr、Si、Mn、P、S、Al、Ti、V，其余为Fe和不可避免的杂质，在一个面或者两个面上具有固体润滑被覆膜，用Z＝Z1/Z2表示的Z不足0.5，拉伸强度在450MPa以下，平均r值在1.7以上。其中Z1是固体润滑被覆膜表面的摩擦系数，Z2是表面粗度Ra为基准材料的未涂刷并且未涂覆润滑油的表面的摩擦系数。可以使固溶－Ti和未溶－V适量。固溶－Ti表示钢中以固溶状态存在的Ti量，未溶－V表示钢中以析出状态存在的V量。

Description

压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及压制成形性，特别是深冲性和形状冻结性以及操作性优良的铁素体不锈钢板，以及其制造方法。
背景技术
铁素体不锈钢在厨房用或家电用等时多半进行压制成形来使用。但是，与作为奥氏体不锈钢的代表钢种的SUS304相比，成形性明显差，因此，在压制加工时容易产生破裂等问题。
而且，与极低碳钢相比时，由于深冲性差，因此在压制时容易产生破裂，又由于是硬质的，形状冻结性差。
从材料成本方面考虑，将奥氏体不锈钢部件变成铁素体不锈钢的要求高，从耐腐蚀性和美观的角度考虑，将极低碳钢部件变成铁素体不锈钢的要求高，但是，在使用铁素体不锈钢时，压制成形性成为重要的课题。
为了解决这个问题，对提高铁素体不锈钢的成形性的方法进行了研究，降低C、N并加入Ti和Nb等元素的方法等是公知的。但是，从奥氏体不锈钢和极低碳钢无法获得能够耐部件变更的成形性。
在不锈钢成形中，通常为了防止压制破裂和卡住模具，在钢板上涂覆机油等润滑油。但是，由于在压制成形后附加了除去润滑油的洗涤工序，因此，存在操作性降低的问题。进而，为了提高成形性，润滑油的粘度越高越好，但是又存在粘度越高，洗涤后油残留的频率越高的问题。
如上所述，如果没有充分解决铁素体不锈钢的成形性问题，即使在可以成形的情况下，也会大大牺牲润滑油涂覆、除去等操作性。
如压制成形难易手册第2版(薄钢板成形技术研究会编)254页记载的那样，近年来，正在开发不使用润滑油而在钢板上预先涂覆固体润滑被覆膜的润滑钢板。但是，通过只在现有钢板上涂覆固体润滑被覆膜，成形性与奥氏体不锈钢和极低碳钢相比不足。
最近的方法是，提高断裂伸长率和等级富特值(ランクフオ—ド)(下面称为r值)，进而涂覆丙烯酸树脂或者尿烷树脂，组合了原材料的特性和润滑被覆膜的不锈钢板公开在特开2002-60972号公报和特开2002-60973号公报中。
但是，采用该方法，虽然提高了通过圆筒深冲试验测定的成形极限的压延比(下面为LDR)，但是，不仅是深冲性，就连在用于要求延伸性的制品时，成形性也不足。并且，在压制成形后，产生弹性变形回复，在形状冻结性方面也存在问题。
发明内容
本发明的课题是鉴于上述现状，提供可以替代奥氏体不锈钢和极低碳钢，压制成形性优良并且可以省略伴随着压制成形的涂油和脱脂工序，操作性优良的铁素体不锈钢板，及其制造方法。
本发明是，为了抑制钢板形状冻结性的降低，规定了拉伸强度的上限，为了提高平均r值，获得极优良的深冲性，将钢中的析出—固溶状态最佳化并且在表面涂覆固体润滑被覆膜的铁素体不锈钢。进而，本发明发现这种铁素体不锈钢的制造条件，基于此完成了本发明。
本发明者们使用铁素体不锈钢，控制组成、r值和钢中的析出—固溶状态，研究涂覆保持各种特性的固体润滑被覆膜时的成形性。r值根据JIS Z 2254，拉伸强度根据JIS Z 2241，通过拉伸试验求出。析出量是由定量分析电解的抽出残渣求出。固溶量通过从整个添加量中减去上述析出量来求出。
成形性通过表示深冲性的圆筒深冲试验、表示延伸性的埃里克森(Erichsen)试验、表示深冲性和延伸性二者的方筒成形试验和表示形状冻结性的帽型弯曲试验来评价。
埃里克森试验根据JIS Z 2247进行。圆筒深冲性的评价根据记载在薄钢板成形技术研究会编压制成形难易手册第2版468-469页的TPZ试验进行。
方筒成形试验使用方筒的冲头和方形的冲模进行深冲试验，以试验片产生破裂时的深冲深度进行评价。
帽型弯曲试验根据压制成形难易手册第2版(薄钢板成形技术研究会编)482页记载的试验法进行，以被冲头凸缘弯曲的部分的角度从直角的偏移进行评价。
摩擦系数通过豪登(バウデン)试验来研究。豪登试验如“日本塑性加工学会编塑性加工技术丛书3  工艺摩擦学66-67页”中记载的那样，是利用钢球和板的往复滑动的点接触式摩擦试验。
结果表明，在组合下述(A)～(F)的几个时，具有与奥氏体不锈钢的SUS304和添加了Ti的极低碳钢同等以上的成形性。
(A)作为钢成分，使P量在0.02％以下。
(B)使平均r值在1.7以上。
(C)使拉伸强度在450MPa以下。
(D)加入V为0.1％左右，将以碳氮化物等形式析出的V量控制在0.01％以下。即，确保以固溶状态存在的V。
(E)使钢中固溶的Ti量在0.16％以下。
(F)固体润滑被覆膜使用与基准材料相比摩擦系数不到50％的被覆膜，即，涂覆固体润滑被覆膜时的摩擦系数Z1和基准材料(表面粗度Ra为0.05～0.07微米的范围，未涂刷固体润滑被覆膜并且未涂覆润滑油的钢板)的摩擦系数Z2的比Z1/Z2不足0.5。
本发明基于上述认识，主旨在于如下。
(1)压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于，含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，一面或者两面上具有固体润滑被覆膜，用Z＝Z1/Z2表示的Z不到0.5，拉伸强度为450MPa以下，平均r值为1.7以上。其中，Z1是固体润滑被覆膜表面的摩擦系数，Z2是表面粗度Ra为0.05～0.07微米的基准材料的未涂刷并且未涂覆润滑油的表面的摩擦系数。
(2)压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于，含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、固溶-Ti：0.03～0.16％、V：0.03～0.12％、未溶-V：不足0.01％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，一面或者两面上具有固体润滑被覆膜，用Z＝Z1/Z2表示的Z不到0.5。其中，Z1是固体润滑被覆膜表面的摩擦系数，Z2是表面粗度Ra为0.05～0.07微米的基准材料的未涂刷并且未涂覆润滑油的表面的摩擦系数，固溶-Ti是钢中以固溶状态存在的Ti量，未溶-V是指钢中以析出状态存在的V量。
