DE4406052A1 - Rostfreies Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein bruchbeständiges Rostfreistahlblech sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere betrifft sie ein Rostfreistahlblech, das als Substrat für Innendurchmesser-Sägeblätter verwendet wird, welche eingesetzt werden, um ein Ingot aus Silizium beispielsweise zu Wafern zu schneiden, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Bisher sind als Basismaterial für ein Innendurchmesser- Sägeblatt-Substrat metastabiler austenitischer rostfreier Stahl sowie durch Fällung gehärteter (PH) rostfreier Stahl hauptsächlich angewandt worden.

Die metastabilen austenitischen rostfreien Stähle, die in typischer Weise durch SUS 301 und SUS 304 repräsentiert sind, erhalten ihre hohe Festigkeit durch Bearbeitungshärtung durch die Kaltbearbeitung nach dem Glühen sowie durch die Bildung einer durch die Bearbeitung induzierten martensitischen Phase und des weiteren durch eine Alterungsbehandlung. JP-B-2-44891 (die hier angegebene Bezeichnung "JP-B-" bedeutet eine "geprüfte japanische Patentveröffentlichung") offenbarte eine Technologie bezüglich dieses Typs von Stahl. Gemäß dieser Offenbarung wird ein Stahlblech, das eine gesteuerte Zusammensetzung enthält, um ein gewünschtes Ausmaß an austenitischer Phasenstabilität zu ergeben, einem Temperwalzvorgang bei einem Verminderungsverhältnis von 40% oder mehr sowie ersten und zweiten Kaltwalzstufen vor einer zur Endbearbeitung vorgesehenen Kaltwalzstufe unterzogen, wobei das Verhältnis der ersten Kaltwalzstufe zur zweiten 0,8 oder mehr beträgt. Dieses Verfahren zielt auf die Verbesserung der Flachheit des Blechs während der Spannungsbehandlung ab, wobei eine Zugfestigkeit von 130 kgf/mm² oder mehr und eine minimierte Anisotropie der Festigkeit in der Ebene (0,2% Prüfspannung) erhalten werden.

Ein typisches Beispiel eines durch Fällung gehärteten rostfreien Stahls ist SUS 631. Durch Kaltbearbeitung oder Sub-Zero-Behandlung des Stahls nach dem Glühen entwickeln sich eine martensitische Struktur oder eine Zwei-Phasen- Struktur von Austenit und Martensit. In der anschließenden Alterungsbehandlung läuft die Fällungshärtung ab, um eine hohe Festigkeit zu verleihen. Solche Typen von Stahl wurden eingeführt in JP-A-61-295356 und JP-A-63-317628 (die hier angegebene Bezeichnung "JP-A-" bedeutet eine "ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung). Gemäß dieser Patentbeschreibungen wird die Fällungshärtung durch Zugabe von Si und Cu vollzogen, um eine hohe Härte zu erhalten, Hv = 580. Außerdem werden hohe Werte für die Bruchspannung erreicht und das Spannungsvermögen verbessert.

Bei Innendurchmesser-Sägeblättern ist es notwendig, deren Flachheit zur Verbesserung der Oberflächenqualität geschnittener Wafer sowie zur Minimierung des Schnittverlusts eines Ingot zu gewährleisten. Außerdem ist eine echte Kreisförmigkeit des Innendurchmesser- Sägeblattes zur Unterdrückung von auf das Blatt ausgeübter örtlicher Spannungsintensität notwendig, um ein Brechen des Blattes beim Schneidvorgang zu minimieren. Eine weitere Verbesserung der Starrheit des Innendurchmesser-Sägeblattes ist erforderlich, weil auf das Blatt beim Schneidvorgang eine Spannung in umkreisförmiger Richtung ausgeübt wird (hierin nachfolgend der Einfachheit halber als "Spannungsbelastung" bezeichnet). Insbesondere stellt die Herabsetzung von Vibration des Blattes durch Erhöhung der Starrheit des Blattes zur Verminderung von Schnittverlust des Ingot eine wesentliche Maßnahme zur Verbesserung der Produktionsausbeute dar. Demzufolge wird angestrebt, dem Blatt eine extrem hohe Starrheit zu verleihen, wenn eine hohe Dehnung von annähernd 1,0% in umkreisförmiger Richtung während der Spannungsbelastungsstufe angewandt wird.

Blätter aus herkömmlichen rostfreien Stählen weisen jedoch insofern Nachteile auf, als sie vor dem Erhalt eines genügenden Spannungsbelastungsvermögens oft zu Bruch gehen und sogar die Blätter mit einem guten Spannungsbelastungsvermögen beim Schneidvorgang brechen.

In JP-B-2-44891 wurde die Anisotropie der Festigkeit in der Ebene berücksichtigt, aber die Bruchcharakteristik wurde überhaupt nicht in Betracht gezogen. In JP-A-61-295356 und JP-A-63-317628 wurde die Festigkeit vor Spannungsbelastung bis zu einem gewissen Ausmaß verbessert, jedoch wurde das Bruchverhalten beim Schneidvorgang nach Spannungsbelastung überhaupt nicht berücksichtigt. Beide Technologien ergaben keine Verbesserung bei der Bruchbeständigkeit unter einer hohen Belastung von annähernd 1,0% bei Spannungsbelastung. Tatsächlich weisen die in den obigen drei Literaturstellen des Standes der Technik beschriebenen rostfreien Stahlbleche eine hohe Zugfestigkeit auf, ergeben jedoch eine niedrige Verformungsspannung bei Ausübung einer Dehnung von 1,0% (hierin nachfolgend der Einfachheit halber mit "1,0%- Zugspannung" bezeichnet), oder sie ergeben eine niedrige Zähigkeit. Demzufolge brechen die Innendurchmesser- Sägeblätter bei Verwendung dieser Materialien oft bei Spannungsbelastung, und sogar diejenigen, die ein gutes Spannungsbelastungsvermögen aufweisen, gehen beim Schneidvorgang zu Bruch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein rostfreies Stahlblech bereitzustellen, das eine hohe Bruchbeständigkeit aufweist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung ein rostfreies Stahlblech hoher Bruchbeständigkeit bereitgestellt, welches enthält:
nicht-metallische Einschlüsse von Al₂O₃, MnO und SiO₂, welche unvermeidbar in rostfreiem Stahl vorliegen,
wobei die nicht-metallischen Einschlüsse eine Zusammensetzung aufweisen, die in einem Bereich liegt, der durch die unten angegebenen neun Punkte definiert ist, bezogen auf das Prozentgewicht in einem Phasendiagramm eines Drei- Komponenten-Systems von "Al₂O₃-MnO-SiO₂":

wobei das genannte rostfreie Stahlblech einen Wert für die 1,0%-Zugspannung von 155 kgf/mm² oder mehr aufweist, wobei die 1,0%-Zugspannung diejenige Verformungsspannung ist, wenn das Blech einer Dehnung um 1,0% ausgesetzt wird,
wobei das genannte rostfreie Stahlblech einen anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung von 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger aufweist, wobei der anisotrope Differenzwert der Absolutwert der Differenz der 1,0%-Zugspannungswerte in Walzrichtung und quer zur Walzrichtung ist,
und wobei das genannte Stahlblech einen Wert für die Lochproben-Arbeitslast von mindestens 0,24 J (25 kgf × mm) aufweist.

