JP2002194504A

JP2002194504A - クロム系ステンレス鋼箔およびその製造方法

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Publication number: JP2002194504A
Application number: JP2000388928A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Hatano; 正治秦野; Shinji Tsuge; 信二柘植; Masahiro Aoki; 正紘青木; Kenichi Goshokubo; 賢一御所窪; Kazuhiko Adachi; 和彦安達
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP3606200B2

Abstract

(57)【要約】【課題】オ−ステナイト系ステンレス鋼箔に匹敵する優
れたばね特性を有した安価なクロム系ステンレス鋼箔と
その製造方法の提供。【解決手段】マルテンサイト相と残留オ−ステナイト相
からなる二相混合組織またはマルテンサイト相と残留オ
−ステナイト相に加え、７５体積％以下のフェライト相
を含む三相混合組織からなるクロム系ステンレス鋼箔、
および冷延鋼板を窒素含有雰囲気で雰囲気中の窒素を吸
収させる製造方法

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信機器、音響機
器および精密電子機器等の部品に好適なばね特性に優れ
たクロムステンレス鋼箔およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のばね部品としては、携帯電話のプ
ッシュボタンを支えるばね等の各種ボタンおよびスイッ
チばねがある。これらは、いずれもばね特性に優れた板
厚が０．１ｍｍ以下のばね用ステンレス鋼箔が使用され
ている。

【０００３】従来、ばね用ステンレス鋼箔には、ＳＵＳ
３０１ＬやＳＵＳ３０４に代表されるオ−ステナイト系
ステンレス鋼が使用されている。

【０００４】このオーステナイト系ステンレス鋼は、加
工誘起変態で生じるマルテンサイト相により強度を高め
てばね特性を得たもので、素材メ−カ−から冷間圧延さ
れた状態で出荷され、加工メ−カ−において所望形状に
加工される。加工後に、ばね特性の向上を目的として時
効熱処理が施される場合もある。

【０００５】上記のオ−ステナイト系ステンレス鋼箔
は、高強度でありながら良好な加工性を有する優れた鋼
である。しかしながら、高価なＮｉを多量に含有するこ
とから鋼材コストが高く経済性を損なうという問題があ
る。

【０００６】また、板厚が０．１ｍｍ以下の箔を製造す
るには、加工誘起変態で生じるマルテンサイト相の生成
により圧延負荷が非常に高くなり、生産性を損なうとと
もに良好な形状と所望の板厚を得るのが困難であるとい
う問題もある。さらに、冷間圧延によるばね特性の上昇
は、箔の圧延方向（Ｌ方向）に比べ、圧延方向に対し直
角方向（Ｔ方向）の方が大きく、冷間圧延率が高まると
ともに両者の差が大きくなって、いわゆる面内異方性が
大きくなるという欠点がある。

【０００７】特公平６−７８５６６号公報には、化学組
成が質量％で、Ｃ：０．０２〜０．２％，Ｓｉ：０．１
〜２％，Ｍｎ：０．１〜２％，Ｓ≦０．００６％，Ｎ
ｉ：６〜１０．５％，Ｃｒ：１６〜２０％，Ａｌ≦０．
０１％，Ｏ≦０．０１％，Ｍｇ≦０．０１％，Ｃａ：
０．０００１〜０．００５％，Ｎ：０．０１〜０．２％
からなるオ−ステナイト系ステンレス鋼を、冷間圧延と
焼鈍を繰り返して最終板厚０．１ｍｍ以下とし、介在物
の大きさを７μｍ以下とする疲労特性に優れたステンレ
ス鋼箔の製造方法が開示されている。このステンレス鋼
箔は、介在物が微細化されているのでばね疲労特性が改
善されている。

