JP2002194507A

JP2002194507A - 加工性に優れ面内異方性の小さいフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法

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Publication number: JP2002194507A
Application number: JP2000392911A
Authority: JP
Inventors: Manabu Oku; 学奥; Yoshiyuki Fujimura; 佳幸藤村; Yoshiaki Hori; 芳明堀; Toshiro Nagoshi; 敏郎名越; Yasutoshi Kunitake; 保利國武; Takeo Tomita; 壮郎冨田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: JP4562280B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】特殊な合金元素の添加を行うことなく、また製
品板厚の制約を受けない、耐食性、耐熱性、加工性およ
び面内異方性に優れたＮｂ含有フェライト系ステンレス
鋼および製造方法の提供。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｎ：０．
０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以
下、Ｎｉ：０．６％以下，Ｃｒ：９〜３５％、Ｎｂ：
０．１５〜０．８０％を含有し、必要に応じてＴｉ：
０．５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：３．０％以
下、Ａｌ：６．０％以下の１種または２種以上を含み、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ微細析
出物を最終焼鈍によりマトリックス中に固溶させて最終
焼鈍後に粒径０．５μｍ以下の析出物を０．５質量％以
下にするとともに、板厚の１／４深さにおける圧延面の
結晶方位を制御したフェライト系ステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用鋼板や各種成
形素材等に供される加工性に優れ異方性の小さいフェラ
イト系ステンレス鋼に関するものである。さらに具体的
には、平均塑性ひずみ比（ｒ−）が１．２以上、異方度
（△ｒ）が０．５以下である加工性に優れた異方度の小
さいフェライト系ステンレス鋼に関するものである。な
お、本発明の鋼は、熱延鋼帯もしくは熱延鋼板、冷延鋼
帯もしくは冷延鋼板、あるいは鋼管の形で市場に供給さ
れるが、本発明においてはこれらを鋼と総称する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＮｂやＴｉ等でＣやＮを固定し、
耐食性や耐熱性を向上させたフェライト系ステンレス鋼
が多方面で使用されている。例えば自動車用鋼板では、
排ガス経路部材にこれらのステンレス鋼が多く使用され
ている。耐食性が要求されるセンターパイプやマフラー
等にはＮｂやＴｉの添加によって鋭敏化を抑制し耐粒界
腐食感受性を高めた鋼として、ＳＵＳ４０９Ｌ、ＳＵＳ
４３６Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌ等の鋼やその類似鋼種が
使用されている。また、耐熱性が要求されるエキゾース
トマニホールドやフロントパイプ等にはＮｂやＴｉをＣ
やＮとの化学量論組成以上添加し固溶状態の余剰Ｎｂに
よる高温高強度を図った鋼として、ＳＵＳ４３０ＬＸ、
ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ４４４等の鋼やその類似鋼
種が使用されている。

【０００３】一方、自動車排ガス経路部材は省スペース
や排気効率向上のために、より複雑な構造になりつつあ
る。これに伴って、プレス成形や管の成形時の構造が複
雑になり、厳しい加工が施される傾向にある。その結
果、上述したフェライト系ステンレス鋼に対しては、よ
り高い成形性が要求されている。この傾向は、各種成形
用品についても同様であり、機能性や意匠性を高めるた
めに、形状の複雑化に伴い高加工化する傾向にある。

【０００４】フェライト系ステンレス鋼の成形性向上を
目的とした研究開発は、これまでにも数多く行われてき
た。その手法としては、成分の調整と製造方法の適正化
に大別される。成分の調整に関しては、炭素および窒素
の低減と比較的多量のＴｉやＮｂ等の炭窒化物形成元素
の添加とを組み合わせた方法（例えば特公昭５１−２９
６９４号公報、特公昭５１−３５３６９号公報）の他
に、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕ等の元素を添加する方法およびこれ
らを複合添加する方法等が多数開示されている。Ｔｉや
Ｎｂの添加は、上述した自動車排ガス経路部材の耐食性
や耐熱性を確保するという点で、使用環境中で性能向上
と成形性向上の両者を兼ね備えた手法であると言える。
しかし、ＴｉやＮｂの添加は、深絞り性の指標となるｒ
値（ｒ−）の向上には効果があるものの、ｒ値の面内異
方性（△ｒ）が大きいという問題があるため、合金元素
の添加のみでは厳しい加工に適用可能な成形性を有して
いるとは必ずしも言えない。