Ferner wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines rostfreien Stahlblechs mit hoher Bruchfestigkeit zur Verfügung gestellt, wobei man:
einen rostfreien Bandstahl herstellt, der im wesentlichen aus 0,01 bis 0,2 Gew.% C, 0,1 bis 2 Gew.% Si, 0,1 bis 2 Gew.% Mn, 4 bis 11 Gew.% Ni, 13 bis 20 Gew.% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.% N, 0,0005 bis 0,0025 Gew.% Lösungs-Al, 0,002 bis 0,013 Gew.% O, 0,08 bis 0,9 Gew.% Cu, 0,009 Gew.% oder weniger S und dem Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
wobei die genannten unvermeidbaren Verunreinigungen als nicht-metallische Einschlüsse vorliegen, die eine Zusammensetzung aufweisen, die in einem Bereich liegt, der durch die nachfolgend angegebenen neun Punkte definiert ist, bezogen auf Prozentgewicht in einem Phasendiagramm eines 3- Komponenten-Systems von "Al₂O₃-MnO-SiO₂":

das rostfreie Stahlblech einem Glühverfahren - Beizverfahren - einer ersten Kaltwalzstufe (CR₁) - einer ersten Zwischenglühstufe - einer zweiten Kaltwalzstufe (CR₂) - einer zweiten Zwischenglühstufe - einer dritten Kaltwalzstufe (CR₃) - einer Endglühstufe - einer vierten Kaltwalzstufe (CR₄) - einer Niedrigtemperaturhitzebehandlungsstufe unterzieht,
wobei die Verminderungsverhältnisse der genannten ersten, zweiten und dritten Kaltwalzstufe jeweils 30 bis 60%,
das Verminderungsverhältnis der genannten vierten Kaltwalzstufe 60 bis 76% und das Verminderungsverhältnis pro Durchlauf der vierten Kaltwalzstufe 3 bis 15% betragen,
die Glühtemperaturen in der genannten ersten, zweiten und letzten Glühstufe jeweils im Bereich von 950 bis 1100°C liegen,
die genannte Niedrigtemperaturhitzebehandlung bei einer Temperatur von 300 bis 600°C 0,1 bis 300 sec lang durchgeführt wird,
und wobei die genannte Endglühstufe und die genannte Niedrigtemperaturhitzebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden, die H₂ mit 70 Vol.% oder mehr enthält.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das den Bereich der gemäß der vorliegenden Erfindung definierten Einschlußzusammensetzung im Phasendiagramm des 3-Komponenten- Systems von "Al₂O₃-MnO-SiO₂" zeigt;

Fig. 2 zeigt die Kurve zur Bestimmung des Wertes für die 1,0%-Zugspannung;

Fig. 3 ist eine Darstellung, die einen allgemeinen Aufbau einer Miniaturvorrichtung zur Durchführung der Lochprobe zeigt;

Fig. 4 veranschaulicht das Verfahren zur Bestimmung der Lochproben-Arbeit;

Fig. 5 ist eine Darstellung, durch die die Wirkung der Werte für die 1,0%-Zugspannung und die Lochproben-Arbeit auf die Brucheigenschaften bei der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung eines anisotropen Differenzwertes der 1,0%-Zugspannung von weniger als 196 N/mm² (20 kgf/mm²) veranschaulicht ist;

Fig. 6 ist eine weitere Darstellung, durch die die Wirkung der Werte für die 1,0%-Zugspannung und die Lochproben-Arbeit auf die Brucheigenschaften bei der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung eines anisotropen Differenzwertes der 1,0%-Zugspannung von mehr als 196 N/mm² (20 kgf/mm²) veranschaulicht ist; und

Fig. 7 ist eine Darstellung, durch die die Wirkung des Wertes für die 1,0%-Zugspannung und der Menge an Martensit auf die Brucheigenschaften bei der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist.

Die Erfinder führten eine Reihe von umfangreichen Untersuchungen bezüglich der Optiminierung der mechanischen Eigenschaften wie des Young-Modul, der Verformungsspannung unter einer Dehnung von annähernd 1,0%, des anisotropen Differenzwertes in der Ebene sowie hinsichtlich der Zähigkeit sowie der Zusammensetzungs- und Herstellbedingungen zum Erhalt dieser mechanischen Eigenschaften durch, und sie haben bei rostfreien Stahlblechen, die hohe Bruchbeständigkeit bei gutem Spannungsbelastungsvermögen und gleichzeitiger hoher Bruchbeständigkeit unter den Bedingungen einer Spannungsbelastungsstufe und Schneidstufe aufweisen, die folgenden Erkenntnisse gewonnen:

(1) Zur Verbesserung der Bruchbeständigkeit bei Spannungsbelastung eines Blattes und in der Schneidstufe stellen die Verminderung sowohl der Dicke als auch der Menge an nicht-metallischen Einschlüssen, die dazu neigen, ein Ausgangspunkt für Brüche zu werden, sowie die Einbringung von Einschlüssen mit hohem Duktilitätsverhalten wirksame Maßnahmen dar. Dazu ist es notwendig, daß die Zusammensetzung von unvermeidbar in Stahl vorkommenden nicht-metallischen Einschlüssen Al₂O₃, MnO und SiO₂ aufweist, und daß diese Einschlüsse in einem Bereich liegen, der durch die neun Punkte (1 bis 9) umgrenzt ist, die in dem Phasendiagramm des 3-Komponenten-Systems von "Al₂O₃-MnO-SiO₂" angegeben sind.

(2) Zur Verbesserung der Bruchbeständigkeit bei Spannungsbelastung sind die Optimierung des Young-Modul, der die Zähigkeit und das Verhalten unter Spannungsbelastung steuert, sowie die Einhaltung der Zusammensetzung der nicht­ metallischen Einschlüsse, die in (1) beschrieben wurden, erforderlich. In anderen Worten, ist ein Wert für die Lochproben-Arbeitslast (Arbeitslast zur plastischen Verformung bei einer Lochprobe) von 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr erforderlich, und der Young-Modul liegt vorzugsweise bei 166 600 N/mm² (17 000 kgf/mm²) oder mehr.

(3) Zur Verbesserung der Bruchbeständigkeit beim mit einem Sägeblatt durchgeführten Schneidbetrieb bedarf es der Optimierung der Ausgewogenheit der Werte für die 1,0%- Zugspannung, die Anisotropie der 1,0%-Zugspannung in der Ebene sowie des Wertes für die Zähigkeit zusammen mit der Einhaltung der Grenzwerte für die nicht-metallischen Einschlüsse, welche bereits in (1) beschrieben wurde. In anderen Worten, ist es notwendig, daß der Wert für die 1,0%- Zugspannung 1520 N/mm²( 155 kgf/mm²) oder mehr und der anisotrope Differenzwert der 1,0%-Zugspannung (der Absolutwert der Differenz der Werte für die 1,0%-Zugspannung in und seitlich zur Walzrichtung) 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger und der Wert für die Lochproben-Arbeit 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr betragen.