(3)根据(2)中记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于拉伸强度为450MPa以下，平均r值为1.7以上。
(4)根据(1)～(3)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于以质量％计，含有Mg为0.0001～0.01％。
(5)根据(1)～(4)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于以质量％计，含有B为0.0005～0.005％。
(6)根据(1)～(5)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于以质量％计，含有Mo为0.1～3％。
(7)家电用部件，其特征在于由(1)～(6)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板构成。
(8)根据(1)、(4)～(6)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，根据需要含有Mg：0.0001～0.01％、B：0.0005～0.005％和Mo：0.1～3％中的一种或者两种以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的铁素体不锈钢片加热到1050～1250℃后，在总压下率95％以上、加工轧制温度750～950℃、卷绕温度500～800℃下进行热轧，然后对热轧板进行退火，或者不进行退火在总压下率为60～95％下进行冷轧，将冷轧板加热到800～950℃，保持0～30秒之后，冷却，然后进行固体润滑涂覆。
(9)根据(2)、(4)～(6)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，根据需要含有Mg：0.0001～0.01％、B：0.0005～0.005％和Mo：0.1～3％中的一种或者两种以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的铁素体不锈钢片加热到1050～1250℃后，在加工轧制温度750～950℃、卷绕温度500～800℃下进行热轧，然后对热轧板进行退火，或者不进行退火进行冷轧，将冷轧板加热到800～950℃，保持0～30秒之后，以10℃/秒冷却到500℃以下，然后，进行固体润滑涂覆。
(10)根据(3)～(6)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，根据需要含有Mg：0.0001～0.01％、B：0.0005～0.005％和Mo：0.1～3％中的一种或者两种以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的铁素体不锈钢片加热到1050～1250℃后，在总压下率95％以上、加工轧制温度750～950℃、卷绕温度500～800℃下进行热轧，然后对热轧板进行退火，或者不进行退火在总压下率为60～95％下进行冷轧，将冷轧板加热到800～950℃，保持0～30秒之后，以10℃/秒以上冷却到500℃以下，然后，进行固体润滑涂覆。
(11)根据(8)～(10)中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将冷轧板加热、冷却后，在进行固体润滑涂覆之前，在压下率为0.3～1.5％进行调质压延。
具体实施方式
本发明以固体润滑涂覆为前提，进而，为了提高钢板的加工性，特别是形状冻结性，降低钢板的拉伸强度，提高平均r值，并且进一步提高深冲性，根据钢成分和制造方法，将钢中的析出—固溶状态最佳化。下面对本发明进行详细说明。
首先，说明限制本发明钢成分的理由。在下面的说明中，％表示质量％。
C、N：如果加入大量C、N，会使成形性降低。为了使其固定，增加Ti的所需量。因此，上限为C：0.01％、N：0.015％。下限考虑到精炼成本，C、N都为0.001％。
Cr：Cr为确保作为不锈钢基本特性的耐腐蚀性的必要元素。加入10％以上时，耐腐蚀性明显提高，因此，以10％为下限。如果超过19％，成形性劣化，因此以19％为上限。
Si：Si为作为脱硫元素使用的元素。超过0.8％时，成形性明显降低，因此以0.8％为上限。在考虑精炼工序的成本时，0.01％是不可避免地混入的量，即0.01％为下限。
Mn：在大量加入Mn时，成形性劣化，因此，以0.5％为上限。下限考虑到精炼工序的成本，为0.01％。
P：P在本发明中是特别重要的构成元素。在涂刷固体润滑被覆膜时，在0.02％以下，成形性显著提高，因此，以0.02％为上限。如果不足0.01％，导致精炼工序的成本大大增加，因此以0.01％为下限。
P包含在铬铁合金等的原料中，在10～19Cr钢中，通常混入0.02～0.03％左右。由于对上限作了如上规定，必须强化脱P工序或者适当选择原料。
S：如果大量加入S，耐腐蚀性劣化，因此，使其不足0.01％。
Al：Al作为脱氧元素使用，但是，大量加入会使成形性劣化，因此上限为0.1％。下限为作为能够脱酸的程度的0.005％。
Ti：Ti与C、N等结合，生成析出物，是提高成形性的元素。提高成形性所需量为0.05％以上，即以0.05％为下限。而如果超过0.25％的量加入，有时会使成形性劣化，因此以0.25％为上限。
V：V在本发明中是特别重要的构成元素，在涂覆固体润滑被覆膜时，以作为发挥提高成形性效果的量的0.03％为下限。如果以超过0.12％的量加入，不仅成形性没有提高，原料的成本还增加，因此以0.12％为上限。
V包含在铁铬合金原料中，有时不可避免地混入0.02％左右。从原料中混入的V，发挥与加入的V同样的效果，因此，作为合并二者的总量，需要如上所述进行控制。
在上述(2)～(6)中记载的钢中，为了显著提高深冲性，如下所述限定固溶-Ti和未溶-V。