【０００５】製造方法の適正化による加工性改善の手法
に関しても、製鋼工程から冷延焼鈍工程までにわたり、
従来から数多くの方法が提案されている。例えば、製鋼
ではスラブの鋳造組織の等軸晶化、熱延では熱間圧延開
始温度の低温化、圧延中の均熱保持、仕上げ温度の低温
化、巻取り温度の低温化等の手法であり、さらに、これ
らの圧延温度と圧下率を種々組み合わせたり、熱間圧延
時のロールとの摩擦係数を適正化する手法も提案されて
いる。これらは、いずれも再結晶集合組織に悪影響を及
ぼすといわれる鋳造時の凝固組織を分断することを主目
的とするものである。

【０００６】また、熱延以降の工程において、冷間圧延
率の上昇により、（ｒ−）値および（△ｒ）値の双方が
改善されること、このためにはＴｉ添加鋼では６０％以
上、好ましくは７０〜９０％の冷間圧延率が必要である
ことが古くから知られている（例えば日刊工業新聞社発
行、ステンレス協会編、ステンレス鋼便覧（１９９５発
行）、ｐ９３５）。この他にも、２回冷延２回焼鈍を施
し、その際に冷延率の組み合わせや焼鈍条件を種々組み
合わせたり、圧延ロール径を大きくする手法も提案され
ている。

【０００７】これらの製造方法による加工性の改善は、
ＳＵＳ４３０鋼を中心に微量の合金元素を添加した鋼、
特にＳＵＳ４３０にＡｌやＴｉを添加した鋼に対し、様
々な形で提案されている。ところが、上述した耐食また
は耐熱用途に用いられる、ＴｉやＮｂを添加した鋼に関
する製造方法の提案は比較的少なく、いずれも「Ｔｉま
たはＮｂのいずれか一方または双方」といった形で規定
されているものが散見される程度である（特公平６−１
７５１９号公報、特開平８−３１１５４２号公報）。

【０００８】これらの方法は、通常の製造工程以外に何
らかの手段を講じるか、製造工程そのものを変更しなけ
ればならないため、製造コストが増大し、最終的には製
品のコストアップとなって現れる可能性がある。また大
部分は、製品板厚が０．７〜０．８ｍｍで詳細に検討さ
れており、製品板厚１．０ｍｍ以上の加工性については
言及されていない。特に、上述した製造方法を板厚２．
０ｍｍ前後の製品（自動車排ガス経路部材には比較的多
く使用されている）に適用する場合、冷間圧延率を７０
％以上とするためには、熱延鋼帯の板厚を６ｍｍ以上と
する必要がある。この場合、熱延鋼帯の通板性（低温靭
性や曲げ性）に十分配慮するとともに、冷間圧延の負荷
が大きくなるため、製造コストの上昇を避け得ない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、Ｔｉや
Ｎｂを含有するフェライト系ステンレス鋼において、製
品板厚が１．０ｍｍ以上であっても製造工程の追加や製
造コストの上昇がなく、優れた加工性および面内異方性
を有する鋼の開発が望まれていた。本発明は、このよう
な問題を解消すべく案出されたものであり、耐食性や耐
熱性に有効な合金元素の低減もしくは特殊元素の添加を
行うことなしに、また製品板厚の制約をさほど受けるこ
となしに、加工性および面内異方性に優れたＮｂ含有フ
ェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の加工性に優れ面
内異方性の小さいフェライト系ステンレス鋼は、その目
的を達成するため、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、
Ｎ：０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．
０％以下、Ｎｉ：０．６％以下，Ｃｒ：９〜３５％、Ｎ
ｂ：０．１５〜０．８０％を含有し、必要に応じてＴ
ｉ：０．５％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：２．０
％以下、Ａｌ：６．０％以下の１種または２種以上を含
み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつ加
熱により一旦析出させた微細析出物を最終焼鈍によりマ
トリックス中に固溶させて最終焼鈍後に粒径０．５μｍ
以下の析出物を０．５質量％以下にするとともに、板厚
の１／４深さにおける圧延面の結晶方位を下式（ａ）で
定義する積分強度比で２．０以上となるようにしたもの
である。（ａ）積分強度比＝（Ｉ₍₂₂₂₎／Ｉ₀₍₂₂₂₎）／（Ｉ₍₂₀₀₎
／Ｉ₀₍₂₀₀₎）Ｉ₍₂₂₂₎、Ｉ₍₂₀₀₎：供試材のＸ線回折による（２２２）
面、（２００）面の面反射強度Ｉ₀₍₂₂₂₎、Ｉ₀₍₂₀₀₎：無方向試料のＸ線回折による（２
２２）面、（２００）面の面反射強度