(4) Im Falle eines rostfreien Stahlblechs aus einem metastabilen austenitischen rostfreien Stahl mit den oben beschriebenen Materialeigenschaften ist es notwendig, die in (1) beschriebenen nicht-metallischen Einschlüsse zu steuern und die Menge an Martensit unter einer spezifizierten Zusammensetzung zu optimieren sowie die wirksame Korngröße zu minimieren und zu vereinheitlichen. In konkreten Worten, sollte das Innendurchmesser-Sägeblatt aus rostfreiem Stahl einen Martensit-Gehalt von 40 bis 90% aufweisen, wobei der rostfreie Bandstahl aus im wesentlichen der oben beschriebenen Zusammensetzung einem Herstellverfahren unterzogen wird, in das als Stufen Glühen, Beizen, erstes Kaltwalzen, Zwischenglühen, zweites Kaltwalzen, Zwischenglühen, drittes Kaltwalzen, Endglühen, viertes Kaltwalzen sowie eine Niedrigtemperaturhitzebehandlung eingeschlossen sind. Bei diesem Verfahren sind die folgenden Bedingungen einzuhalten. Die Verminderungsverhältnisse der ersten, zweiten und dritten Kaltwalzstufe betragen jeweils 30 bis 60%; das Verminderungsverhältnis der vierten Kaltwalzstufe (Temperwalzen) beträgt 60 bis 76% und das Verminderungsverhältnis pro Durchlauf (das Verminderungsverhältnis der vierten Kaltwalzstufe, dividiert durch die Anzahl der Durchläufe) beträgt 3,0 bis 15%; die Endglühstufe und die Niedrigtemperaturhitzebehandlung werden in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre, enthaltend 70 Vol.% oder mehr H₂, durchgeführt; die Zwischen- und Endglühstufen werden in einem Temperaturbereich von 950 bis 1150°C und die Alterungsbehandlungsstufe 1 bis 300 sec lang durchgeführt.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung bezüglich der Gründe für die einschränkenden besonderen Bedingungen im Detail beschrieben.

Die Basismaterialien für Innendurchmesser-Sägeblatt-Substrate müssen aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, weil sie eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit beim Schneiden eines z. B. Si-Ingot aufweisen sollten. Da das Basismaterial für Innendurchmesser-Sägeblatt-Substrate ein sehr dünnes Blech ist (normalerweise 0,3 mm oder weniger dick), ist es wirksam, die Dicke und Menge von nicht-metallischen Einschlüssen zu reduzieren, welche dazu neigen, zum Ausgangspunkt von Brüchen zu werden, und diese Einschlüsse so auszugestalten, daß sie ein hohes duktiles Vermögen aufweisen, um die Bruchbeständigkeit zu verbessern. In konkreten Worten, ist es notwendig, daß die Zusammensetzung der unvermeidbaren nicht­ metallischen Einschlüsse Al₂O₃, MnO und SiO₂ enthalten, die in einem abgegrenzten Bereich liegen, der von Linien eingeschlossen ist, welche die folgenden neun Punkte verbinden, die bezogen auf das Prozentgewicht im Phasendiagramm eines 3-Komponenten-Systems von "Al₂O₃-MnO- SiO₂" in Fig. 1 angegeben sind:

Durch Eingrenzung des Zusammensetzungsverhältnisses von Al₂O₃, MnO und SiO₂ in den nicht-metallischen Einschlüssen innerhalb des spezifizierten Bereiches wird die Bruchbeständigkeit verbessert.

Zum Erhalt der oben spezifizierten Zusammensetzung der Einschlüsse ist es bevorzugt, daß eine Schöpfstrecke aus MgO- CaO, enthaltend 50% oder weniger CaO, und eine Schlacke aus CaO-SiO₂-Al₂O₃, enthaltend (CaO)/(SiO₂) = 1,0 bis 4,0, 3% oder weniger Al₂O₃, 15% oder weniger MgO und 30 bis 80% CaO, bei der Schöpf-Raffinierung nach dem Abfangen eingesetzt werden.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß für ein als Innendurchmesser-Sägeblatt eingesetztes rostfreies Stahlblech der Young-Modul, die 1,0%-Zugspannung und der Wert für die Lochproben-Arbeitslast, die kritischen Faktoren im Hinblick auf die Bruchbeständigkeit darstellen.

Fig. 2 veranschaulicht das Bestimmungsverfahren für den Wert der 1,0%-Zugspannung. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm wird der Wert für die bei Dehnung um 1,0% verursachte Verformungsspannung als 1,0%-Zugspannung bezeichnet. Wie oben beschrieben, wird ein Innendurchmesser-Sägeblatt einer hohen Spannkraft unterzogen, die der Größenordnung von 1,0% Dehnung in umkreisförmiger Richtung unter Spannungsbelastungsbedingung sowie auch der Arbeitslast beim Schneiden eines Ingot entspricht. Demnach stellt die Bewertung der 1,0%-Zugspannung eine wirksame Größe zur Ermittlung der Bruchbeständigkeit dar.

Fig. 3 veranschaulicht das Bestimmungsverfahren für den Wert der Lochproben-Arbeit. Im Verfahren wird ein Spezimen eines dünnen Blechs mit einer Größe von 10 mm² in dem in der Figur gezeigten Gestell befestigt, und es wird ein Beulungstest durchgeführt, indem man das Spezimen unter Verwendung einer Testmaschine vom Instron-Typ mit einer Stahlkugel von 2,4 mm Durchmesser belastet. Aus der erhaltenen Belastungsverformungskurve, die in Fig. 4 gezeigt ist, wird das Produkt aus auf das Spezimen bis zum Bruch ausgeübter Lochungslast und der Lochungstiefe (gestrichelte Fläche in der Darstellung) erhalten, welches als ein Index der Arbeitslast zur plastischen Verformung herangezogen und als Lochproben-Arbeit bezeichnet wird. Der Wert für die Lochproben-Arbeitslast erweist sich zusammen mit den Werten für die 1,0%-Zugspannung als wirksam zur Bewertung der Bruchbeständigkeit.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen die Wirkung der Werte für die 1,0%- Zugspannung und die Lochproben-Arbeit auf die Bruchbeständigkeit. Fig. 5 zeigt jene für einen anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung von 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger, und Fig. 6 zeigt jene für einen anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung von oberhalb 196 N/mm² (20 kgf/mm²). Beide Darstellungen enthalten nur Materialien mit einem Young-Modul von 166 600 N/mm² (17 000 kgf/mm²) oder mehr, welche ein gutes Spannungsbelastungsverhalten ergeben. Der Young-Modul verändert die Größe der auf ein Blatt infolge Spannungsbelastung ausgeübten Spannung, und ein Young-Modul von 166600 N/mm² (17 000 kgf/mm²) oder mehr ist nötig, um gute Spannungsbelastungseigenschaften zu erhalten. Beträgt der Young-Modul weniger als 17 000 kgf/mm², dann ist für die Spannungsbelastung ein deutlicher Anstieg der auf das Blatt ausgeübten Spannung erforderlich, was die Bruchbeständigkeit herabsetzen kann.