【０００８】特開平５−７８７８９号公報には、表層に
Ｃｒ窒化物を析出分散させた制振特性に優れたばね用ス
テンレス鋼箔およびその製造方法が開示されている。こ
のテンレス鋼箔は、板厚０．１ｍｍ以下のオ−ステナイ
ト系ステンレス鋼が対象とされており、光輝焼鈍時の窒
化を制御して表層にＣｒ窒化物を析出分散させ、次いで
約５０％の調質圧延をおこない、必要に応じて時効熱処
理を施すことにより製造される。上記の各公報に開示さ
れている技術は、オ−ステナイト系ステンレス鋼箔のば
ね特性の向上を目的としたものある。したがって、上述
したばね用オ−ステナイト系ステンレス鋼箔の経済性お
よび生産性の改善には至っていない。。他方、クロム系
ステンレス鋼は、殆どＮｉを含有しないことから鋼材コ
ストが安価で経済性に優れている。さらに、クロム系ス
テンレス鋼の中でフェライト系ステンレス鋼は軟質であ
り、オ−ステナイト系ステンレス鋼に比べ加工硬化が小
さいことから箔の製造も容易であり生産性に優れてい
る。しかしながら、上記クロム系ステンレス鋼箔では、
オ−ステナイト系ステンレス鋼箔に匹敵するばね特性を
得るのが困難であるという問題を有していた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、Ｎｉを
含有しないか、含有しても２％以下である安価なクロム
系ステンレス鋼箔でありながら、オ−ステナイト系ステ
ンレス鋼箔に匹敵するばね特性を有するクロム系ステン
レス鋼箔とその製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、クロム系
ステンレス鋼のばね特性を改善すべく、金属組織のばね
特性に及ぼす影響について種々実験、検討を重ねた結果
以下の知見を得るに至った。

【００１１】ａ）クロム系ステンレス鋼を残留オ−ステ
ナイト相を含む金属組織とすることにより、加工性が改
善されるうえ、加工を受けると加工誘起変態を生じ組織
を強靱にし、強度を高めてばねの疲労特性を改善するこ
とができ、オーステナイト系ステンレス鋼と同等以上の
ばね特性が得られる。ｂ）残留オーステナイト相を生成させるためには、窒素
を含有する雰囲気中でクロムステンレス鋼を加熱して窒
素を吸収させて冷却すればよい。

【００１２】本発明は、このような知見に基づき付きな
されたもので、その要旨は以下の通りである。

【００１３】（１）金属組織が、マルテンサイト相と残
留オ−ステナイト相とを含む二相混合組織あまたはマル
テンサイト相、残留オ−ステナイト相および７５体積％
以下のフェライト相とを含む三相混合組織からなるクロ
ム系ステンレス鋼箔。

【００１４】（２）質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２
％、Ｃｒ：１０〜２０％，Ｎ：０．０５〜０．５％、Ｓ
ｉ：２％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎｉ：２％以
下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｕ：２％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不純物からなる上記（１）に記載のクロム系ス
テンレス鋼箔。

【００１５】（３）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＴｉ
を０．００１〜０．０２％含有する上記（２）に記載の
クロム系ステンレス鋼箔。（４）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＮｂを０．０１〜
０．１％含有する上記（２）〜（３）に記載のクロム系
ステンレス鋼箔。（５）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＭｏを０．１〜２
％含有する上記（２）〜（４）のいずれかに記載のクロ
ム系ステンレス鋼箔。

【００１６】（６）Ｆｅの一部に代えて、質量％でＶを
０．０５〜０．３％含有する上記（２）〜（５）のいず
れかに記載のクロム系ステンレス鋼箔。（７）Ｆｅの一部に代えて、質量％で希土類元素を０．
００５〜０．１％含有する上記（２）〜（６）のいずれ
かに記載のクロム系ステンレス鋼箔。

【００１７】（８）上記（１）に記載の金属組織または
上記（２）〜（７）のいずれかに記載の化学組成を有す
るクロム系ステンレス冷延鋼板を窒素含有雰囲気中で加
熱し、前記窒素含有雰囲気中の窒素を吸収させたのち、
１℃／秒の冷却速度で冷却することを特徴とするクロム
系ステンレス鋼箔の製造方法。

【００１８】（９）冷却した後、１００〜６００℃の温
度域で１０秒以上の時効熱処理をおこなう上記（８）に
記載のクロム系ステンレス鋼箔の製造方法。

【００１９】（１０）時効熱処理をおこなった後、圧下
率５％以下の調質圧延をおこなう上記（９）に記載のク
ロム系ステンレス鋼箔の製造方法。

【００２０】これらの知見は、種々の試験に基づいて得
られたもので、その代表的な試験について以下に説明す
る。

【００２１】表１に示す化学組成を有するクロム系ステ
ンレス鋼を溶製し、熱間加工後冷間圧延して板厚０．０
５ｍｍの箔とした。

【００２２】

【表１】この鋼箔を窒素含有雰囲気中にて１０５０℃で５〜９０
秒間加熱保持する熱処理を施し、窒素含有量が０．０３
〜０．２質量％となるように窒素を吸収させ、マルテン
サイト相と残留オ−ステナイト相の総和が１０〜１００
体積％で残部がフェライト相からなるクロム系ステンレ
ス鋼箔を製造した。