固溶-Ti：Ti其固溶量也存在问题。固溶-Ti表示固溶在钢中的Ti量。固溶-Ti的量超过0.16％时，在涂覆固体润滑被覆膜的钢板上，可看到成形性的降低，因此以0.16％为上限。其中，为了抑制焊接部分的粒界腐蚀，必须确保固溶-Ti为0.03％以上，因此以0.03％为下限。固溶量的测定通过定量分析电解抽出的残渣，测定作为析出物存在的Ti量，从加入的Ti量中减去析出的Ti量而求出。
未溶-V：V必须控制形成其析出物析出的量。未溶-V表示在钢中作为析出物存在的V的总量。析出V量在0.01％以上时，固体润滑被覆膜涂覆时的成形性降低，因此以0.01％为上限。析出V量可以定量分析电解抽出的残渣的V量来求出。
下面进一步对能够选择性地加入的元素进行说明。
Mg：Mg是将焊接部分组织细微化并提高焊接部分成形性的元素。在必须进行焊接部分成形时，可以作为选择性的元素加入。焊接部分成形性的提高效果在0.0001％以上时发挥，因此以0.0001％为下限。从原料成本考虑，以0.01％为上限。
B：B为提高二次加工性的元素。在成形为多个工序时，可以加入。二次加工性的提高效果在0.0005％以上时可以看到。在加入量超过0.005％时，有时韧性劣化，因此以0.005％为上限。
Mo：Mo为提高耐腐蚀性的元素，在严重的腐蚀环境下暴露材料时可以加入。耐腐蚀性提高效果在0.1％以上时可发挥，因此以0.1％为下限。超过3％加入时，原料成本大幅度增加，成形性降低，因此，以3％为上限。
在上述(1)、(3)～(6)记载的钢中，平均r值为1.7以上，拉伸强度为450MPa以下。通过将二者组合，可以确保超过现有钢的压制成形性，形状冻结性极为优良。r值不足1.7或者拉伸强度超过450MPa时，压制成形后的弹性变形回复增大，有时无法确保稳定的形状。
r值的上限没有特别规定，能够利用现有设备而不大幅度增加成本地进行制造的界限为3.0。拉伸强度的下限也没有特别规定，但是大量含有Cr的不锈钢拉伸强度通常以330MPa为下限。r值根据JIS Z 2254测定，拉伸强度根据JIS Z 2241测定。
在铁素体不锈钢中，如上所述，与奥氏体不锈钢相比，成形性存在问题，但是，控制压制成形产生的成形性的原因是表面的摩擦系数。目前，如上所述，通过涂油来解决，但是，涂油以将其除去为前提，防碍了操作性。
因此，在本发明中，在钢板表面预涂能够充分降低表面摩擦系数的固体润滑被覆膜，如果不将该膜脱离就使用，就不必进行涂油洗涤，在这方面受到关注。
具备该固体润滑被覆膜的条件是，固体润滑被覆膜表面的摩擦系数Z1和将表面粗度Ra调整到0.05～0.07微米的基准材料的未涂刷和未涂覆润滑油的摩擦系数Z2之比Z＝Z1/Z2被限定在不足0.5。
即，该数值Z必须满足Z不足0.5，在不满足该条件时，无法获得足够的成形性。该Z值越低越好，但是，在0.1以下时，在成本方面容易变得不利。从加工性和成本的平衡方面考虑，优选0.3左右。
在本发明中，摩擦系数以与基准材料的表面的比例来定义，这是因为通过如豪登试验那样使试验片的表面与工具接触的试验求出的摩擦系数由于环境(温度、湿度等)、试验机的状况产生偏差。即，摩擦系数的绝对值根据测定时的条件产生偏差，如果在相同的条件下测定，相对比也没有很大变化。
因此认为，如果在相同的条件下测定固体润滑被覆膜表面的摩擦系数和表面粗度Ra为0.05～0.07微米的基准材料的未涂刷并且涂覆润滑油时的摩擦系数，并用其值的比来定义，就可以抑制由测定条件产生的偏差。
摩擦系数例如可以通过上述豪登试验求出。而且将工具以一定的负荷压紧在试验材料上同时拉伸试验材料，测定拉伸负载，将其压紧，改变负载进行数次，画出相对于压紧负载的拉伸负载，可以其斜率求出摩擦系数。
在本发明中，由于计算试验材料和基准材料的摩擦系数的比，与工具和试验材料的接触面积没有关系。因此，与试验材料接触的部分可以是球状，对材质和大小没有规定。
表面粗度Ra是JIS B 0601记载的表示表面粗度的参数即计算平均粗度。金属表面的表面粗度Ra测定值的再现性与摩擦系数相比好得多。
又，摩擦系数受表面粗度的影响大，因此，必须将基准材料的表面粗度限制在狭窄的范围内。
另外，表面粗度粗，摩擦系数测定值的偏移大。因此使基准材料表面粗度Ra为0.05～0.07微米的范围内。
由于材质对摩擦系数的影响小，因此基准材料是不锈钢板，优选铁素体不锈钢板，成分在本发明范围内的铁素体不锈钢板为最佳。
固体润滑被覆膜定义为在常温下具有固体的被覆膜，如果满足上述Z的值，可以是有机类被覆膜和无机类被覆膜。有机类的有尿烷树脂(聚氨酯树脂)、丙烯酸(酯)类树脂、烯烃树脂、聚酯树脂类、环氧树脂类等，无机类的有硅酸盐类、氧化钛类、磷酸盐类、铬酸盐类、锆酸盐类等种类。
有机类被覆膜的合适厚度为0.5～10微米，相对于树脂固形部分优选加入氟类、聚乙烯类等蜡0.5～30％。无机类的附着量适宜为10～500mg/m2。
固体润滑被覆膜，也可以使用通过脱脂可以除去的脱膜型。铁素体不锈钢以未涂刷形式使用，这时，不必考虑化学转化处理等之后的工序，对润滑被覆膜不进行脱模，能够制品化的非脱膜的固体润滑被覆膜是适宜的。
在用于要求基材表面外观的用途中时，作为固体润滑被覆膜优选使用透明被覆膜。根据本发明，由于不必以降低摩擦系数为目的进行过度的表面加工，因此，与提高操作性相应，预计根据用途可进行大幅度的低成本化。
本发明的固体润滑被覆膜可以采用任何方法涂覆，例如可以使用涂覆、喷涂以及采用有机类时广泛使用的辊涂、幕涂等。本发明的固体润滑被覆膜存在表面摩擦系数的问题，因此，不仅是涂覆方法，对干燥和烧附也要特别注意。
本发明的固体润滑被覆膜为了兼顾耐腐蚀性、耐污染性、美观性等机能，还可以加入防锈颜料和金属粉末等。这时，以表面的摩擦系数满足本发明条件为前提，最表层可以是满足本发明条件的多层被覆膜。
本发明的铁素体不锈钢板通过溶解、铸造、热轧、冷轧、退火的工序制造，然后，进行固体润滑被覆膜涂覆。在热轧之后可以进行热轧板的退火。在进行热轧板的退火时，考虑到制造性，优选在连续生产线上进行退火。热轧板的退火可以在通常的条件下进行，没有特别的规定。
从确保表面特性的角度考虑，在冷轧途中可以进行退火。由于对成形性没有特别的阻碍，可以在通常的条件下进行。优选对热轧板施以酸洗，酸洗液和酸洗时间等可以在通常的条件下进行。冷轧后，可以进行退火，进一步进行调质压延。
热轧工序的加热温度低于1050℃时，钢片中的析出物的再固溶不足，如果高于1250℃，结晶粒径粗大化，对热加工性有损害，因此，必须在1050～1250℃范围内。