【００１１】また、前記（ａ）で定義される積分強度比
を２．０以上にするためには、最終焼鈍前の、加熱によ
り一旦析出させた微細析出物の量を０．４〜１．２質量
％の範囲にしなければならない。さらに本発明の製造方
法は、その目的を達成するため、最終焼鈍前のいずれか
の工程において、４５０℃以上７５０℃以下の温度範
囲、２０ｈ以下の時間で析出処理を行い、さらに最終焼
鈍工程において、９００〜１１００℃の温度範囲で１ｍ
ｉｎ以下の熱処理を施すことを特徴とするものである。

【００１２】

【実施の態様】本発明者等は、上記目的を達成するため
に、ＮｂまたはＴｉのいずれかもしくは双方を、Ｃおよ
びＮを化学量論上炭窒化物として固定する量以上含むフ
ェライト系ステンレス鋼を用いて、一般的にはｒ値がさ
ほど上昇しないとされる５０〜６０％程度の冷間圧延率
を前提として、加工性に及ぶす成分および製造方法の影
響を詳細に検討した。その結果、Ｎｂを含有するフェラ
イト系ステンレス鋼において、従来の製造方法で作成し
た熱延板を用い、最終焼鈍前のいずれかの工程におい
て、微細な析出物を生成させた後に最終焼鈍を行うこと
によって、極めて高い加工性および小さい面内異方性を
有する鋼が得られるとの基礎的な知見を得た。

【００１３】また、このようなＮｂ含有フェライト系ス
テンレス鋼に、適正量のＴｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｌを添加
することにより、耐食性や耐熱性を向上させるととも
に、加工性や面内異方性の向上が可能なことを見出し
た。さらに、微細な析出物の生成条件および最終焼鈍条
件の適正範囲等、工業上利用可能な製造条件をも明らか
にした。本発明は、これらの知見に基づき完成したもの
である。以下に、発明の実施の態様を実験結果に基づい
て説明する。

【００１４】図１は、１４Ｃｒ−１Ｍｎ―１Ｓｉ―０．
４Ｎｂ−０．１Ｃｕ鋼の板厚４．５ｍｍの熱延板を用い
て、種々の温度にて、３０ｓｅｃの焼鈍を行い微細析出
物を生成させた後に、板厚２．０ｍｍまで冷間圧延を施
し、１０４０℃で焼鈍を行った試料の加工性を、最終焼
鈍前に存在する粒径０．５μｍ以下の析出物総量で整理
したものである。なお、加工性は、実施例にて後述す
る、平均ｒ値（ｒ−）および面内異方性（△ｒ）で評価
しており、図中には（ａ）式で示される積分強度比も併
記している。

【００１５】図１から明らかなように、粒径０．５μｍ
以下の析出物総量が約０．４質量％以上となると、平均
ｒ値が大きくなり、面内異方性が小さくなることがわか
る。また、これに対応して、式（ａ）で定義される積分
強度比は大きくなり、良好な加工性を有する領域ではそ
の値が２．０以上となることがわかる。一方、析出物の
総量が約１．２質量％を超えると、平均ｒ値は低下しな
いものの、面内異方性が急激に大きくなるとともに、積
分強度比が小さくなることがわかる。これらの原因は、
現時点では必ずしも明らかではないが、熱延板を再結晶
温度未満の低温で焼鈍することにより、Ｎｂ系の微細析
出物が均一に分散し、この析出物が最終焼鈍時の再結晶
の際に、加工性に悪影響を及ぼすとされる（１００）面
集合組織の発達を抑制するとともに、加工性の向上に有
利な（１１１）面集合組織を発達させるものと考えられ
る。