Gemäß Fig. 5 ging das Material innerhalb eines Bereichs der Werte für die Lochproben-Arbeitslast von weniger als 25 kgf × mm bei Spannungsbelastung zu Bruch. Andererseits trat Bruch beim Schneideeinsatz in einem Bereich der Werte für die Lochproben-Arbeitslast von 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr und für die 1,0%-Zugspannung von weniger als 1520 N/mm²( 155 kgf/mm²) auf. Innerhalb eines Bereichs der Werte für die Lochproben-Arbeitslast von 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr und für die 1,0%-Zugspannung von 1520 N/mm² (155 kgf/mm²) oder mehr brach das Material weder bei Spannungsbelastung noch beim Schneideeinsatz.

Alle Materialien mit einem anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung von größer als 196 N/mm² (20 kgf/mm²) gingen zu Bruch, was in Fig. 6 gezeigt ist. Eine größere anisotrope Differenz steigert den Spannungsunterschied in umkreisförmiger Richtung durch Spannungsbelastung. Im Ergebnis wird eine signifikante Nicht-Einheitlichkeit der Spannung in der Blattebene induziert, um Bruch beim Schneidvorgang zu erzeugen. Deshalb ist die anisotrope Festigkeitsdifferenz in der Ebene bei einem Basismaterial vorzugsweise so klein wie möglich. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird, wenn der anisotrope Differenzwert der 1,0%-Zugspannung bei 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger gehalten wird, eine ausgezeichnete Bruchbeständigkeit im Bereich der spezifischen Werte für die Lochproben-Arbeit und die 1,0%-Zugspannung erhalten.

Im Lichte der obigen Erörterung werden durch die vorliegende Erfindung die mechanischen Eigenschaften spezifiziert, welche notwendig sind, um beim Basismaterial zu verhindern, daß es bei Spannungsbelastung oder beim Schneidvorgang bricht, und zwar sind die Werte spezifiziert bezüglich der 1,0%- Zugspannung von 1520 N/mm² (155 kgf/mm²) oder mehr, der anisotropen Differenz der 1,0%-Zugspannung von 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger sowie bezüglich der Lochproben- Arbeitslast von 0,24 J (25 kgf × mm). Obwohl die Bedingung für den Wert der Lochproben-Arbeitslast von 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr ein gutes Spannungsverhalten ergibt, ist eine Lochproben-Arbeitslast von 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr auch zur weiteren Verbesserung der Bruchbeständigkeit im Hinblick auf die Durchführung einiger 1000facher Schneidvorgänge eines Ingot, bevorzugt.

Metastabiler austenitischer rostfreier Stahl ist einer der rostfreien Stahlsorten, die als Basismaterial eines oben beschriebenen rostfreien Stahlblechs für ein Innendurchmesser-Blatt-Substrat herangezogen werden. Im folgenden werden die Zusammensetzungs- und Herstellungsbedingungen zur verfahrensmäßigen Bearbeitung von metastabilem austenitischen rostfreien Stahl sowie die Gründe dafür beschrieben.

Die einzelnen Bestandteile werden nun bezüglich ihrer Gehaltsmengen spezifisch beschrieben.

Kohlenstoff ist ein Element zur Bildung einer austenitischen Phase und trägt zur Unterdrückung einer δ-Ferrit-Bildung sowie zur Verstärkung der festen Lösung von martensitischer Phase bei. Jedoch ergibt eine C-Konzentration von weniger als 0,01 Gew.% keine ausreichende Wirkung, und ein Überschuß von C über 0,20 Gew.% induziert die Abscheidung von Cr-Carbid, um dadurch Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit herabzusetzen. Demgemäß ist der C-Gehalt spezifisch auf 0,01 bis 0,20 Gew.% festgelegt.

Mangan ist ebenfalls ein Element zur Bildung von austenitischer Phase. Der Mn-Gehalt von 0,1 Gew.% oder mehr ist erforderlich zur Bildung einer austenitischen Einzelphase durch Lösungswärmebehandlung sowie zur Deoxidierung. Übersteigt der Gehalt an Mn jedoch 2,0 Gew.%, wird die austensitische Phase übermäßig stabil, was die Bildung martenitischer Phase extrem unterdrückt. Demgemäß ist der Bereich des Mn-Gehalts spezifisch auf 0,1 bis 2,0 Gew.% festgelegt.

Nickel ist ein Element zur Bildung einer starken austenitischen Phase. Beträgt der Gehalt an Ni weniger als 4,0 Gew.%, entwickelt sich Einzelphasen-Austenit nach dem Glühen nicht. Beträgt andererseits der Gehalt an Ni mehr als 11 Gew.%, wird die austenitische Phase übermäßig stabil, was die Bildung martensitischer Phase extrem unterdrückt. Deshalb ist der Bereich des Ni-Gehalts spezifisch auf 4,0 bis 11,0 Gew.% festgelegt.

Chrom ist ein unverzichtbares Element für rostfreie Stähle, und der Cr-Gehalt von 13,0 Gew.% oder mehr ist notwendig, um eine genügende Korrosionsbeständigkeit zu ergeben. Jedoch induziert ein Cr-Gehalt von 20,0 Gew.% oder mehr eine große Menge δ-ferritischer Phase bei hoher Temperatur, was die Heißbearbeitbarkeit herabsetzt. Demnach ist der Bereich des Cr-Gehalts spezifisch auf 13,0 bis 20,0 Gew.% festgelegt.

Stickstoff ist ein die austenitische Phase bildendes Element und trägt ebenfalls zur Verstärkung der festen Lösung der martensitischen Phase bei. Mit einem N-Gehalt von weniger als 0,01 Gew.% wird die Wirkung nicht erzielt, und ein Gehalt von mehr als 0,20 Gew.% verursacht die Erzeugung von Blaslöchern beim Guß. Demzufolge ist der Bereich des N-Gehalts spezifisch auf 0,01 bis 0,20 Gew.% festgelegt.