为了抑制结晶粒径的粗大化，加热温度的上限以1200℃为最佳。加热温度优选对钢片上安装热电偶进行测定。在加热炉中保持1个小时以上时，可以将加热炉内的气氛温度作为加热温度。
加工的轧制温度低于750℃时，压延负载增加，在热轧板上容易产生破裂和表面缺陷。另一方面，如果加工轧制温度超过950℃，热轧的加工变形回复，热轧后的卷绕工序或者退火工序难以产生再结晶。因此，必须使加工轧制温度为750～950℃。
热轧工序的卷绕温度不足500℃时，析出物的状态发生变化，有时会使成形性劣化。另一方面，如果高于800℃，在表面生成细致的氧化物，在随后的酸洗工序中负荷增大。因此，热轧工序的卷绕温度为500～800℃。
热轧加工的温度和卷绕温度可采用放射温度计测定。放射温度的放射率优选预先进行校正。即，在不锈钢表面上安装热电偶，加热后，冷却时的温度变化用放射温度计和热电偶测定，通过改变放射温度计的放射率将其反复多次，求出合适的放射率。
在冷轧后的最终退火工序，必须将冷轧板在800～950℃下加热0～30秒。最终退火工序的加热温度不到80℃时，残留未再结晶的，结晶粒径变细，有时制品板的加工性变差。
在超过950℃时，结晶粒径粗大化，在成形加工后产生粗燥表面。如果达到了退火温度，加热时间即使为0秒，也可获得退火效果，但是，如果超过了30秒，结晶粒有可能粗大化。最终的退火工序的退火温度和时间根据加热炉的气氛温度和通板速度来调整。
从消除屈服伸缩和校正形状等角度考虑优选进行最终退火后的调质压延。调质压延的压下率不足0.3％时，在屈服伸长率和形状校正方面有时不足，超过1.5％时，材质固化，成形时发生破裂，形状冻结性降低。
因此，调质压延的压下率优选0.3～1.5％。成形性良好的调质压延的压下率的最佳上限为压延率不足1.0％。
调质压延的总压下率是加工冷轧后冷轧板的板厚和调质压延后板厚的差除以加工冷轧后冷轧板的板厚的百分率。
固体润滑被覆膜不实施调质压延进行，或者，在调质压延之后进行。在进行固体润滑被覆膜之前，优选对钢板表面进行脱脂。固体润滑被覆膜优选通过涂覆、喷涂、辊涂、幕涂等进行，干燥，在70～200℃下退火0～1800秒。
上述(1)、(3)～(6)中记载的制造降低拉伸强度、显著提高形状冻结性的钢，必须如上述(8)和(10)的制造方法所示，在合适的条件下进行热轧工序和冷轧工序。
热轧工序的总压下率低于95％时，压延集合结构不发达，有时无法得到足够的深冲性和形状冻结性。因此，必须使热轧工序的总压下率的下限为95％以上。
热轧工序的总压下率的下限越高越好，从钢片的板厚与热轧板的关系考虑，优选在97％以上，最好在98％以上。上限没有规定，现有技术的界限是99.8％左右。热轧的总压下率是钢片的板厚与热轧板的板厚之差除以钢片的板厚的百分率。
冷轧的总压下率在不足60％时，压延集合结构的发达不足，成形形降低。另一方面，冷轧的总压下率超过95％时，压延集合结构明显发达，各向异性增大。因此，冷轧的总压下率必须在60～95％的范围内，优选范围为75％～95％。冷轧的总压下率为热轧板的板厚与加工冷轧后的冷轧板的板厚之差除以热轧板的板厚的百分率。
上述(2)～(6)记载的、为了制造钢中的析出—固溶状态得以控制、且深冲性显著提高的钢，必须如上述(9)和(10)的制造方法所示，在适合的条件下进行热轧工序和冷轧工序后的最终退火工序的冷却速度。
上述(2)～(6)的情况下，为了改变钢中析出—固溶状态提高深冲性，最终退火工序中钢板的冷却速度是特别重要的。
即，加热后，需要以10℃/秒以上的冷却速度冷却到500℃以下。冷却速度如果低于10℃/秒，则有时加工性降低。冷却速度的上限没有特别规定，为100℃/秒就足够了。
使规定冷却速度的温度范围为500℃以下，是因为在500℃～950℃容易发生析出，不规定下限，可以以10℃/秒以上冷却到室温。冷却速度可以由通板速度和冷却区域的长度求出冷却时间，用冷却区域入口侧、出口测的温度差除以冷却时间来求出。
钢板的冷却优选使用送风机等。如果使用水，必须充分干燥，而且，水中所含的杂质残留在表面，有时产生涂膜不均。
除了上述成分之外，通过规定上述制造工序，控制r值、拉伸强度和钢中的析出—固溶状态，在涂覆固体润滑被覆膜时，得到压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板。
根据上述方法制造的钢板，压制成形性和形状冻结性优良，可以形成复杂的形状，生成润滑被覆膜的外观。因此，本发明的钢板适合用作家电部件。
作为具体的部件，可举出电子炊具、电子炉、冰箱、洗衣机、洗碗机等的外板和内部部件，以及TV、录像机等的外板。在这些用途中使用本发明的铁素体不锈钢时，板厚优选为0.4～1.5mm。
实施例
下面说明本发明的实施例。
实施例1
熔制表1所示的铁素体不锈钢，通过组合热轧之后的退火(省略一部分)和冷轧，制造板厚为0.5～0.6mm的钢板。对热轧板退火的条件是加热温度为800～950℃，保持时间为0～30秒。在最终退火中，改变退火温度，钢板的冷却通过送风机进行空冷。退火的保持时间为10秒，冷却停止温度为500℃以下。对全部的钢种进行退火之后，进行0.5％的调质压延。
在表2中，表示热轧的加热温度(即SRT)、加工轧制温度(即FT)、卷绕温度(即CT)、热轧的总压下率、冷轧的总压下率和最终退火的退火温度。又，使用SUS304作为比较。
在L、D、C方向上测定得到的钢板的r值、拉伸强度，测定其平均值。r值根据JIS Z 2254测定，拉伸强度根据JIS Z 2241测定。
钢板上通过辊涂机涂覆丙烯酸(酯)类、丙烯酸(酯)/尿烷类、环氧类、环氧/尿烷类、尿烷/聚乙烯类和尿烷类的固体润滑被覆膜，干燥，在70～200℃下退火0～1800秒。
对固体润滑被覆膜涂覆后的钢板，其表面粗度Ra为0.06微米，不使用润滑油，通过豪登试验求出无涂覆的基准材料的摩擦系数，计算固体润滑被覆膜涂覆后的钢板与基准材料的摩擦系数之比Z。
成形性试验进行TZP试验和方筒成形试验，作为各自的成形性指标，使用LDR、方筒深冲深度。TZP试验是以坯料直径为90～120mm、冲压直径为50mm进行。方筒成形试验使用方筒的冲头和方形的冲模进行深冲试验，以试验片产生破裂时的深冲深度进行评价。