【００１６】一方、析出物が多量に生成すると、いずれ
の方位の再結晶集合組織も析出物のピン止め効果により
成長し難くなり、結果として（１１１）面集合組織の発
達が他の方位の発達する度合いと大きな差がなくなるた
めと推察される。なお、本成分系で熱延板の加工時に生
成する析出物は、Ｆｅ₂Ｎｂを主体とするＬａｖｅｓ相
およびＦｅ₃Ｎｂ₃Ｃを主体とする炭窒化物であることを
別の実験で確認している（材料とプロセス（１９９
２）、１９３５に記載）。

【００１７】以上の結果から、良好な加工性、すなわち
平均ｒ値（ｒ−）で１．２以上、面内異方性（△ｒ）で
０．５以下のフェライト系ステンレス鋼を得るために
は、式（ａ）で定義される積分強度比を２．０以上とす
ることが必要である。また、この積分強度比を得るため
には、最終焼鈍前に粒径０．５μｍ以下の微細析出物を
総量で０．４〜１．２％生成させておく必要がある。な
お、本成分系においては、析出物が脆性破壊の起点とな
ることが知られていることから、靭性をさほど重視しな
い用途に対しては最終焼鈍後の析出物総量を規定する必
要がないものの、汎用性を考慮した場合には少ない方が
好ましい。靭性を確保するためには、最終焼鈍において
再結晶集合組織の制御に用いた微細析出物を固溶させる
必要があり、最終焼鈍後には、粒径０．５μｍ以下の析
出物は総量で０．５質量％以下になるようにした。

【００１８】以下に、本発明における各合金成分の含有
量およびその範囲に限定した理由を述べる。ＣおよびＮ：それぞれ０．０３質量％以下ＣおよびＮは、一般的にはクリープ強度等の高温強度に
対して有効な元素とされているが、含有量が多くなる
と、耐食性、酸化特性、加工性ならびに靭性が低下する
ばかりでなく、ＣおよびＮを炭窒化物として固溶する元
素Ｎｂを多量に添加しなければならなくなる。したがっ
て、本成分系においては、ＣおよびＮは低い方が好まし
く、それぞれ０．０３質量％以下とする。好ましいＣお
よびＮの含有量の範囲は、０．０２質量％以下である。

【００１９】Ｓｉ：２．０質量％以下Ｓｉは、高温酸化特性の改善に非常に有効な元素であ
る。しかし、過剰に含有させると硬さが上昇し、加工性
および靭性が低下することから、Ｓｉの含有範囲は、
２．０質量％以下とする。好ましいＳｉ含有量の範囲
は、１．５質量％以下である。

【００２０】Ｍｎ：２．０質量％以下Ｍｎは、フェライト系ステンレス鋼の高温酸化特性、特
にスケール剥離性を改善する作用を有するが、過剰に含
有させると加工性および溶接性に問題が生じてくる。ま
た、オーステナイト相安定化元素であるため、過剰な含
有によってマルテンサイト相が生成すると、加工性の劣
化を招く。そこで、Ｍｎの含有量は、２．０質量％以下
とした。好ましいＭｎ含有量の範囲は１．５質量％以下
である。

【００２１】Ｎｉ：０．６質量％以下Ｎｉは、オーステナイト相安定化元素であるため、フェ
ライト系ステンレス鋼に過剰に含有させるとＭｎと同様
にマルテンサイト相を生成し、加工性が低下する。ま
た、原料価格も高いため、過剰な添加は避けるべきであ
る。そこでＮｉは０．６質量％以下とした。好ましいＮ
ｉ含有量の範囲は、０．５質量％以下である。