Der Aluminium-(lösliches Al)-Gehalt bestimmt Zahl und Zusammensetzung der nicht-metallischen Einschlüsse. Beträgt der Sol.Al-Gehalt weniger als 0,0005 Gew.%, übersteigt der Sauerstoffgehalt geschmolzenen Stahls 0,013 Gew.%, so daß Einschlüsse mit einem hohen Gehalt an MnO und SiO₂ sowie Einschlüsse, die Einschlußbestandteile mit hohem Siedepunkt wie Cr₂O₃ aufweisen, in hohem Maß entwickelt werden, um dadurch die Heißbearbeitbarkeit des Stahls herabzusetzen und die Wahrscheinlichkeit von Blattbrüchen zu erhöhen. Übersteigt andererseits der Sol.Al-Gehalt 0,0025 Gew.%, erniedrigt sich der O-Gehalt im geschmolzenen Stahl auf weniger als 0,002 Gew.%, und die Zahl an Einschlüssen sinkt ab. Im letzteren Fall treten jedoch Einschlüsse auf, die eine große Menge Al₂O₃ enthalten, was Oberflächendefekte induziert und die Bruchneigung eines Sägeblatts erhöht. Um nicht­ metallische Einschlüsse aus dem Al₂O₃-MnO-SiO₂-System in Stahl vorliegen zu haben, welcher Heißduktilität bei einem niedrigen Schmelzpunkt aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt, und um ferner die Dicke der Einschlüsse dünn zu gestalten sowie die Zahl der Einschlüsse herabzusetzen, sind der Gehalt an Sol.Al notwendigerweise spezifisch auf einen Bereich von 0,0005 bis 0,0025 Gew.% und der Gehalt an O spezifisch auf einen Gehalt von 0,002 bis 0,013 Gew.% festzulegen.

Kupfer ist ein Element, das die passive Oberflächenschicht verstärkt und die Korrosionsbeständigkeit verbessert, was für eine Anwendung als Innendurchmesser-Sägeblatt notwendig ist. Allerdings zeigt ein Cu-Gehalt von weniger als 0,08 Gew.% keine ausreichende Wirkung. Bei einem Cu-Gehalt von mehr als 0,90 Gew.% erreicht die Wirkung einen Sättigungsbereich, und die Heißbearbeitbarkeit schwächt sich ab, weil Cu nicht vollständig in die austenitische Phase okkludiert ist. Demnach ist der Bereich des Cu-Gehalts spezifisch auf 0,08 bis 0,90 Gew.% festgelegt.

Silizium ist ein Element, das zur Verstärkung der festen Lösung von austenitischer Phase und martensitischer Phase einen Beitrag leistet. Ein Si-Gehalt von weniger als 0,1 Gew.% ergibt keine ausreichende Wirkung, und ein Si-Gehalt von mehr als 2,0 Gew.% führt zur Bildung von δ-ferritischer Phase, um die Heißbearbeitbarkeit herabzustufen. Demgemäß ist der Bereich des Si-Gehalts spezifisch auf 0,1 bis 2,0 Gew.% festgelegt.

Schwefel führt zur Bildung von Einschlüssen wie von MnS. Diese Einschlüsse neigen dazu, zu einem Ausgangspunkt für einen Blattbruch zu werden. Insbesondere wird durch einen Gehalt von mehr als 0,0090 Gew.% S die Zähigkeit herabgesetzt, um die Bruchwahrscheinlichkeit zu erhöhen. Demzufolge ist die Obergrenze des S-Gehalts spezifisch festgelegt auf 0,0090 Gew. %.

Die metastabilen austenitischen rostfreien Bleche der vorliegenden Erfindung können in geeigneter Weise Ca und seltenes Erdmetall (REM) enthalten, wodurch darauf abgezielt wird, die Formgestalt von Sulfiden zu steuern und die Heißbearbeitbarkeit zu verbessern, auch können B oder weitere Elemente neben den oben beschriebenen Bestandteilen enthalten sein, was auf die Verbesserung der Heißbearbeitbarkeit abzielt. Die Zufügung dieser Elemente beeinflußt die grundlegenden Eigenschaften des vorliegenden Erfindungsgegenstandes nicht.

Die Erfinder untersuchten im Detail die Materialfaktoren, um für den vorliegenden Fall von metastabilem austenitischen rostfreien Stahl den Wert für die 1,0%-Zugspannung zu steigern, und sie haben herausgefunden, daß die Optimierung der Menge an martensitischer Phase hin zum oben beschriebenen Bereich notwendig ist. Fig. 7 zeigt die Wirkung der Größe des Wertes für die 1,0%-Zugspannung sowie der Menge an Martensit auf die Bruchbeständigkeit. In dem entsprechenden Bereich der Darstellung erscheinen nur diejenigen Materialien, bei denen die genauen Bedingungen für den anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung, den Young-Modul sowie die Lochproben-Arbeit eingehalten sind. Gemäß Fig. 7 ist eine Martensit-Menge von notwendigerweise 40% oder mehr zu gewährleisten, indem die Kaltwalz- und Alterungsbedingungen optimiert werden, um den Wert für die 1,0%-Zugspannung von 1520 N/mm² (155 kgf/mm²) oder mehr zu erreichen. Übersteigt andererseits die Menge an Martensit 90%, sinkt der Wert für die bei der Lochprobe zu leistende Arbeit signifikant ab, und die Bruchwahrscheinlichkeit während der Spannungsbelastungsdauer steigt stark an. Daher ist der Gehalt an Martensit in der Dicke eines Blechs, das als Innendurchmesser-Sägeblatt verwendet wird, spezifisch auf 40 bis 90% festgelegt. In Fig. 7 stellen die Materialien, die eine Martensit-Menge im Bereich von 40 bis 90% sowie einen Wert der 1,0%-Zugspannung im Bereich von weniger als 1520 N/mm² (155 kgf/mm²) aufweisen, die Vergleichsmaterialien von Nr. 19 und Nr. 22 dar, welche später beschrieben werden.

Im folgenden wird das Herstellungsverfahren für ein dünnes Blech aus dem oben beschriebenen metastabilen rostfreien Stahl dargelegt. Ein rostfreies Band mit der oben beschriebenen chemischen Zusammensetzung wird einer Reihe von Behandlungsstufen wie folgt unterzogen:

Glühen und Beizen - erstes Kaltwalzen - Zwischenglühen - zweites Kaltwalzen - Zwischenglühen - drittes Kaltwalzen - Endglühen in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre, enthaltend H₂ mit 70 Vol.% oder mehr - viertes Kaltwalzen - Niedrigtemperaturwärmebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre, enthaltend H₂ mit 70 Vol.% oder mehr.

Die wiederholten Kaltwalz- und Glühzyklen induzieren eine feinere rekristallisierte Textur in jeder Glühstufe und erhöhen, in einigen Fällen, die einheitliche Dispersion von sehr feinen Carbidpartikeln, wodurch die martensitische Phase nach dem Temperwalzen (vierte Kaltwalzstufe) sehr fein wird. Im Ergebnis werden die Werte für die 1,0%-Zugspannung und die Lochproben-Arbeit verbessert, und es stellt sich eine Textur vom zufallsgesteuerten Typ ein, welcher seinerseits den anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung klein ausfallen läßt. Daher werden Kaltwalz- und Glühzyklus vorzugsweise vielfach wiederholt. Allerdings gestaltet die übermäßige Wiederholung des Zyklus die Produktionslinie komplex, und die erreichbaren Effekte gehen in einen Sättigungsbereich über. Mithin wird die Zahl der Wiederholung des Kaltwalz- und Glühzyklus mit drei ausgewählt, worauf das Temperwalzen (vierte Kaltwalzstufe) erfolgt.

