JP2008308705A - 打ち抜き加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐食性に優れるだけでなく、打ち抜き加工性にも優れるフェライト系ステンレス鋼板とその製造方法を提案する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１２％以下、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｐ：０．０１５〜０．０５％、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．０１２％以下、Ｃｒ：２０．５〜２３．５％、Ｃｕ：０．３〜０．６％、Ｎｉ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２０〜０．３５％を含有するスラブを１１００℃以上に加熱後、仕上圧延終了温度を９００℃以上とする熱間圧延し、４００〜５５０℃で巻き取り、熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延したのち８５０℃以上の温度で仕上焼鈍することにより、ＦｅＴｉＰとしてのＰが０．００５％以上、フェライト粒径が３０μｍ以下、降伏比が０．６５以上のフェライト系ステンレス鋼板とする。
【選択図】なし
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１２％以下、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．２５％以下、Ｐ：０．０１５〜０．０５％、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．０６％以下、Ｎ：０．０１２％以下、Ｃｒ：２０．５〜２３．５％、Ｃｕ：０．３〜０．６％、Ｎｉ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２０〜０．３５％を含有するスラブを１１００℃以上に加熱後、仕上圧延終了温度を９００℃以上とする熱間圧延し、４００〜５５０℃で巻き取り、熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延したのち８５０℃以上の温度で仕上焼鈍することにより、ＦｅＴｉＰとしてのＰが０．００５％以上、フェライト粒径が３０μｍ以下、降伏比が０．６５以上のフェライト系ステンレス鋼板とする。
【選択図】なし
Description
本発明は、厨房や家庭用電気機器、器物、コンテナなどに用いられる打ち抜き加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板とその製造方法に関するものである。
フェライト系ステンレス鋼板は、意匠性や耐食性に優れるため、建築物や輸送機器、家庭用電気製品、厨房器具などの様々な用途に用いられている。これらの製品（構造体）は、鋼板を切断し、成形し、接合する工程を経て製造されるのが普通である。切断は、生産性の高さから、通常、剪断加工が行われるが、この際、切断面にいわゆる「かえり」が発生する。このかえりが大きい場合には、切断品をプレス機内に自動装入する際に、装置内で引っかかり、装入不良を起こしたり、溶接時に隙間が生じて、溶け落ちが発生したりするという不具合が生じることがある。特に、フェライト系ステンレス鋼板は、このかえりが大きい傾向があり、用途拡大を図る上での阻害要因となっていた。
例えば、特許文献１には、表面の凹凸欠陥であるロービング（リジングとも言う）の原因となる熱延板の再結晶不足を、化学成分と熱延巻取温度とを適正に組み合わせて解消する技術が開示されている。この技術は、鋼中析出物であるＦｅＴｉＰ、Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２、ＴｉＣを形成するＣ，Ｐ，Ｓの含有量を低く抑えた上で、高温巻取を行い、析出物を粗大化するものである。しかし、この技術で得られる鋼板は、成形性や耐ロービング性が改善されはするものの、剪断時において破壊の起点となる析出物の量が少なく、剪断時のかえりが大きいという問題を抱えている。
また、特許文献２には、固溶元素量を規制するとともに、析出物の粗大化と結晶粒の粗大化を図ることにより、張り出し成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼とその製造方法が開示されている。しかし、この技術で得られる鋼板は、フェライト粒が大きく、変形したフェライト粒がそのまま剪断面のかえりを形成するため、かえりが大きいという問題がある。
さらに、特許文献３には、表面キズの原因となるＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の量を低減しつつ、十分な量のＴｉを添加することで、加工性と耐食性に優れ、しかも、表面疵の少ないフェライト系ステンレス鋼板が開示されている。しかし、この技術で得られる鋼板も、フェライト粒径が大きく、また、破壊の起点となる介在物量が少ないことから、剪断によって大きなかえりが発生してしまうという問題を抱えるものである。
特開平１０−２０４５８８号公報
特開２００２−２４９８５７号公報
特開２００２−０１２９５５号公報