【００２２】Ｃｒ：９〜３５質量％Ｃｒは、フェライト相を安定させるとともに、高温材料
に重要視される耐酸化性、耐食材料に重要視される耐孔
食性や耐候性の改善に不可欠な元素である。耐熱性や耐
食性の面からはＣｒは高いほど好ましいが、過剰に添加
すると鋼の脆化を招き、また硬さの上昇によって加工性
も劣化する。したがって、Ｃｒの範囲は９質量％以上３
５質量％以下とする。好ましいＣｒ含有量の下限は１２
質量％、上限は１９質量％である。

【００２３】Ｎｂ：０．１５〜０．８０質量％Ｎｂは、一般的にはＣおよびＮを炭窒化物として固定す
る作用を持つとともに、炭窒化物を形成した残りのＮｂ
は材料の高温強度の上昇に有効であることが知られてい
る。本発明においては、Ｎｂは再結晶集合組織を制御す
る上で必要不可欠な元素である。微細な析出物を生成さ
せるためには、少なくとも熱延板には固溶状態のＮｂが
存在することが必要となる。このためには、ＣおよびＮ
を炭窒化物（この場合、ＮｂＣまたはＮｂＮであり、上
述したＦｅ₃Ｎｂ₃Ｃとは異なり、熱延板に既に存在する
粒径１μｍ程度もしくはそれ以上の比較的粗大なものを
指す）として固定する量以上の添加が必要であり、Ｎｂ
の含有範囲の下限は０．１５質量％とした。一方、Ｎｂ
を過剰に添加すると析出物を多く生成し、その結果、靭
性を低下させる。また鋼の製造コストの上昇にもつなが
る。したがって、Ｎｂの過剰な添加は好ましくなく、Ｎ
ｂ含有量の範囲の上限は０．８０質量％以下とした。好
ましいＮｂ含有量の下限は０．２０質量％、上限は０．
５０質量％である。

【００２４】Ｔｉ：０．５質量％以下Ｔｉは、Ｎｂと同様にＣおよびＮを炭窒化物として固定
することにより、鋼の耐粒界腐食性を改善することが知
られている。しかし、Ｔｉの過剰な添加は、鋼の靭性や
加工性を低下させるとともに、製品の表面性状の悪影響
を及ぼす。したがって、Ｔｉ含有量の範囲は０．５質量
％以下とした。好ましいＴｉ含有量の範囲は０．３質量
％以下である。

【００２５】Ｍｏ：３．０質量％以下Ｍｏは、鋼の耐食性および耐熱性（高温強度および耐高
温酸化性）を向上させる元素であり、より高い特性（耐
食性もしくは耐熱性）が必要な場合に適宜添加される。
しかし、多量な添加は、鋼の熱間加工性、加工性や靭性
を低下させるとともに、製造コストの上昇につながる。
したがって、Ｍｏの添加は３．０質量％以下とした。好
ましいＭｏ含有量の範囲は、２．５質量％以下である。

【００２６】Ｃｕ：２．０質量％以下Ｃｕは、耐食性および高温強度を改善するとともに、抗
菌性を付与することが可能な元素であり、使用環境に応
じて適宜添加することが可能である。しかし、過剰の添
加は、鋼の熱間加工性を低下させるとともに、加工性お
よび靭性も劣化する。したがって、Ｃｕの範囲は２．０
質量％以下とした。好ましいＣｕ含有量の範囲は、１．
５質量％以下である。

【００２７】Ａｌ：６．０質量％以下Ａｌは、Ｓｉと同様にフェライト系ステンレス鋼の耐高
温酸化特性を改善する元素として知られる。しかし、Ａ
ｌを過剰に添加すると硬さが上昇し、加工性および靭性
が低下することから、Ａｌの範囲は、６．０質量％以下
とする。好ましいＡｌ含有量の範囲は、４．０質量％以
下である。

【００２８】上述以外の合金元素については、本発明で
は特に規制しないが、一般的な不純物元素であるＰ、
Ｓ、Ｏ等は、可能な限り低減することが好ましい。より
好ましい範囲としては、Ｐの上限は０．０４質量％以
下、Ｓの上限は０．０３質量％以下，Ｏの上限は０．０
２質量％以下であるが、上述した加工性や靭性を更に高
いレベルで確保するためには、これらの合金元素の上限
を更に厳密に規定しても構わない。また、一般に高温強
度を改善する元素として知られているＴａ、Ｗ、Ｖ、Ｃ
ｏや、耐高温酸化性を改善する元素として知られている
Ｙ、ＲＥＭや、熱間加工性や靭性を改善する元素として
知られているＣａ、Ｍｇ、Ｂ等の元素についても本発明
では規制しないが、必要に応じて適宜添加することが可
能である。なお、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏは３．０質量％以
下、Ｙ、ＲＥＭは０．５質量％以下、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂは
０．０５質量％以下の添加が望ましい。