Bei einem Verminderungsverhältnis in der ersten, zweiten und dritten Kaltwalzstufe von jeweils unterhalb 30% neigt das Material dazu, wegen der gemischten Textur nach dem Glühen uneben zu werden. Übersteigt das Verminderungsverhältnis in diesen Walzstufen 60%, stellt sich eine Sättigung beim Effekt zur Minimierung der Korngröße ein, die Textur wird übermäßig stark, um die Anisotropie in der Ebene zu erhöhen, und die Walzlast steigt an, was die Betriebsweise des Verfahrens herabstuft. Demzufolge wird in der ersten, zweiten und dritten Kaltwalzstufe für das Verminderungsverhältnis die Auswahl auf den Bereich von 30 bis 60% getroffen.

Der Grund, warum in der Raffinier-Walzstufe, oder in der vierten Kaltwalzstufe, für das Verminderungsverhältnis die Auswahl mit 60 bis 76% getroffen wird, ist insbesondere der, daß der Wert für die 1,0%-Zugspannung verbessert wird, und zwar bei Vorliegen einer Menge an Martensit im Bereich von 40 bis 90 Gew.%. Liegt das Verminderungsverhältnis unterhalb 60%, erniedrigt sich die Menge an Martensit auf weniger als 40%, und die Werte für Young-Modul oder die 1,0%-Zugspannung stellen sich auf einem ungenügenden Niveau ein. Übersteigt andererseits das Verminderungsverhältnis 76%, erhöht sich die Menge an Martensit auf über 90%, und Young-Modul und 1,0%- Zugspannung steigen an, aber der Wert für die Lochproben- Arbeit sinkt ab, was nicht zu einem starken Ausgleich zwischen Festigkeit und Zähigkeit führen kann.

Bei einem Verminderungsverhältnis pro Durchlauf in der Temperwalzstufe (das Verminderungsverhältnis, ermittelt durch Division des Verminderungsverhältnisses beim Raffinierwalzen durch die Anzahl von Durchläufen) von weniger als 3,0% sinkt der Wert für die Lochproben-Arbeit ab, und die Betriebskosten steigen wegen der Erhöhung der Anzahl an Walzstufen an. Übersteigt das Verminderungsverhältnis 15%, erhöht sich der anisotrope Differenzwert der 1,0%-Zugspannung, und der Wert für die Lochproben-Arbeit sinkt wegen der Nicht- Einheitlichkeit des Materials ab. Daher wird das Verminderungsverhältnis pro Durchlauf in der Raffinierwalzstufe spezifisch auf 3,0 bis 15% festgelegt.

Die Niedrigtemperaturwärmebehandlung wird durchgeführt, um den Wert für die 1,0%-Zugspannung und weitere Eigenschaften zu verbessern. Eine Niedrigtemperatur-Wärmebehandlung bei 300°C oder weniger ergibt eine nur unzureichende Wirkung und führt zu keiner Verbesserung des Wertes für die 1,0%- Zugspannung. Andererseits induziert eine Temperatur bei der Niedrigtemperatur-Wärmebehandlung von 600°C oder mehr eine signifikante Menge an durch inverse Transformation gebildeter austenitische Phase, was den Wert für die 1,0%-Zugspannung und weitere Eigenschaften vermindert. Demnach wird die Temperatur für die Niedrigtemperaturwärmebehandlung spezifisch auf 300 bis 600°C festgelegt. Bezüglich der Alterungszeit im spezifizierten Temperaturbereich ergibt eine Zeitdauer von weniger als 1 sec eine nur ungenügende Wirkung, und es ist keine Verbesserung beim Wert für die 1,0%- Zugspannung zu erwarten. Eine Zeitdauer der Niedertemperatur- Wärmebehandlung von mehr als 300 sec zeigt keine weitere Verbesserung der Eigenschaften. Insbesondere in einem Temperaturbereich nahe 600°C tritt eine durch inverse Transformation gebildete austenitische Phase signifikant auf, was den Wert für die 1,0%-Zugspannung sowie weitere Eigenschaften herabstuft. Daher ist die Zeitdauer für die Niedertemperatur-Wärmebehandlung spezifisch auf 1 bis 300 sec festgelegt. Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften ist zu erwarten, indem die Niedertemperatur-Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 400 bis 500°C 2 bis 15 sec lang durchgeführt wird.

Werden die letzte Glühstufe oder die Niedertemperaturwärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre durchgeführt, ist eine weitere Beizstufe erforderlich. Das Beizen erzeugt eine Korngrenzenkorrosion auf der Blechoberfläche, und durch diese Korrosion wird verhindert, daß das Blech die angestrebte Bruch- und Korrosionsbeständigkeit erhält. Werden diese Hitzebehandlungen in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre durchgeführt, die weniger als 70 Vol.% H₂ aufweist, erscheinen auf der Blechoberfläche Ablagerungen, welche es verhindern, daß beim Stahlblech die angestrebte Qualität der Bruch- und Korrosionsbeständigkeit erhalten wird. Demnach sind die letzte Glühstufe und die Niedertemperatur- Wärmebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre durchzuführen, welche 70 Vol.% oder mehr H₂ aufweist.

Durch Befolgung der oben beschriebenen Bedingungen wird ein Blech aus rostfreiem Stahl für Innendurchmesser-Sägeblatt- Substrate hergestellt, welches eine hohe Festigkeit und niedrige Bruchwahrscheinlichkeit bei stabiler Qualität, einen kleinen anisotropen Differenzwert in der Ebene sowie Zähigkeit aufweist.

In den Blechen der vorliegenden Erfindung aus rostfreiem Stahl für Innendurchmesser-Sägeblatt-Substrate können auch andere Stahlsorten als metastabiler austenitischer, martensitischer PH, austenitischer PH, oder metastabiler austenitischer PH rostfreier Stahl eingesetzt werden. Auch können gemäß der vorliegenden Erfindung für die Basisstahlbleche zur Herstellung der Bleche aus rostfreiem Stahl für Innendurchmesser-Sägeblatt-Substrate gegossene dünne Platten sowie Stahlbleche verwendet werden, die aus diesen Gußplatten hergestellt sind.

Beispiel

Stahlsorten mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung wurden geschmolzen, um Ingots zu bilden, die zugerichtet und dann heißgewalzt wurden, um Bandstähle zu bilden. Die Stahlsorten A bis H stellen Stähle gemäß der vorliegenden Erfindung die Stahlsorten I bis M stellen solche für Vergleichszwecke dar. Alle anderen Stahlsorten als I, J, L und M wurden unter Einsatz einer Schöpfstrecke aus MgO-CaO- Feuerfestmaterial, enthaltend CaO mit 50% oder weniger, beim Schöpf-Raffinieren nach dem Abfangen und durch Anwendung einer Schlacke erzeugt, die eine Zusammensetzung von CaO- SiO₂-Al₂O₃ als (CaO)/(SiO₂) = 1,0 bis 4,0 (Gewichtsbasis), mit 3% oder weniger Al₂O₃, 15% oder weniger MgO und 30 bis 80% CaO aufwies. Unter diesen Bedingungen waren die aufgetretenen Haupteinschlüsse Systeme aus Al₂O₃-MnO-SiO₂ mit einem Schmelzpunkt von 1400°C oder weniger. Andererseits ergaben für den Stahl K, der eine große Menge an S enthielt, die Einschlüsse aus Al₂O₃-MnO-SiO₂ auch einen Schmelzpunkt von 1400°C oder weniger, aber diese enthielten auch eine sehr große Zahl von Sulfiden.