そこで、本発明の目的は、耐食性に優れるだけでなく、従来技術では十分に改善し得ていなかった、打ち抜き加工性にも優れるフェライト系ステンレス鋼板を提供すること、および、その製造方法を提案することにある。
発明者らは、フェライト系ステンレス鋼板の打ち抜き加工時に発生するかえりの発生状況を詳細に調査した。その結果、鋼板組織中にＦｅＴｉＰが適正量分散していること、鋼板の平均フェライト粒径が３０μｍ以下であること、さらに、降伏比が０．６５以上であることを全て満たした場合にのみ、かえりの高さを小さくできることを見出した。すなわち、鋼中にＦｅＴｉＰを適度に分散させることで、このＦｅＴｉＰを起点にして剪断時の亀裂を発生させること、また、フェライト粒径を微細化して３０μｍ以下とすることで、剪断時の延性破壊部分の変形を抑制すること、さらに、降伏比を０．６５以上とすることで、加工硬化を小さく抑え、破断までのフェライト粒の変形を抑制すること、の全てを満たすことが、かえりの大きさを低減するのに有効であることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、Ｃ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．２０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０１５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０６ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：２０．５〜２３．５ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．３〜０．６ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．２０〜０．３５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ＦｅＴｉＰとしてのＰが０．００５ｍａｓｓ％以上、フェライト粒径が３０μｍ以下、降伏比が０．６５以上である打ち抜き加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板である。
また、本発明は、Ｃ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．２０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０１５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０６ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：２０．５〜２３．５ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．３〜０．６ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．２０〜０．３５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを１１００℃以上に加熱後、仕上圧延終了温度を９００℃以上とする熱間圧延し、４００〜５５０℃で巻き取り、次いで、熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延したのち８５０℃以上の温度で仕上焼鈍する打ち抜き加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法を提案する。
本発明によれば、耐食性に優れるだけでなく、打ち抜き加工性にも優れるフェライト系ステンレス鋼板を安定して製造できるので、フェライト系ステンレス鋼板の用途を拡大することが可能となる。
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板が有すべき成分組成について説明する。
Ｃ：０．０１２ｍａｓｓ％以下
Ｃは、Ｃｒ炭化物を形成して鋭敏化を引き起こす原因となる。そこで、本発明では、Ｔｉを添加して、ＣをＴｉＣとして固定している。このＴｉＣの析出物は、微細であり、鋼を析出強化する作用がある。しかし、Ｃの含有量が０．０１２ｍａｓｓ％を超えると、ＴｉＣの析出量が多くなり、剪断時のかえりの抑制に有効なＦｅＴｉＰの形成に必要なＴｉ量が減少することになるため、かえりが大きくなる。よって、Ｃの含有量は０．０１２ｍａｓｓ％を上限とする。好ましくは、０．０１０ｍａｓｓ％以下である。
Ｃ：０．０１２ｍａｓｓ％以下
Ｃは、Ｃｒ炭化物を形成して鋭敏化を引き起こす原因となる。そこで、本発明では、Ｔｉを添加して、ＣをＴｉＣとして固定している。このＴｉＣの析出物は、微細であり、鋼を析出強化する作用がある。しかし、Ｃの含有量が０．０１２ｍａｓｓ％を超えると、ＴｉＣの析出量が多くなり、剪断時のかえりの抑制に有効なＦｅＴｉＰの形成に必要なＴｉ量が減少することになるため、かえりが大きくなる。よって、Ｃの含有量は０．０１２ｍａｓｓ％を上限とする。好ましくは、０．０１０ｍａｓｓ％以下である。
Ｓｉ：０．２０ｍａｓｓ％以下