【００２９】次に、本発明で規定する製造条件の範囲に
ついて説明する。析出処理析出処理は、本発明の製造条件において最も重要であ
り、製品（冷延焼鈍板）を得るための最終焼鈍前の何れ
かの工程において行う必要がある。上述したように、良
好な加工性および面内異方性を得るためには、最終焼鈍
前に、粒径０．５μｍ以下の微細析出物を総量で０．４
質量％以上生成させておく必要がある。４５０℃未満で
あると析出物の生成はほとんど認められず、７５０℃を
超えると粒径が０．５μｍを超える析出物が生成しやす
くなるため、析出物生成のために熱処理温度は４５０℃
以上７５０℃以下とした。

【００３０】熱処理時間は、析出物の成長を抑制するた
めに、２０ｈ以下とした。なお、析出物を生成させるた
めの温度と時間の組み合わせについては特に規定しない
が、より安定した特性を得るために、下式で定義するλ
の値が１３以上１９以下の範囲になるように調整するこ
とが好ましい。 λ＝（Ｔ＋２７３）×（２０＋ｌｏｇｔ）／１０００ここで、Ｔ：析出処理温度（℃）、ｔ：析出時間（ｈ）

【００３１】最終焼鈍処理製品とするための最終焼鈍温度は、再結晶温度未満であ
ると圧延組織が残留するために面内異方性を小さくする
ことが非常に困難になるとともに、前工程で生成させた
微細析出物が十分に固溶しないため製品の靭性（特に二
次加工性）に劣る。また、焼鈍温度が高すぎると結晶粒
が粗大化し十分な靭性を確保できない。したがって、製
品とするための最終焼鈍温度は、９００℃以上１１００
℃以下、焼鈍時間は１ｍｉｎ以下とした。

【００３２】この他の製造条件については特に規定しな
いが、熱延板を再結晶組織とする前に上述した析出処理
を施すことが必要となる。例えば、冷延回数が１回もし
くは複数回の何れであっても、最終焼鈍以外の工程にお
いて再結晶温度までの昇温加熱は避けるべきである。特
に冷延回数が複数回にわたる場合は、冷延後の焼鈍工程
において、再結晶組織とならないよう再結晶温度よりも
低い温度で加工ひずみを除去する必要がある。

【００３３】なお、熱間圧延は、通常実施される８００
℃以上１２５０℃以下の温度で実施すれば、圧延中に再
結晶することはないため、熱間圧延条件は特に規定しな
い。また、熱間圧延後に直ちに水冷して巻き取りを行え
ば上述した析出物は生成しないため、その後の工程で微
細析出物を生成させればよいが、熱間圧延後の冷却速度
を調整して微細析出物を生成させた場合には、その後の
工程において微細析出物を生成させる加熱処理は必ずし
も必要としない。