形状冻结性根据帽形弯曲试验来评价，测定从冲孔凸缘部分弯曲的部分的开口角度，以从90度的偏移作为开口角。
制造条件和r值、拉伸强度、Z、LDR、方筒成形深度、开口角在表2表示。
本发明的钢具有与SUS304同等以上的成形性。另一方面，热轧总压下率低于本发明的85％的钢种A、94％的钢种E和冷轧率低于本发明的50％的钢种B和C，r值低于本发明的范围，LDR和方筒成形深度降低，开口角增大。
最终退火在低于本发明的范围的750℃下进行的钢种A、D和E，再结晶不足，拉伸强度高，因此，方筒成形深度降低，开口角增大，形状冻结性降低。
Z为0.7的钢种B和D的固体润滑被覆膜的性能不足，因此，方筒成形深度降低。钢种F的P量和Ti量多于本发明的范围，因此，拉伸强度高，方筒成形深度和形状冻结性降低。
表1
钢种名                                                               化学成分(质量％) 备注
  C   Si   Mn   P   S   Al   Cr   N   Ti   V     其它
  A   0.0082   0.55   0.35   0.018   0.002   0.035   11.2   0.008   0.21   0.06   本发明
  B   0.0044   0.15   0.15   0.011   0.003   0.021   17.2   0.002   0.15   0.10     1.3Mo   本发明
  C   0.0021   0.06   0.11   0.014   0.004   0.008   16.3   0.010   0.16   0.08     0.0008Mg，0.0007B   本发明
  D   0.0040   0.21   0.08   0.012   0.008   0.042   18.5   0.009   0.12   0.11     0.0022Mg   本发明
  E   0.0011   0.05   0.12   0.011   0.003   0.011   14.6   0.007   0.12   0.09     0.5Mo   本发明
  F   0.0015   0.05   0.12   0.025   0.003   0.011   17.0   0.006   0.31   0.09     0.5Mo   比较例
  SUS304   0.0400   0.50   0.80   0.030   0.001   0.005   18.0   0.040   -   -     8.0Ni   比较例
下划线表示在本发明的范围之外。
表2
钢种名                 热轧  热轧板退火    冷轧  最终退火    r值  拉伸强度MPa    Z                 成形性    备注
   SRT℃   FT℃   CT℃   总压下率％  总压下率％  退火温度℃ LDR  方筒成形深度mm   开口角°
A 1160   880   620     98     无     80     750    1.6     472   0.3    1.9       48     4   比较例
870 600 98.1     无     70     840    2.0     420   0.35    2.1       65     1   本发明
    有     80     840    2.0     410   0.25    2.1       65     1   本发明
  890   650     85     有     65     860    1.6     431   0.3    1.8       48     3   比较例
B 1150 850 580 98     无     50     900    1.4     410   0.3    1.7       59     3   比较例
    无     70     880    2     420   0.31    2.4       62     1   本发明
    有     80     885    2.2     405   0.28    2.4       63     1   本发明
    有     85     920    2.1     415   0.7    1.8       58     1   比较例
C 1150 790 750 98.1     无     50     875    1.5     361   0.3    1.7       59     3   比较例
    无     90     900    2.4     378   0.29    2.7       64     1   本发明
    有     80     850    2.3     380   0.33    2.4       63     1   本发明
D 1180 780 640 98.2     有     85     900    2.2     415   0.7    1.9       51     1   比较例
    无     93     750    1.8     530   0.31    1.9       45     5   比较例
    无     83     900    2.2     420   0.32    2.3       61     1   本发明
    有     80     880    2     410   0.22    2.4       63     1   本发明
E 1150 820 640 98     有     81     900    2.3     415   0.19    2       63     1   本发明
    无     80     750    1.8     460   0.28    1.8       50     3   比较例
    无     80     890    1.9     410   0.3    2.1       61     1   本发明