Ｓｉは、固溶強化元素であり、鋼を硬質化し、延性を低下させる。そのため、本発明では、Ｓｉの含有量は０．２０ｍａｓｓ％以下とする必要がある。好ましくは、０．１２ｍａｓｓ％以下である。
Ｓｉは、固溶強化元素であり、鋼を硬質化し、延性を低下させる。そのため、本発明では、Ｓｉの含有量は０．２０ｍａｓｓ％以下とする必要がある。好ましくは、０．１２ｍａｓｓ％以下である。
Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％以下
Ｍｎは、耐食性を劣化させる元素であり、また、打ち抜き加工性を劣化させるＭｎＳを構成する元素でもある。ＭｎＳは、フェライト粒界に片状に析出して、フェライト粒を展伸粒とし、打ち抜き加工時のかえりを大きくする。よって、本発明では、Ｍｎ含有量は０．２５ｍａｓｓ％以下とする必要がある。好ましくは、０．２０ｍａｓｓ％以下である。
Ｍｎは、耐食性を劣化させる元素であり、また、打ち抜き加工性を劣化させるＭｎＳを構成する元素でもある。ＭｎＳは、フェライト粒界に片状に析出して、フェライト粒を展伸粒とし、打ち抜き加工時のかえりを大きくする。よって、本発明では、Ｍｎ含有量は０．２５ｍａｓｓ％以下とする必要がある。好ましくは、０．２０ｍａｓｓ％以下である。
Ｐ：０．０１５〜０．０５ｍａｓｓ％
Ｐは、ＦｅＴｉＰを形成して打ち抜き時の亀裂の発生、進展を促し、かえりの高さを低減する働きを有する、本発明においては重要な元素の１つである。上記効果を得るためには、Ｐを０．０１５ｍａｓｓ％以上含有させる必要がある。しかし、０．０５ｍａｓｓ％超え添加すると、材料の脆化を招くことから、上限を０．０５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．０２５〜０．０３５ｍａｓｓ％の範囲である。
Ｐは、ＦｅＴｉＰを形成して打ち抜き時の亀裂の発生、進展を促し、かえりの高さを低減する働きを有する、本発明においては重要な元素の１つである。上記効果を得るためには、Ｐを０．０１５ｍａｓｓ％以上含有させる必要がある。しかし、０．０５ｍａｓｓ％超え添加すると、材料の脆化を招くことから、上限を０．０５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．０２５〜０．０３５ｍａｓｓ％の範囲である。
Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下
Ｓは、ＭｎＳあるいはＴｉＳを形成して、フェライト粒の等軸化を抑制し、展伸化を促進するため、かえりの発生を助長する。この現象を防止するには、Ｓ含有量を０．００５ｍａｓｓ％以下とする必要がある。好ましくは、０．００３ｍａｓｓ％以下である。
Ｓは、ＭｎＳあるいはＴｉＳを形成して、フェライト粒の等軸化を抑制し、展伸化を促進するため、かえりの発生を助長する。この現象を防止するには、Ｓ含有量を０．００５ｍａｓｓ％以下とする必要がある。好ましくは、０．００３ｍａｓｓ％以下である。
Ａｌ：０．０６ｍａｓｓ％以下
Ａｌは、脱酸剤として添加される成分であり、鋼の清浄度を向上させるためには、０．０２ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、多量に添加すると、ＡｌＮを析出して、フェライト粒の成長を抑制するほか、フェライト粒が圧延方向に展伸する原因ともなる。そこで、本発明においては、Ａｌは０．０６ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．０４５ｍａｓｓ％以下である。
Ａｌは、脱酸剤として添加される成分であり、鋼の清浄度を向上させるためには、０．０２ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、多量に添加すると、ＡｌＮを析出して、フェライト粒の成長を抑制するほか、フェライト粒が圧延方向に展伸する原因ともなる。そこで、本発明においては、Ａｌは０．０６ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．０４５ｍａｓｓ％以下である。
Ｎ：０．０１２ｍａｓｓ％以下
Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮを形成する。特に、Ｎ含有量が０．０１２ｍａｓｓ％を超えると、鋼中に粗大な直方体のＴｉＮが多量に析出して鋼板の伸びを低下させるとともに、本発明において重要なＦｅＴｉＰ析出量が減少してしまう。よって、Ｎ含有量は０．０１２ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．００８０ｍａｓｓ％以下である。
Ｎは、Ｔｉと結合してＴｉＮを形成する。特に、Ｎ含有量が０．０１２ｍａｓｓ％を超えると、鋼中に粗大な直方体のＴｉＮが多量に析出して鋼板の伸びを低下させるとともに、本発明において重要なＦｅＴｉＰ析出量が減少してしまう。よって、Ｎ含有量は０．０１２ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．００８０ｍａｓｓ％以下である。
Ｃｒ：２０．５〜２３．５ｍａｓｓ％