【００３４】また、本発明では、製品形態については、
特に規定していないが、上述したように、従来の技術で
は困難であった製品板厚１．０ｍｍ以上のステンレス鋼
板に適用可能なことが特徴である。また。板厚１．０ｍ
ｍ未満の鋼板や、さらに、これらの鋼板を所望の形状に
加工および溶接（管の成形等も含む）した製品でも、本
発明の特性を確保することができる。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。表１に供試材
の化学成分を示した。表中の鋼種番号１〜９は本発明
鋼、鋼種番号１０は比較鋼、鋼種番号１１はＳＵＳ４０
９相当鋼、鋼種番号１２はＳＵＳ４３６相当鋼である。
これらの鋼は、いずれも３０ｋｇ真空溶解後に板厚４０
ｍｍのスラブに切り出し、１２５０℃で２時間の加熱を
行い、板厚４．５ｍｍまで熱間圧延を行った後水冷し
た。得られた熱延板を用いて、種々の条件で板厚２．０
ｍｍの冷延焼鈍板を製造し、室温での引張り試験に供し
た。冷延焼鈍板を得るまでの製造条件を表２、３に示
す。表２は本発明例を、表３は比較例を示す。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】析出物は、仕上げ焼鈍前および仕上げ焼鈍
後の板を用いてそれぞれの生成量を求めた。生成量は、
電解抽出により析出物以外の母材を溶解した後、残渣重
量を測定し、（残渣重量）／（電解前重量−電解後重
量）にて析出総量を求めた。結晶方位は、板厚の１／４
まで切削後研磨仕上げした試料を用い、Ｘ線回折により
（２２２）面および（２００）面の面反射強度を求める
とともに、無方向資料を用いて同様に（２２２）面およ
び（２００）面の面反射強度を求めた。これらの面反射
強度を用い、上述した式（ａ）で定義される積分強度比
を算出し、結晶方位の指標とした。

【００４０】成形性は、張り出し成形性を指標として伸
びを、深絞り成形性の指標としてのｒ−値および△ｒ値
をそれぞれ引張り試験にて求め、評価した。それぞれの
測定は以下の方法によった。まず、鋼板の圧延方向、圧
延方向に対し４５°の方向、圧延方向に対し９０°の方
向からＪＩＳ１３Ｂ号試験片を採取した。その後、ＪＩ
ＳＺ２２５４（薄板金属材料の塑性ひずみ比試験方法）
に準拠し、１５％の単軸引張り予ひずみを与えたときの
横ひずみおよび板厚ひずみの比から各方向の塑性ひずみ
比を測定し、平均塑性ひずみ比（ｒ−）および異方性
（△ｒ）を次式によって求めた。ｒ−＝（ｒ_L＋２ｒ_D＋ｒ_T）／４ △ｒ＝（ｒ_L−２ｒ_D＋ｒ_T）／２ただし、ｒ_L、ｒ_Dおよびｒ_Tは、それぞれ圧延方向、圧
延方向に対して４５°の方向、および圧延方向に対して
９０°の方向の塑性ひずみ比を示す。靭性は、ＪＩＳＺ
２２４２（金属材料衝撃試験方法）に準拠してＶノッチ
シャルピー衝撃試験を−７５〜０℃の温度範囲で行な
い、シャルピー衝撃値より延性−脆化繊維温度を求め
た。これらの結果をまとめて表４，５に示す。表４は本
発明例を、表５は比較例を示す。

【００４１】

【００４２】

【００４３】本発明にしたがった発明例試験番号１〜１
５の鋼は、最終焼鈍前の析出量および鋼板の結晶方位
（積分強度比）が適正範囲にあるため、従来の手法で製
造した比較例試験番号１９よりも加工性（ｒ−）および
面内異方性（△ｒ）に優れている。また、製品の靭性も
延性靭性遷移温度が−５０℃以下であり、実用上大きな
問題にならないレベルであると言える。これらのことか
ら、本発明によれば、微細析出物を利用することによる
加工性の改善効果が顕著に現れていることがわかる。

【００４４】試験番号１６〜１８は比較鋼の試験結果を
示している。また、試験番号１９〜２６は、成分は本発
明に含まれるものの製造方法が本発明から外れている比
較例を示すものである。試験番号１６は、Ｎｂを本発明
で規定される量よりも多く含むため、比較的良好な加工
性が得られているものの、靭性に劣っている。比較例試
験番号１７および１８は、Ｎｂを含まない鋼であるた
め、良好な靭性は得られているものの、仕上げ焼鈍前に
加熱処理を行っても本発明で規定する積分強度比を満足
しないために、加工性および面内異方性に劣っている。