【００２３】上記クロム系ステンレス鋼箔より圧延方向
（Ｌ方向）および圧延直角方向（Ｔ方向）の曲げ試験片
を採取し、４５０℃で均熱６０秒の時効処理を施し、ば
ね限界値Ｋｂ、ばね疲労特性に及ぼす金属組織の影響を
検討した。なお、ばね限界値Ｋｂは、ＪＩＳＨ３７
３２に規定される曲げによる表面最大応力が３６．２５
ＧＰａとなるときの弾性変形と同等の永久変形を生じさ
せる表面最大応力と定義される。

【００２４】ばね疲労特性は、繰り返し平面曲げ試験機
を用い、所定の曲げ応力を付与して破壊に至るまでの繰
り返し曲げ回数を求めた。ここで、繰り返し曲げ回数の
上限は１０７回とした。

【００２５】図１は、試験材の代表的な断面ミクロ組織
を示したもので、マルテンサイトと残留オーステナイト
相からなる２相組織とフェライト相からなっている。

【００２６】図２は、マルテンサイトと残留オーステナ
イトの占める量とばね限界値Ｋｂとの関係で整理した図
である。同図には、従来のばね用オ−ステナイト系ステ
ンレス鋼箔ＳＵＳ３０１Ｌ（板厚０．０６ｍｍ）の時効
熱処理材および非時効熱処理材のばね限界値Ｋｂを併せ
て示す。

【００２７】同図から明らかなように、マルテンサイト
相と残留オ−ステナイト相の総和が２５体積％を超える
クロム系ステンレス鋼箔は、Ｌ方向とＴ方向とでほとん
ど差がなく面内異方性は極めて小さく、従来鋼であるＳ
ＵＳ３０１Ｌ非時効熱処理材を上回るばね限界値Ｋｂ
（Ｌ、Ｔ方向平均値）であった。これは、マルテンサイ
ト相における固溶元素（Ｃ、Ｎ）が、時効処理により微
細析出し、鋼の弾性比例限が向上したことに起因すると
考えられる。

【００２８】図３は、上記の試験で用いたＭ＋残留γが
６０％のクロム系ステンレス鋼箔のばね疲労特性を示し
たものである。同図に示すように、マルテンサイト相と
残留オ−ステナイト相の総和が約６０体積％のクロム系
ステンレス鋼箔は、比較鋼であるＳＵＳ３０１Ｌ時効熱
処理材を上回る極めて優れたばね疲労特性を示した。こ
れは、上記マルテンサイト相の析出硬化に加え、Ｃ、Ｎ
を過飽和に固溶した残留オ−ステナイト相が繰り返し曲
げ試験により加工誘起変態して強靱な組織となりばね疲
労特性の向上に作用したものと考えられる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて具体的に説明する。なお、化学組成の％表示は質量
％を示す。

【００３０】ａ．化学組成本発明のクロム系ステンレス鋼は、金属組織がマルテン
サイト相と残留オ−ステナイト相からなる二相混合組織
あるいはマルテンサイト相、残留オ−ステナイト相およ
び７５体積％以下のフェライト相からなる三相混合組織
であるクロム系ステンレス鋼であればよく、特に化学組
成を限定するものではないが、好ましい化学組成を以下
に示す。

【００３１】Ｃ：Ｃは、代表的なオ−ステナイト形成元
素であり、また、マルテンサイト硬化能に大きく影響す
る元素である。オ−ステナイト系ステンレス鋼に相当す
るばね特性を得るために、Ｃ含有量を０．０１％以上と
するのが望ましい。Ｃ含有量を過度に増加させるとマル
テンサイト相の割合が過大になるとともに、マルテンサ
イト相の硬さが増加し、熱間加工性および製品の加工性
が低下する。さらに、窒素含有雰囲気熱処理の冷却過程
において鋭敏化現象起こし易くなり耐食性が劣化する。
これらの不都合を避けるためにＣ含有量を０．２％以下
とするのが望ましい。

【００３２】Ｃｒ：Ｃｒは、フェライト相を形成すると
共に、耐食性を確保するために必要な元素である。さら
に、窒素含有雰囲気中でクロム系ステンレス鋼を熱処理
した際に、雰囲気中の窒素を吸収して、オ−ステナイト
相を安定化させる作用を有する。ばね疲労特性向上のた
めに残留オ−ステナイト相を生成させ、耐食性を確保す
るには、Ｃｒ含有量を１０％以上とするのがよい。他
方、Ｃｒ量を過剰に含有させると鋼材コストが高価にな
るばかりでなく、オ−ステナイト相を安定化させる温度
が１２００℃超となり、鋼の高温強度不足により熱処理
することが困難になるなどの操業上の問題が生じる場合
がある。これを避けるために、Ｃｒ含有量を２０％以下
とするのがよい。より望ましくは１２〜７％である。