Unter Befolgung der in Tabelle 2 und Tabelle 3 angegebenen Herstellungsbedingungen wurde jeder dieser heißgewalzten Bandstähle zur Herstellung der Materialien Nr. 1 bis Nr. 29 eingesetzt. Unter diesen stellen Nr. 1 bis Nr. 15 Materialien der vorliegenden Erfindung und Nr. 16 bis Nr. 29 Vergleichsmaterialien dar. Die Materialien Nr. 1 bis Nr. 15, die aus den Stählen A bis H erzeugt waren, welche diejenigen der vorliegenden Erfindung sind, enthielten nicht-metallische Einschlüsse mit niedrigem Schmelzpunkt und guter Heißduktilität, so daß die Einschlüsse in Walzrichtung gut verteilt waren, und die meisten der Einschlüsse lagen in dünner Formgestalt vor, und zwar so dünn wie 5 µm oder weniger. Tabelle 4 bis Tabelle 6 zeigen die Bewertung der Menge an Martensit, der mechanischen Eigenschaften sowie der Bruchbeständigkeit der Materialien Nr. 1 bis Nr. 29.

Die Definition des Härteunterschieds in der Ebene, des anisotropen Differenzwertes, der Lochproben-Arbeitslast sowie der Bruchbeständigkeit, welche in Tabelle 4 bis Tabelle 6 enthalten sind, wird nachfolgend angegeben.

Der Härteunterschied in der Ebene ist der Absolutwert der Differenz zwischen der maximalen und minimalen Härte innerhalb einer Blattebene.

Der anisotrope Differenzwert ist der Absolutwert der Differenz zwischen den Werten für die 1,0%-Zugspannung in Walzrichtung und quer zur Walzrichtung.

Die Lochproben-Arbeitslast ist die Arbeitslast zur plastischen Verformung bis hin zum Bruch, ermittelt an einem kleinen Lochproben-Testgerät. Die Arbeitslast ist das Produkt aus Arbeitslast (kgf) und Lochungstiefe (mm). Die Bruchbeständigkeit durch einen Schneidetest nur mit den Sägeblättern ermittelt, die ein gutes Spannungsbelastungsvermögen ergeben. Blätter ohne Bruch sind mit (O), Blätter mit hoher Bruchwahrscheinlichkeit sind mit (X) markiert.

Die Materialien Nr. 1 bis Nr. 15, die Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen, zeigten einen Wert für die 1,0% Zugspannung von 1520 N/mm² (155 kgf/mm²) oder mehr, einen anisotropen Differenzwert der 1,0% Zugspannung von 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger, einen Wert für die Lochproben-Arbeitslast von 0,24 J (25 kgf × mm) oder mehr sowie einen Young-Modul von 166 600 N/mm² (17 000 kgf/mm²) oder mehr. Die Innendurchmesser-Sägeblätter aus diesen Materialien ergaben gute Spannungsbelastungseigenschaften, wobei sich Brüche weder in der Spannungsbelastungs- noch in der Schneidestufe zeigten. Diese Materialien der vorliegenden Erfindung lieferten stabile Materialqualität und ergaben eine nur sehr kleine Differenz der Härte innerhalb der Blattebene zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert. Andererseits erwiesen sich die Vergleichsmaterialien Nr. 16 bis Nr. 29 bezüglich einiger mechanischer Eigenschaften als unterlegen, so daß die Innendurchmesser-Sägeblatter aus diesen Materialien entweder in der Spannungsbelastungs- oder der Schneidestufe zu Brüchen führten.

Unter den oben beschriebenen Vergleichsbeispielen war das Material Nr. 16 geringwertig bezüglich des Verminderungsverhältnisses pro Durchlauf beim Temperwalzvorgang, und das Material ergab einen nur niedrigen der Wert für die Lochproben-Arbeit und wies eine Bruchneigung während der Spannungsbelastung auf.

Das Material Nr. 17 ergab ein hohes Verminderungsverhältnis beim Temperwalzen sowie einen großen anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung, und es wies eine Neigung zum Brechen bei Spannungsbelastung auf.

Das Material Nr. 18 ergab ein niedriges Verminderungsverhältnis beim Temperwalzen sowie eine kleine Menge an Martensit, was zu einem geringen Young-Modul und einem geringen Wert für die 1,0%-Zugspannung führte, was wiederum Brüche beim Schneiden induzierte.

Das Material Nr. 19 ergab ein niedriges Verminderungsverhältnis beim Temperwalzen sowie einen geringen Wert für die 1,0%-Zugspannung, und es wurden leicht Brüche beim Schneiden induziert.

Das Material Nr. 20 ergab ein hohes Verminderungsverhältnis beim Temperwalzen und war reich an Martensit und wies eine signifikant niedrigen der Wert für die Lochproben-Arbeit, was leicht zu Brüchen bei Spannungsbelastung führte.

Das Material Nr. 21 wurde nur drei Kaltwalz-Zyklen, einschließlich dem Raffinier-Walzen, unterzogen, und so wurde der anisotrope Differenzwert der 1,0%-Zugspannung groß, und das Material wurde leicht beim Schneidvorgang gebrochen.

Das Material Nr. 22 wurde einer nur niedrigen Temperatur bei der Niedertemperatur-Wärmebehandlung ausgesetzt, so daß das Material nur ungenügend gealtert wurde. Im Ergebnis wies das Material einen geringen Wert der 1,0%-Zugspannung auf, und es zeigte sich, daß das Material beim Schneideeinsatz leicht zu Bruch ging.

Das Material Nr. 23 wurde einer hohen Temperatur in der Niedertemperatur-Wärmebehandlung ausgesetzt, und so ergab sich beim Material eine große Menge an durch inverse Transformation gebildeter austenitischer Phase, was die Werte für den Young-Modul und die 1,0%-Zugspannung deutlich verminderte. Auch wies das Material einen großen anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung auf, und es brach leicht bei Spannungsbelastung.

Das Material Nr. 24 wurde in einer Atmosphäre mit niedriger H₂-Konzentration in der Endglühstufe behandelt, und so entwickelten sich Niederschläge auf der Oberfläche, was zu einem geringen Wert bei der Lochproben-Arbeitslast sowie leichtem Brechen bei Spannungsbelastung führte.

Das Material Nr. 25 enthielt eine große Menge an Al₂O₃ sowie eine große Anzahl an Einschlüssen mit einer Dicke von mehr als 5 µm in Dickenrichtung, und das Material Nr. 26 enthielt eine große Menge an SiO₂ sowie eine große Anzahl an Einschlüssen mit einer Dicke von mehr als 5 µm in Dickenrichtung. Im Ergebnis zeigten beide Materialien einen herabgesetzten Wert für die Lochproben-Arbeitslast, und es wurden Brüche bei Spannungsbelastung induziert.