  800   610     94     有     80     875    1.6     410   0.31    1.9       60     2   比较例
F 1150   820   640     98.2     有     80     900    2.3     465   0.3    2       57     3   比较例
  810   620     98     无     80     890    2.1     475   0.3    1.8       52     4   比较例
  SUS304   1250   900   620     98.5     有     70     1050    0.9     595   0.3    2       60     4   比较例
下划线表示在本发明的范围之外。
实施例2
与实施例1同样，制造板厚为0.5～0.6mm的铁素体不锈钢板。在最终退火中改变退火温度，钢板的冷却通过送风机进行空冷，根据风量改变冷却速度。
退火的保持时间为10秒，冷却停止温度为500℃以下。在表3中表示SRT、FT、CT、热轧总压下率、冷轧率、最终退火的退火温度和冷却速度。又，使用SUS304作为比较。
与实施例1同样测定所得钢板的平均r值。定量分析钢板的电解抽出残渣，从成分分析值求出固溶-Ti和未溶-V。在钢板表面涂覆与实施例1同样的固体润滑被覆膜，通过豪登试验求出Z，评价LDR和方筒成形深度。
r值、固溶-Ti、未溶-V、Z、LDR和方筒成形深度在表3表示。
本发明的钢具有与SUS304同等以上的成形性。另一方面，最终退火在高于本发明范围内的1050℃下进行的钢种A的固溶-Ti量多于本发明，结晶粒径粗大化，LDR和方筒成形性降低。
与此不同，最终退火在低于本发明范围的780℃下进行的钢种B，再结晶不足，LDR和方筒成形深度降低。
最终退火的冷却速度低于本发明范围的5℃/秒的钢种A、钢种B和钢种E以及2℃/秒的钢种C，未溶-V量多于本发明的范围，方筒成形深度降低。
Z为0.68的钢种D的固体润滑被覆膜的性能不足，方筒成形深度降低。钢种F的P量和Ti量多于本发明的范围，因此，固溶-Ti的量多于本发明的范围，方筒成形深度降低。
表3
 钢种名 热轧 热轧板退火 冷轧 最终退火 固溶-Ti质量％ 未溶-V质量％    Z          成形性    备注
  SRT℃   FT℃   CT℃  总压下率％   总压下率％  退火温度℃   冷速℃/s LDR  方筒成形深度mm
A 1160 870 600 98.1    无     70     840     15     0.15     ＜0.01   0.35     2.1       65   本发明
   无     70     875     5     0.15     0.02   0.29     1.9       65   比较例
880 620 98    有     80     880     15     0.15     ＜0.01   0.31     2.1       65   本发明
   有     80     1050     15     0.18     ＜0.01   0.35     1.9       59   比较例
B 1150 850 580 98    无     70     880     20     0.13     ＜0.01   0.29     2.4       62   本发明
   无     75     875     5     0.12     0.02   0.31     2.1       59   比较例
   有     81     860     15     0.13     ＜0.01   0.31     2.4       62   本发明
   有     85     780     18     0.12     ＜0.01   0.31     1.9       45   比较例
C 1150 790 750 98.1    无     90     877     20     0.12     ＜0.01   0.29     2.7       64   本发明
   有     90     900     2     0.11     0.02   0.29     1.9       58   比较例
   有     90     875     30     0.12     ＜0.01   0.31     2.8       64   本发明
D 1180 780 640 98.2    无     83     860     15     0.07     ＜0.01   0.32     2.3       61   本发明
   无     80     875     15     0.06     ＜0.01   0.25     2.4       61   本发明
   有     70     880     40     0.08     ＜0.01   0.68     1.9       58   比较例
E 1150 820 640 98    无     80     875     20     0.10     ＜0.01   0.3     2.1       61   本发明
   无     85     895     5     0.09     0.02   0.29     1.9       59   比较例
   有     80     890     30     0.10     ＜0.01   0.22     2.3       63   本发明
F 1150   820   640     98.2    有     80     900     15     0.24     ＜0.01   0.3     2       53   比较例
  810   620     98    无     80     890     15     0.25     ＜0.01   0.31     1.8       52   比较例