【００３３】Ｎ：Ｎは、Ｃと同様に代表的なオ−ステナ
イト形成元素であり、ばね疲労特性の向上に効果的な元
素である。しかしながら、鋼の溶製時にＮを大量に含有
させるのは通常の方法では困難であるうえに、Ｎを大量
に含有した鋼は熱間加工性が悪く、熱間圧延時に耳割れ
等の表面疵の発生原因となる。したがって、窒素含有雰
囲気熱処理以前の段階においては特に限定する必要はな
く、通常の製造方法で得られる０．００１〜０．０４％
程度の含有量でよい。

【００３４】本発明においては、窒素含有雰囲気中で熱
処理することにより鋼にＮを吸収させる。これによりオ
−ステナイト相を安定化させ、冷却過程における鋭敏化
現象の発生を抑制し、また、冷却後の金属組織をマルテ
ンサイト相に加え残留オ−ステナイト相を含有する混合
組織とする。

【００３５】前記熱処理後のＮ含有量は、残留オ−ステ
ナイト相の比率の増加により、ばね疲労特性をさらに向
上させるために０．０５％以上とするのがよい。より望
ましくは０．１％以上である。他方、Ｎ含有量を増加さ
せるには、熱処理時間を長くする必要があり、生産性を
阻害するという問題が生じる。従って、その上限は０．
５％とするとよい。

【００３６】本発明のクロム系ステンレス鋼の代表的な
化学組成は、上記の３元素を含み残部がＦｅおよび不純
物からなるステンレス鋼であり、さらに必要により下記
の元素を含有させることができる。

【００３７】Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ：これらの元素は、いず
れもオ−ステナイト形成元素であり、熱処理後のマルテ
ンサイト相の量と硬さを調整するのに有効な元素であ
る。また、これらの元素を含有させることにより、（Ｃ
＋Ｎ）含有量を低減することができるので、マルテンサ
イト相を軟質なものとすることができる。よって、鋼の
加工性を向上させるのに好適である。

【００３８】したがって、これらの元素は必須元素では
ないが、上記の効果を得るために含有させても構わな
い。含有させる場合は、それぞれ０．３％以上含有させ
るのがよい。他方、ＮｉおよびＣｕを過剰に含有させる
と経済性を損なうので、含有させる場合でもその上限を
それぞれ２．０％とするのがよい。Ｍｎは、窒素含有雰
囲気熱処理時の窒素吸収能を高める作用がるが、過剰に
含有させると経済性を損なううえ、耐食性を低下させる
作用があるので、含有させる場合でもその上限を２％と
するのがよい。これらの元素を積極的に添加しない場合
は、不純物としてＮｉは０．３未満程度、Ｃｕは０．０
０１％程度混入してくる。また、Ｍｎは脱酸剤としても
有効であり、脱酸剤として使用すれば０．１％程度含
む。

【００３９】Ｔｉ：Ｔｉは、フェライト形成元素である
とともに、窒素含有雰囲気熱処理において結晶粒の粗大
化を防止し、さらに冷却過程で生じる鋭敏化現象を抑制
する作用を有する。したがって、必須元素ではないが、
上記の効果を得るために含有させても構わない。

【００４０】含有させる場合には、０．００１％以上含
有させるのがよい。他方、Ｔｉを過剰に含有させると経
済性を損なうだけでなく、鋼中のＣ、Ｎを固定して強度
低下の原因となるので、含有させる場合でもその上限は
０．０２％とするのがよい。

【００４１】Ｎｂ：Ｎｂは、フェライト形成元素である
とともに、窒素含有雰囲気熱処理後の冷却過程で生じる
鋭敏化現象を抑制し、さらに、オ−ステナイト相（冷却
後にはマルテンサイト相と残留オ−ステナイト相）に固
溶し、強度を上昇させる作用もある。従って、必須元素
ではないが、上記の効果を得るために含有させても構わ
ない。含有させる場合には０．０１％以上含有させるの
がよい。他方、Ｎｂを過剰に含有させると鋼中のＣ、Ｎ
元素を固定して強度低下の原因となるので、含有させる
場合でもその上限は０．１％とするのがよい。Ｍｏ：Ｍ
ｏは必須元素ではないが、フェライト形成元素であると
ともに、耐食性を著しく向上させる作用があるので、Ｃ
ｒ含有量が少ない場合でもＭｏを含有させることにより
耐食性を得ることができる。含有させる場合には０．１
％以上含有させるのがよい。しかしながら、Ｍｏは高価
であり過剰に含有させると経済性を損なうので、含有さ
せる場合でもその上限は２．０％とするのがよい。