Ｃｒは、ステンレス鋼表面に不動態被膜を形成し、耐食性を向上させる重要な元素であるが、本発明では、鋼の加工硬化を抑制し、かえり高さを低減するものとして添加する。かえりを低減するためには、Ｃｒを２０．５ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、２３．５ｍａｓｓ％を超えると、Ｃｒによる再結晶の遅延が顕著となり、フェライト粒が圧延方向に伸びやすくなるため、かえりが大きくなる。よって、Ｃｒ含有量の上限は２３．５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、２０．８〜２１．８ｍａｓｓ％の範囲である。
Ｃｒは、ステンレス鋼表面に不動態被膜を形成し、耐食性を向上させる重要な元素であるが、本発明では、鋼の加工硬化を抑制し、かえり高さを低減するものとして添加する。かえりを低減するためには、Ｃｒを２０．５ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、２３．５ｍａｓｓ％を超えると、Ｃｒによる再結晶の遅延が顕著となり、フェライト粒が圧延方向に伸びやすくなるため、かえりが大きくなる。よって、Ｃｒ含有量の上限は２３．５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、２０．８〜２１．８ｍａｓｓ％の範囲である。
Ｃｕ：０．３〜０．６ｍａｓｓ％
Ｃｕは、Ｃｒ含有量が２０．５ｍａｓｓ％以上の鋼板の加工硬化を低減する働きがある。よって、Ｃｒを２０．５ｍａｓｓ％以上含有する本発明の鋼板では、Ｃｕを０．３ｍａｓｓ％以上添加して加工硬化を抑制してかえりを低減する。ただし、０．６ｍａｓｓ％を超えて添加すると、ＣｕＳが析出してフェライト粒が展伸しやすくなるので、かえりが大きくなる。よって、Ｃｕの上限は０．６ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．５ｍａｓｓ％以下である。
Ｃｕは、Ｃｒ含有量が２０．５ｍａｓｓ％以上の鋼板の加工硬化を低減する働きがある。よって、Ｃｒを２０．５ｍａｓｓ％以上含有する本発明の鋼板では、Ｃｕを０．３ｍａｓｓ％以上添加して加工硬化を抑制してかえりを低減する。ただし、０．６ｍａｓｓ％を超えて添加すると、ＣｕＳが析出してフェライト粒が展伸しやすくなるので、かえりが大きくなる。よって、Ｃｕの上限は０．６ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．５ｍａｓｓ％以下である。
Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、
Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であるが、多量に添加すると、鋼を硬質化して延性低下の原因となる。よって。Ｎｉ含有量は０．５ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．２５ｍａｓｓ％以下である。
Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であるが、多量に添加すると、鋼を硬質化して延性低下の原因となる。よって。Ｎｉ含有量は０．５ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．２５ｍａｓｓ％以下である。
Ｔｉ：０．２０〜０．３５ｍａｓｓ％
Ｔｉは、ＦｅＴｉＰを形成し、かえりの発生を抑制する、本発明においては重要な元素の１つである。また、Ｔｉは、Ｃ，Ｎ，Ｓと結合して炭化物、窒化物、硫化物を形成する。Ｔｉ含有量が０．２０ｍａｓｓ％未満では、これらの元素の固定に消費された後で、さらに、本発明で重要な働きをするＦｅＴｉＰを析出させることができない。よって、Ｔｉは０．２０ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。一方、Ｔｉを０．３５ｍａｓｓ％超え添加すると、再結晶が抑制されてフェライト粒が展伸しやすくなるとともに、ＦｅＴｉＰの析出物が粗大化して、分布密度が小さくなり、逆にかえりの発生を促進してしまう。よって、Ｔｉの上限は０．３５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、Ｔｉは、０．２５〜０．３ｍａｓｓ％の範囲である。
Ｔｉは、ＦｅＴｉＰを形成し、かえりの発生を抑制する、本発明においては重要な元素の１つである。また、Ｔｉは、Ｃ，Ｎ，Ｓと結合して炭化物、窒化物、硫化物を形成する。Ｔｉ含有量が０．２０ｍａｓｓ％未満では、これらの元素の固定に消費された後で、さらに、本発明で重要な働きをするＦｅＴｉＰを析出させることができない。よって、Ｔｉは０．２０ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。一方、Ｔｉを０．３５ｍａｓｓ％超え添加すると、再結晶が抑制されてフェライト粒が展伸しやすくなるとともに、ＦｅＴｉＰの析出物が粗大化して、分布密度が小さくなり、逆にかえりの発生を促進してしまう。よって、Ｔｉの上限は０．３５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、Ｔｉは、０．２５〜０．３ｍａｓｓ％の範囲である。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板における上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の効果を害さない範囲であれば、上記不純物元素として、例えば、Ｎｂ：０．０１５ｍａｓｓ％以下、Ｂ：０．００１ｍａｓｓ％以下、Ｍｏ：０．１ｍａｓｓ％以下、Ｖ：０．０５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｃａ：０．０１ｍａｓｓ％以下を混入してもよい。