  SUS304   1250   900   620     98.5    有     70     1050     -     -   0.3     2       60   比较例
下划线表示在本发明的范围之外。
实施例3
与实施例1同样，制造板厚为0.5～0.6mm的铁素体不锈钢板。在最终退火中改变退火温度，钢板的冷却通过送风机进行空冷，根据风量改变冷却速度。
退火的保持时间为10秒，冷却停止温度为500℃以下。在表4中表示SRT、FT、CT、热轧总压下率、冷轧率、最终退火的退火温度和冷却速度。又，使用SUS304作为比较。
与实施例1同样测定得到的钢板的平均r值和拉伸强度。与实施例2同样测定固溶-Ti和未溶-V。在钢板表面涂覆与实施例1和2同样的固体润滑被覆膜，通过豪登试验求出Z，进行成形性试验。r值、固溶-Ti、未溶-V、Z、LDR、方筒成形深度和开口角在表4表示。
本发明的钢具有与SUS304同等以上的成形性。另一方面，最终退火在高于本发明范围内的1050℃下进行的钢种A，固溶-Ti的量多于本发明，结晶粒径粗大化，LDR和方筒成形性降低。
与此不同，最终退火在低于本发明范围的780℃下进行的钢种B，再结晶不足，拉伸强度高，因此，方筒成形深度降低，开口角增大，形状冻结性降低。
最终退火的冷却速度低于本发明范围的5℃/秒的钢种A、钢种B和钢种E以及2℃/秒的钢种C，未溶-V量多于本发明的范围，LDR和方筒成形深度降低。
Z为0.68的钢种D的固体润滑被覆膜的性能不足，方筒成形深度降低。钢种F的P量和Ti量多于本发明的范围，因此，拉伸强度高，方筒成形深度和形状冻结性降低。
表4
钢种名                热轧  热轧板退火   冷轧       最终退火 r值   拉伸强度MPa   固溶-Ti质量％    未溶-V质量％ Z              成形性 备注
   SRT℃   FT℃   CT℃   总压下率％   总压下率％ 退火温度℃ 冷速℃/s LDR   方筒成形深度mm 开口角°
A 1160 870 600 98    无    72     845     20     1.9   410    0.15     ＜0.01   0.35     2.1     65     1   本发明
   无    72     880     5     1.9   409    0.14     0.02   0.29     1.7     58     1   比较例
880 620 98.1    有    85     885     18     1.9   400    0.15     ＜0.01   0.31     2.1     65     1   本发明
   有    85     1050     17     1.9   395    0.19     ＜0.01   0.35     1.9     59     1   比较例
B 1150 850 580 98.1    无    75     875     19     2   410    0.12     ＜0.01   0.29     2.4     62     1   本发明
   无    80     870     5     2   402    0.13     0.02   0.31     1.9     59     1   比较例
   有    80     850     16     2.2   421    0.12     ＜0.01   0.31     2.4     62     1   本发明
   有    85     780     20     2   451    0.12     ＜0.01   0.31     2     45     3   比较例
C 1150 790 750 98    无    85     880   18     2.4   381    0.11     ＜0.01   0.29     2.7     64     1   本发明
   有    85     890     2     2   391    0.13     0.02   0.29     1.9     58     1   比较例
   有    85     870     20     2.4   368    0.11     ＜0.01   0.31     2.7     64     1   本发明
D 1180 780 640 98    无    85     850     16     2.2   410    0.07     ＜0.01   0.32     2.3     61     1   本发明
   无    90     880     18     2.2   442    0.06     ＜0.01   0.31     2.3     61     1   本发明
   有    75     885     30     2.2   406    0.08     ＜0.01   0.61     1.9     58     1   比较例
E 1150 820 640 98.1    无    85     880     15     1.9   405    0.09     ＜0.01   0.3     2.1     61     1   本发明
   无    88     900     5     1.9   420    0.12     0.02   0.29     1.9     59     1   比较例
   有    72     895     25     2.1   433    0.09     ＜0.01   0.22     2.3     63     1   本发明
F 1150   820   640   98.1    有    72     890     20     2.3   480    0.29     ＜0.01   0.3     2     54     4   比较例