【００４２】Ｖ：必須元素ではないが、強度を得るため
に効果的な元素であるため、含有させてもよい。含有さ
せる場合には０．０５％以上含有させるのがよい。しか
しながら、上記効果は０．３％を越えると飽和するの
で、含有させる場合でも０．３％以下とするのがよい。

【００４３】Ｓｉ：Ｓｉは、鋼の脱酸剤として有効な元
素であるうえ、強度を高める作用もあるので含有させて
もよい。しかしながら、過剰に含有させると鋼の靱性を
損なうので、含有させる場合でもその上限は２％とする
のがよい。脱酸剤として使用すれば０．１％以上で含有
する。

【００４４】Ａｌ：Ａｌは、鋼の脱酸剤として有効な元
素であるので含有させてもよい。しかしながら、Ａｌは
窒化物を形成するため、過剰に含有させると窒素含有雰
囲気熱処理時の固溶窒素量を減少させる作用がある。従
って、含有させる場合でもその上限は０．０５％とする
のがよい。

【００４５】希土類元素：希土類元素は、通常含有させ
ないが、鋼の耐酸化性を向上させる作用があるので含有
させてもよい。しかしながら、合計量で０．１％を超え
て含有させると効果が飽和するうえコストが高くなるの
で含有させる場合でも０．１％以下とするのがよい。

【００４６】ｂ．金属組織ばね用クロム系ステンレス鋼として好適な金属組織とし
ては、マルテンサイト相と残留オ−ステナイト相とから
なる二相混合組織あるいはマルテンサイト相と残留オ−
ステナイト相に加え、７５体積％以下のフェライト相を
含む三相混合組織である。

【００４７】マルテンサイト相は、鋼の強度と硬さを高
めるうえに、時効熱処理を施して固溶元素（Ｃ、Ｎ）を
析出させることにより鋼の弾性比例限を高めてばね特性
を向上させる。この効果を得るにはマルテンサイト相の
比率を２５体積％以上とするのが好ましい。より好まし
くは５０％以上である。

【００４８】他方、マルテンサイト相の比率を過度に高
くすると鋼の延性が低下し、加工性が損なわれるので、
マルテンサイト比率は９５体積％以下とするのが好まし
い。より好ましくは９０％以下である。

【００４９】残留オ−ステナイト相は、マルテンサイト
相に比べて軟質で加工性に富むうえ、加工を受けた際に
加工誘起変態して組織を極めて強靱にする。また、加工
誘起変態して得られる強靱な組織により、鋼の強度を高
めてばね疲労特性を向上させる。これら効果を得るため
に残留オ−ステナイト相の比率は２体積％以上とするの
が好ましい。

【００５０】フェライト相は必須ではないが、マルテン
サイトと残留オーステナイトの２相組織にさらにフェラ
イト相があると加工性改善効果がある。しかしながら、
フェライト相の比率が高くなると強度が低下してばね特
性が損なわれるので、フェライト相を含有する場合の上
限は７５体積％以下とする。

【００５１】マルテンサイト相と残留オ−ステナイト相
およびフェライト相の体積比率は、これらの総和が１０
０％を超えない範囲である。なお、金属組織の体積％は
金属組織観察面における面積％にも相当する。

【００５２】ｃ．製造方法上記ａ項で述べた化学組成範囲に調整した鋼のスラブを
一般の方法で製造する。例えば、転炉や電気炉で鋼を溶
解した後、真空脱ガス処理を施し、連続鋳造鋳片やイン
ゴットにした後、分塊圧延するなどの方法でスラブを製
造する。

【００５３】得られたスラブを一般の方法で熱間圧延し
て熱間圧延鋼板を製造し、常法にしたがって焼鈍し、酸
洗などの方法でその表面の酸化スケ−ルを除去する。

【００５４】その後、冷間圧延して冷延鋼板を製造す
る。冷間圧延は中間焼鈍を含む複数回おこなって目標の
板厚とする。ばね部品としての用途には最終板厚が０．
１ｍｍ以下の鋼箔とするのがよい。得られた鋼箔を窒素
含有雰囲気中で加熱し、雰囲気中の窒素を吸収させ、１
℃／秒以上の冷却速度で冷却する熱処理を施す。