【００４５】比較例試験番号１９、２０は、熱延板の加
熱を本発明製造方法で規定する加熱温度よりも高い１０
４０℃で行っているために、この時点で再結晶組織とな
っており、その後に微細析出物を生成させる加熱を行っ
ても、加工性および面内異方性は改善されない。比較例
試験番号２１および２４は、熱延板もしくは冷延板の加
熱において、温度が高すぎるために析出物が多量に生成
する結果，本発明で規定する積分強度比を満足せず、面
内異方性に劣っている。比較例試験番号２２および２３
は、熱延板もしくは冷延板の加熱において、温度が低す
ぎるために析出物の生成量が少なく、本発明で規定する
積分強度比を満足しなくなり、加工性に劣っている。さ
らに、仕上げ焼鈍において、焼鈍温度が低い比較例試験
番号２５は析出物の未固溶により、また焼鈍温度が高い
比較例試験番号２６および焼鈍時間が長い比較例試験番
号２７は結晶粒の粗大化により、それぞれの冷延焼鈍板
の靭性が劣っている。

【００４６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、各種合金元素の含有量、最終焼鈍後の析出物の生成
量および結晶方位（積分強度比）を厳密に規定している
ため、耐熱性、耐食性および靭性といった基本的な特性
を大きく損なわずに、しかも板厚１〜２ｍｍといった比
較的厚い製品においても、優れた加工性および面内異方
性を有するフェライト系ステンレス鋼が提供される。こ
のフェライト系ステンレス鋼は、優れた加工性、面内異
方性、耐食性および靭性を有するため、自動車排ガス経
路用部材をはじめとする各種成形品として好適に使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷延焼鈍板の加工性および面内異方性に及ぼ
す、最終焼鈍前に存在する微細析出物の量の影響を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀芳明山口県新南陽市野村南町4976番地日新製鋼株式会社ステンレス事業本部内 (72)発明者名越敏郎山口県新南陽市野村南町4976番地日新製鋼株式会社ステンレス事業本部内 (72)発明者國武保利山口県新南陽市野村南町4976番地日新製鋼株式会社ステンレス事業本部内 (72)発明者冨田壮郎山口県新南陽市野村南町4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA04 EA05 EA12 EA13 EA16 EA17 EA18 EA19 EA20 EA27 EA28 EA31 FA03 FC03 FC04 FH05 FJ06 FJ07 HA04 JA06 JA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｎ：
０．０３％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％
以下、Ｎｉ：０．６％以下，Ｃｒ：９〜３５％、Ｎｂ：
０．１５〜０．８０％を含有し、残部がＦｅおよび不可
避的不純物からなり、かつ加熱により一旦析出させた微
細析出物を最終焼鈍によりマトリックス中に固溶させて
最終焼鈍後に粒径０．５μｍ以下の析出物を０．５質量
％以下にするとともに、板厚の１／４深さにおける圧延
面の結晶方位を下式（ａ）で定義する積分強度比で２．
０以上となるようにしたことを特徴とする、加工性に優
れ面内異方性の小さいフェライト系ステンレス鋼。（ａ）積分強度比＝（Ｉ₍₂₂₂₎／Ｉ₀₍₂₂₂₎）／（Ｉ₍₂₀₀₎
／Ｉ₀₍₂₀₀₎）Ｉ₍₂₂₂₎、Ｉ₍₂₀₀₎：供試材のＸ線回折による（２２２）
面、（２００）面の面反射強度Ｉ₀₍₂₂₂₎、Ｉ₀₍₂₀₀₎：無方向試料のＸ線回折による（２
２２）面、（２００）面の面反射強度
【請求項２】さらに、質量％で、Ｔｉ：０．５％以
下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ａｌ：
６．０％以下の１種または２種以上を含む請求項１に記
載の加工性に優れ面内異方性の小さいフェライト系ステ
ンレス鋼。
【請求項３】最終焼鈍前の、加熱により一旦析出させ
た微細析出物の量が０．４〜１．２質量％である請求項
１または２に記載の加工性に優れ面内異方性の小さいフ
ェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】最終焼鈍前のいずれかの工程において、
４５０℃以上７５０℃以下の温度範囲、２０ｈ以下の時
間で析出処理を行い、さらに最終焼鈍工程において、９
００〜１１００℃の温度範囲で１ｍｉｎ以下の熱処理を
施すことを特徴とする請求項１または２に記載の加工性
に優れ面内異方性の小さいフェライト系ステンレス鋼の
製造方法。