  810   620   98    无    72     880     18     2.1   470    0.29     ＜0.01   0.31     1.8     53     3   比较例
  SUS304   1250   900   620   98.2    有    80     1050     0.9   610    -     -   0.3     2     60     4   比较例
下划线表示在本发明的范围之外。
通过本发明，提供了压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板及其制造方法，可以赋予铁素体不锈钢的用途扩大。
因此，可以说本发明的工业利用价值极高。

Claims (11)

1、一种压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于，含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，一面或者两面上具有固体润滑被覆膜，用Z＝Z1/Z2表示的Z不到0.5，拉伸强度为450MPa以下，平均r值为1.7以上，其中，Z1是固体润滑被覆膜表面的摩擦系数，Z2是表面粗度Ra为0.05～0.07微米的基准材料的未涂刷并且未涂覆润滑油的表面的摩擦系数。
2、一种压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于，含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、固溶-Ti：0.03～0.16％、V：0.03～0.12％、未溶-V：不足0.01％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，一面或者两面上具有固体润滑被覆膜，用Z＝Z1/Z2表示的Z不到0.5，其中，Z1是固体润滑被覆膜表面的摩擦系数，Z2是表面粗度Ra为0.05～0.07微米的基准材料的未涂刷并且未涂覆润滑油的表面的摩擦系数，固溶-Ti是钢中以固溶状态存在的Ti量，未溶-V是指钢中以析出状态存在的V量。
3、根据权利要求2中记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于拉伸强度为450MPa以下，平均r值为1.7以上。
4、根据权利要求1～3中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于以质量％计，含有Mg为0.0001～0.01％。
5、根据权利要求1～4中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于以质量％计，含有B为0.0005～0.005％。
6、根据权利要求1～5中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板，其特征在于以质量％计，含有Mo为0.1～3％。
7、家电用部件，其特征在于由权利要求1～6中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板构成。
8、根据权利要求1、4～6中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，根据需要含有Mg：0.0001～0.01％、B：0.0005～0.005％和Mo：0.1～3％中的一种或者两种以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的铁素体不锈钢片加热到1050～1250℃后，在总压下率95％以上、加工轧制温度750～950℃、卷绕温度500～800℃下进行热轧，然后对热轧板进行退火，或者不进行退火在总压下率为60～95％下进行冷轧，将冷轧板加热到800～950℃，保持0～30秒之后，冷却，然后进行固体润滑涂覆。
9、根据权利要求2、4～6中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn：0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，根据需要含有Mg：0.0001～0.01％、B：0.0005～0.005％和Mo：0.1～3％中的一种或者两种以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的铁素体不锈钢片加热到1050～1250℃后，在加工轧制温度750～950℃、卷绕温度500～800℃下进行热轧，然后对热轧板进行退火，或者不进行退火进行冷轧，将冷轧板加热到800～950℃，保持0～30秒之后，以10℃/秒冷却到500℃以下，然后，进行固体润滑涂覆。
10、根据权利要求3～6中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将含有以质量％计，C：0.001～0.01％、N：0.001～0.015％、Cr：10～19％、Si：0.01～0.8％、Mn.0.01～0.5％、P：0.01～0.02％、S：不足0.01％、Al：0.005～0.1％、Ti：0.05～0.25％、V：0.03～0.12％，根据需要含有Mg：0.0001～0.01％、B：0.0005～0.005％和Mo：0.1～3％中的一种或者两种以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的铁素体不锈钢片加热到1050～1250℃后，在总压下率95％以上、加工轧制温度750～950℃、卷绕温度500～800℃下进行热轧，然后对热轧板进行退火，或者不进行退火在总压下率为60～95％下进行冷轧，将冷轧板加热到800～950℃，保持0～30秒之后，以10℃/秒以上冷却到500℃以下，然后，进行固体润滑涂覆。
11、根据权利要求8～10中任一项记载的压制成形性和操作性优良的铁素体不锈钢板的制造方法，其特征在于将冷轧板加热、冷却后，在进行固体润滑涂覆之前，在压下率为0.3～1.5％进行调质压延。
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