【００５５】上記窒素含有雰囲気は、鋼箔への窒素吸収
率を効率よくおこなわせるために、以下のようにするこ
とが望ましい。

【００５６】上記窒素含有雰囲気中の水素濃度は、１０
体積％以上とすることが好ましい。鋼表面に酸化皮膜が
形成されると窒素含有雰囲気からの窒素吸収が阻害され
るが、雰囲気中の水素濃度を上記範囲とし、かつ露点を
低くすることにより酸化皮膜の生成を抑制することがで
きる。より望ましくは５０〜８０体積％である。酸化皮
膜の厚さは１００Å以下に抑えるのがよい。

【００５７】上記窒素含有雰囲気中の窒素濃度は、１０
体積％以上とすることが好ましい。より望ましくは２０
〜５０体積％である。

【００５８】上記窒素含有雰囲気の露点が高いと、厚さ
が１００Åを超える緻密な酸化皮膜が鋼表面に形成さ
れ、鋼箔への窒素吸収率が低下するため、窒素含有雰囲
気の露点は−３０℃以下にすることが好ましい。より望
ましくは−４０℃以下である。

【００５９】なお、上記窒素含有雰囲気中には、鋼箔の
表面酸化作用のないＡｒガス等の不活性ガスや窒化反応
を促進させるＮＨ３等の触媒が含まれていても差し支え
ない。上記熱処理の鋼箔の表面温度は９００℃以上とす
るのがよい。表面温度は加熱炉内に輻射温度計を配置し
て測定することができる。酸素ポテンシャルが低い低露
点雰囲気中で鋼箔の表面温度を９００℃以上とすると、
鋼表面の酸化被膜が還元されるので、鋼表面の酸化皮膜
を１００Å未満まで薄くすることができる。また、上記
温度域では酸化皮膜中および鋼中の窒素原子の拡散速度
が速く、鋼の窒素固溶量も大きくなるなどの相乗効果
で、鋼箔への窒素吸収が促進される。他方、鋼箔の表面
温度が１２００℃を超えると、鋼箔の高温強度が低下
し、均熱作業に支障が生じることがあるので、熱処理の
均熱過程における鋼箔の表面温度は１２００℃以下とす
るのがよい。

【００６０】上記熱処理の均熱過程において鋼箔の表面
温度を９００℃以上とする時間（以下、「均熱時間」と
もいう）を１０秒以上とするのが望ましい。均熱時間が
１０秒未満では、所期のばね特性を得るのに必要なマル
テンサイト相と残留オ−ステナイト相が得られない場合
がある。均熱時間の上限は特に限定しないが、連続熱処
理炉にて熱処理をおこなう場合には、生産性の低下を抑
制するために、２分以下とするとよい。

【００６１】上記均熱後は、鋭敏化現象の発生を抑制す
るために１℃／秒以上の冷却速度で冷却をおこなう必要
がある。冷却速度が１℃／秒未満では、冷却過程におけ
る鋭敏化現象の発生を充分に抑制できない場合がある。
冷却速度の上限は特に限定しないが、冷却速度を１００
０℃／秒超とすることは実質的に困難であるので、１０
００℃／秒以下とするとよい。

【００６２】上記熱処理後の鋼箔は、そのままばね用鋼
箔として使用してもよいが、ばね特性の向上を目的とし
た時効熱処理などの熱処理を施してもよい。

【００６３】ばね特性を向上させるために時効熱処理を
おこなう場合には、時効熱処理温度を１００〜６００℃
とすることが望ましい。

【００６４】時効温度が１００℃未満では、時効処理に
よるばね特性の向上が不充分となる場合がある。また、
時効温度が６００℃超では前記窒素含有雰囲気熱処理に
より固溶したＣ、Ｎが数μｍに及ぶ粗大な析出物を形成
して、結晶粒界および結晶粒内に析出し、耐食性および
材料強度を低下させる場合がある。より望ましくは、２
００〜００℃である。時効熱処理時間は、１０秒以上と
することが望ましい。時効処理時間が１０秒未満では、
時効処理によるばね特性の向上が不充分となる場合があ
る。時効処理時間の上限は特に限定する必要はないが、
本発明の窒素含有雰囲気熱処理後のクロム系ステンレス
鋼箔についての時効処理は、短時間でその効果を発揮す
ることから、バッチ式熱処理炉以外に連続熱処理炉にお
いてもおこなうことが可能であり、時効熱処理時間を５
分超としても上記効果が飽和する傾向を示すことから、
連続熱処理炉において時効処理をおこなう場合には５分
以下にするとよい。