Das Material Nr. 27 enthielt eine Menge an Einschlüssen von Sulfiden, und so ergab das Material einen geringen Wert für die Lochproben-Arbeitslast, und es wurden Brüche bei Spannungsbelastung induziert.

Die Materialien Nr. 28 und Nr. 29 wiesen einen hohen SiO₂- Gehalt und Einschlüsse mit einer Dicke von mehr als 5 µm auf, und so stellte sich bei ihnen ein geringer Wert für die Lochproben-Arbeitslast ein, und es wurden Brüche bei Spannungsbelastung induziert.

Claims (18)

1. Rostfreies Stahlblech mit hoher Bruchbeständigkeit, enthaltend:
nicht-metallische Einschlüsse aus Al₂O₃, MnO und SiO₂, die unvermeidbar in rostfreiem Stahl vorliegen,
wobei die nicht-metallischen Einschlüsse eine Zusammensetzung aufweisen, die in einem Bereich liegt, der durch die unten angegebenen neun Punkte definiert ist, bezogen auf das Prozentgewicht in einem Phasendiagramm eines 3-Komponenten- Systems von "Al₂O₃-MnO-SiO₂": wobei das genannte rostfreie Stahlblech einen Wert für die 1,0%-Zugspannung von 1520 N/mm² (155 kgf/mm²) oder mehr aufweist, wobei die 1,0%-Zugspannung diejenige Verformungsspannung ist, wenn das Blech einer Dehnung um 1,0% ausgesetzt wird,
wobei das genannte rostfreie Stahlblech einen anisotropen Differenzwert der 1,0%-Zugspannung von 196 N/mm² (20 kgf/mm²) oder weniger aufweist, wobei der anisotrope Differenzwert der Absolutwert der Differenz der 1,0%- Zugspannungswerte in Walzrichtung und quer zur Walzrichtung ist,
und wobei das genannte rostfreie Stahlblech einen Wert für die Lochproben-Arbeitslast von mindestens 0,24 J (0,25 kgf × mm) aufweist.

2. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 1, worin das genannte rostfreie Stahlblech im wesentlichen aus:
0,01 bis 0,2 Gew.% C, 0,1 bis 2 Gew.% Si, 0,1 bis 2 Gew.% Mn, 4 bis 11 Gew.% Ni, 13 bis 20 Gew.% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.% N, 0,0005 bis 0,0025 Gew.% lösliches Al, 0,002 bis 0,013 Gew.% O, 0,08 bis 0,9 Gew.% Cu, 0,009 Gew.% oder weniger S und dem Rest aus Fe besteht.

3. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte C-Gehalt 0,032 bis 0,177 Gew.% beträgt.

4. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte Si-Gehalt 0,21 bis 1,90 Gew.% beträgt.

5. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte Mn-Gehalt 0,47 bis 1,82 Gew.% beträgt.

6. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte Ni-Gehalt 5,20 bis 8,82 Gew.% beträgt.

7. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte Cr-Gehalt 13,8 bis 18,5 Gew.% beträgt.

8. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte N-Gehalt 0,013 bis 0,191 Gew.% beträgt.

9. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte Gehalt an löslichem Al 0,0006 bis 0,0024 Gew.% beträgt.

10. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte O-Gehalt 0,0025 bis 0,0124 Gew.% beträgt.

11. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 2, worin der genannte Cu-Gehalt 0,11 bis 0,45 Gew.% beträgt.

12. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 1, worin die genannten nicht-metallischen Einschlüsse 13 bis 31 Gew.% Al₂O₃, 25 bis 50 Gew.% MnO und 31 bis 54 Gew.% SiO₂ enthalten.

13. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 1, worin das genannte rostfreie Stahlblech 40 bis 90% Martensit in Dickenrichtung des rostfreien Stahlblechs enthält.

14. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 1, worin der genannte Wert für die 1,0%-Zugspannung 1520 bis 1960 N/mm² (155 bis 200 kgf/mm²) beträgt.

15. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 1, worin der genannte anisotrope Differenzwert der 1,0%-Zugspannung 39,2 bis 176,4 N/mm² (4 bis 18 kgf/mm²) beträgt.

16. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 1, worin der Wert für die genannte Lochproben-Arbeitslast 0,32 bis 0,67 J (33 bis 68 kgf × mm) beträgt.

17. Verfahren zur Herstellung eines dünnen Blechs aus rostfreiem Stahl, das eine hohe Bruchbeständigkeit aufweist, wobei man:
einen rostfreien Bandstahl herstellt, der im wesentlichen aus:
0,01 bis 0,2 Gew.% C, 0,1 bis 2 Gew.% Si, 0,1 bis 2 Gew.% Mn, 4 bis 11 Gew.% Ni, 13 bis 20 Gew.% Cr, 0,01 bis 0,2 Gew.% N, 0,0005 bis 0,0025 Gew.% lösliches Al, 0,002 bis 0,013 Gew.% O, 0,08 bis 0,9 Gew.% Cu, 0,009 Gew.% oder weniger S und dem Rest aus Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
wobei die genannten unvermeidbaren Verunreinigungen als nicht-metallische Einschlüsse vorliegen, die eine Zusammensetzung aufweisen, die in einem Bereich liegt, der durch die unten angegebenen neun Punkte definiert ist, bezogen auf Prozentgewicht in einem Phasendiagramm eines 3- Komponenten-Systems von "Al₂O₃-MnO-SiO₂": mit dem rostfreien Bandstahl die folgenden Verfahrenstufen durchführt:
Glühen - Beizen - erstes Kaltwalzen (CR₁) - erstes Zwischenglühen - zweites Kaltwalzen (CR₂) - zweites Zwischenglühen - drittes Kaltwalzen (CR₃) - letztes Glühen - viertes Kaltwalzen (CR₄) - Niedrigtemperaturwärmebehandlung,
wobei die Verminderungsverhältnisse der genannten ersten, zweiten und dritten Kaltwalzstufe jeweils 30 bis 60% ausmachen,
das Verminderungsverhältnis in der genannten vierten Kaltwalzstufe 60 bis 76% und das Verminderungsverhältnis pro Durchlauf in der genannten vierten Kaltwalzstufe 3 bis 15% betragen,
die Glühtemperaturen in der genannten ersten Zwischen-, zweiten Zwischen- und letzten Glühstufe jeweils bei 950 bis 1150°C liegen,
die genannte Niedrigtemperaturwärmebehandlung bei einer Temperatur von 300 bis 600°C 0,1 bis 300 sec lang durchgeführt wird, und
wobei die genannte letzte Glühstufe und die genannte Niedrigtemperaturwärmebehandlung in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden, die 70 Vol.% oder mehr H₂ enthält.

18. Rostfreies Stahlblech nach Anspruch 17, worin die genannte Niedrigtemperaturwärmebehandlung bei einer Temperatur von 400 bis 500°C 2 bis 15 sec lang durchgeführt wird.