【００６５】時効熱処理後の冷却速度は、ばね特性や他
の諸特性に殆ど影響を及ぼさないことから、時効処理後
の冷却には任意の冷却方式を適用することができる。

【００６６】また、ばね特性の向上および鋼箔の形状
（平坦度）修正を目的として、時効熱処理後に調質圧延
をおこなうとよい。また、前記窒素含有雰囲気中で加
熱、冷却後に調質圧延を施してもよい。

【００６７】調質圧延をおこなうことにより、残留オ−
ステナイト相の加工誘起変態を活用することが好ましい
が、この場合の調質圧延の圧下率は５％以下とするのが
望ましい。調質圧延の圧下率が５％超では、鋼箔の延性
が低下し加工性が損なわれる場合があるからである。

【００６８】

【実施例】表２に示す２種の化学組成を有するクロム系
ステンレス鋼連続鋳造スラブを１１５０〜１２００℃に
加熱し、仕上げ温度９００〜９５０℃で熱間圧延を終了
して、厚さ３．２ｍｍの熱延鋼帯を得た。これら熱延鋼
帯を７５０〜８５０℃での熱延板焼鈍を施した後、ショ
ットブラストと硝弗酸酸洗を施して脱スケ−ルした後、
中間焼鈍を挟む冷間圧延を施して厚さが０．０５ｍｍの
鋼箔とし、さらに以下に述べる条件で窒素含有雰囲気で
の熱処理を施した。

【００６９】

【表２】窒素含有雰囲気での熱処理は、連続光輝焼鈍炉を用い
た。均熱雰囲気は窒素２５体積％、水素７５体積％と
し、雰囲気露点は−４０℃以下に制御した混合ガスを使
用した。均熱時の鋼表面温度は８００〜１１００℃とし
た。均熱時間は１０〜９０秒の範囲とし、均熱後の冷却
速度は５〜４０℃／秒と変化させた。

【００７０】熱処理後の鋼箔の一部に圧下率１〜５％の
調質圧延を施した。

【００７１】また、窒素含有雰囲気での熱処理後の鋼箔
および窒素含有雰囲気熱処理後に調質圧延を施した鋼箔
の一部には、温度：２００〜６００℃，熱処理時間：１
０〜１８０秒とした時効処理を連続光輝焼鈍炉を用いて
おこなった。比較鋼として、市販のオ−ステナイト系ば
ね用鋼箔ＳＵＳ３０１Ｌ−０．０６ｍｍ厚，ＳＵＳ３０
４−０．０５ｍｍ厚を準備した。

【００７２】フェライト相は、腐食した試験片を顕微鏡
観察あるいはＳＥＭ観察によりマルテンサイト相および
残留オ−ステナイト相と識別できる。したがって、フェ
ライト相の体積率は、試験片断面を常法により研磨し腐
食させた金属組織観察面を顕微鏡観察して測定した。

【００７３】また、残留オ−ステナイト相の体積率は、
Ｘ線回折法によりα−Ｆｅとγ−Ｆｅの積分強度を測定
することにより求めた。これより、マルテンサイト相の
体積率は、１００−（フェライト相の体積率＋残留オ−
ステナイト相の体積率）[％]より求めた。鋼箔の窒素含
有量は、化学分析（ガス分析法）により定量した。

【００７４】表３に各鋼箔の金属組織および熱処理条件
とを共に示す。

【００７５】

【表３】表面硬さは、ＪＩＳＺ２２４４に規定されているビッ
カ−ス硬さ試験法により、０．９８Ｎ荷重の条件にて測
定した。

【００７６】ばね特性は、圧延方向（Ｌ方向）と圧延垂
直方向（Ｔ方向）の試験片を使用し、平面曲げ試験機に
よりＪＩＳＨ３７３２に規定されているばね限界値Ｋ
ｂとばね疲労限を測定した。Ｋｂは、曲げによる表面最
大応力が３６．２５ＧＰａとなるときの弾性変形と同等
の永久変形を生じさせる表面最大応力と定義される。

【００７７】ばね疲労限は、３０Ｈｚの一定振幅の繰り
返し曲げ試験において１０７回を上限として試験片が破
断に至らなかった最大応力を測定した。

【００７８】耐食性は、塩水噴霧試験器を用いて、５％
塩水を１９２時間噴霧した後の腐食面積率レイティング
Ｎｏ．（Ｎｏ．１０：発銹なし，Ｎｏが小さい程腐食面
積率大）を測定した。

【００７９】表４に得られた各鋼箔の特性測定結果を示
す。

【００８０】

【表４】表３に示すように、符号１Ａ，１Ｂ，２Ｂの鋼箔は、い
ずれもマルテンサイト相と残留オ−ステナイト相に加
え、７５体積％以下のフェライト相を含む三相混合組織
を有し、符号２Ａの鋼箔はマルテンサイト相と残留オ−
ステナイト相からなる二相混合組織である。他方、符号
１Ｃの鋼箔はマルテンサイト相と残留オ−ステナイト相
に加え、７５体積％を越えるフェライト相を含む三相混
合組織を有し、符号２Ｃの鋼箔は残留オ−ステナイト相
が無いマルテンサイト相とフェライト相からなる二相混
合組織である。

【００８１】表４に示すように、試番１、２、３、６お
よび７の鋼箔は、いずれも表面硬さがＨｖ５００を超え
ており、比較鋼であるＳＵＳ３０１Ｌ鋼箔に相当する優
れたばね限界値およびばね疲労限が得られた。試番８の
鋼箔は、比較鋼であるＳＵＳ３０４鋼箔に相当する良好
なばね限界値およびばね疲労限を有した。

【００８２】試番４、５、９および１０は表面硬さ不足
であり、目標のばね限界値、ばね疲労限が得られなかっ
た。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、殆どＮｉを含有しない
安価なクロム系ステンレス鋼箔でありながら、オ−ステ
ナイト系ステンレス鋼箔に匹敵する優れたばね特性を有
する鋼箔が得られ、ばね部品、ばね性を必要とする通信
機器、音響機器および精密電子機器等の部品のばね、特
に携帯電話のプッシュボタンを支えるばね部品に用い優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステンレス鋼の代表的なミクロ組織を
示す図である。

【図２】ばね限界値とマルテンサイトと残留オーステナ
イトの体積率との関係を示す図である。

【図３】クロム系ステンレス鋼箔のばね疲労特性を示す
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58 (72)発明者青木正紘新潟県上越市港町２丁目12番１号株式会社住友金属直江津内 (72)発明者御所窪賢一新潟県上越市港町２丁目12番１号株式会社住友金属直江津内 (72)発明者安達和彦大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 4E002 AD13 4K037 EA01 EA05 EA06 EA12 EA13 EA15 EA17 EA18 EA19 EA20 EA27 EA28 EA31 EA32 EA36 EB12 EB14 FA02 FC04 FF02 FF03 FJ04 FJ06 FJ07 FK02 FK03 FM02 FM04 GA07 JA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属組織が、マルテンサイト相と残留オ−
ステナイト相とを含む二相混合組織またはマルテンサイ
ト相、残留オ−ステナイト相および７５体積％以下のフ
ェライト相を含む三相混合組織からなることを特徴とす
るクロム系ステンレス鋼箔。
【請求項２】質量％で、Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｃ
ｒ：１０〜２０％，Ｎ：０．０５〜０．５％、Ｓｉ：２
％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎｉ：２％以下、Ｍ
ｎ：２％以下、Ｃｕ：２％以下を含有し、残部Ｆｅおよ
び不純物からなることを特徴とする請求項１に記載のク
ロム系ステンレス鋼箔。
【請求項３】Ｆｅの一部に代えて、質量％でＴｉを０．
００１〜０．０２％含有する請求項２に記載のクロム系
ステンレス鋼箔。
【請求項４】Ｆｅの一部に代えて、質量％でＮｂを０．
０１〜０．１％含有する請求項２または３記載のクロム
系ステンレス鋼箔。
【請求項５】Ｆｅの一部に代えて、質量％でＭｏを０．
１〜２％含有する請求項２〜４のいずれかに記載のクロ
ム系ステンレス鋼箔。
【請求項６】Ｆｅの一部に代えて、質量％でＶを０．０
５〜０．３％含有する請求項２〜５のいずれかに記載の
クロム系ステンレス鋼箔。
【請求項７】Ｆｅの一部に代えて、質量％で希土類元素
を０．００５〜０．１％含有する請求項２〜６のいずれ
かに記載のクロム系ステンレス鋼箔。
【請求項８】請求項１の金属組織または請求項２〜７に
記載の化学組成を有するクロム系ステンレス冷延鋼板を
窒素含有雰囲気中で加熱し、前記窒素含有雰囲気中の窒
素を吸収させたのち、１℃／秒の冷却速度で冷却するこ
とを特徴とするクロム系ステンレス鋼箔の製造方法。
【請求項９】冷却した後、１００〜６００℃の温度域で
１０秒以上の時効熱処理をおこなうことを特徴とする請
求項８に記載のクロム系ステンレス鋼箔の製造方法。
【請求項１０】時効熱処理をおこなった後、圧下率５％
以下の調質圧延をおこなうことを特徴とする請求項９に
記載のクロム系ステンレス鋼箔の製造方法。