次に、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板におけるＦｅＴｉＰとしてのＰ量、フェライト粒径および降伏比について説明する。
ＦｅＴｉＰとしてのＰ：０．００５ｍａｓｓ％以上
ＦｅＴｉＰは、本発明の鋼板においては、打ち抜き時における亀裂発生の起点となり、かえりの発生を抑制する重要な働きを有するものである。この効果を発現させるためには、少なくともＰ量に換算して０．００５ｍａｓｓ％以上のＦｅＴｉＰが析出している必要がある。これを下回ると、亀裂発生の密度が減少し、かえりが大きくなる。
ＦｅＴｉＰとしてのＰ：０．００５ｍａｓｓ％以上
ＦｅＴｉＰは、本発明の鋼板においては、打ち抜き時における亀裂発生の起点となり、かえりの発生を抑制する重要な働きを有するものである。この効果を発現させるためには、少なくともＰ量に換算して０．００５ｍａｓｓ％以上のＦｅＴｉＰが析出している必要がある。これを下回ると、亀裂発生の密度が減少し、かえりが大きくなる。
フェライト粒径：３０μｍ以下
フェライト粒径が大きいと、打ち抜き時に起こる１つ１つのフェライト粒の変形量が大きくなるため、かえりが大きくなる。そこで、フェライト粒径は３０μｍ以下とする必要がある。好ましくは２５μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
フェライト粒径が大きいと、打ち抜き時に起こる１つ１つのフェライト粒の変形量が大きくなるため、かえりが大きくなる。そこで、フェライト粒径は３０μｍ以下とする必要がある。好ましくは２５μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。
降伏比：０．６５以上
降伏比が小さいと、加工硬化が大きくため、フェライト粒が変形しやすくなる。このため、１つ１つのフェライト粒の変形量が大きくなって、かえりが大きくなる。そこで、降伏比を０．６５以上とする。好ましくは、０．７０以上である。
降伏比が小さいと、加工硬化が大きくため、フェライト粒が変形しやすくなる。このため、１つ１つのフェライト粒の変形量が大きくなって、かえりが大きくなる。そこで、降伏比を０．６５以上とする。好ましくは、０．７０以上である。
次に、本発明に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法について説明する。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板の素材となる鋼スラブの製造は、通常公知の方法を用いることができ、例えば、転炉、電気炉等で鋼を溶製し、必要に応じて、ＲＨ脱ガス装置やＡＯＤ炉、ＶＯＤ炉等で２次精錬して上記成分組成に調整し、その後、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法でスラブとするのが好ましい。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板の素材となる鋼スラブの製造は、通常公知の方法を用いることができ、例えば、転炉、電気炉等で鋼を溶製し、必要に応じて、ＲＨ脱ガス装置やＡＯＤ炉、ＶＯＤ炉等で２次精錬して上記成分組成に調整し、その後、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法でスラブとするのが好ましい。
続く、熱間圧延は、以下の条件にて行う必要がある。
スラブ加熱温度：１１００℃以上
熱間圧延に先立つスラブの加熱温度は、１１００℃以上とする必要がある。１１００℃未満では、熱間圧延組織が熱延板に残留し易くなり、フェライト粒が圧延方向に展伸し易くなり、かえりを大きくするからである。
スラブ加熱温度：１１００℃以上
熱間圧延に先立つスラブの加熱温度は、１１００℃以上とする必要がある。１１００℃未満では、熱間圧延組織が熱延板に残留し易くなり、フェライト粒が圧延方向に展伸し易くなり、かえりを大きくするからである。
仕上圧延終了温度：９００℃以上
熱間圧延における仕上圧延終了温度は、９００℃以上とする必要がある。９００℃を下回ると、熱間圧延中に材料が再結晶しにくくなり、結果的にフェライト粒が展伸しやすくなるからである。
熱間圧延における仕上圧延終了温度は、９００℃以上とする必要がある。９００℃を下回ると、熱間圧延中に材料が再結晶しにくくなり、結果的にフェライト粒が展伸しやすくなるからである。
巻取温度：４００〜５５０℃
熱間圧延後の巻取温度は、熱延板中の析出物の制御に重要であり、４００〜５５０℃の範囲とする必要がある。巻取温度が４００℃を下回ると、ＦｅＴｉＰが熱延板の粒内に析出せず、続く、熱延板焼鈍時にＦｅＴｉＰがフェライト粒界に析出してフェライト粒を展伸化し、これが冷延焼鈍板まで引き継がれて冷延焼鈍板のかえりを大きくする。一方、巻取温度が５５０℃を超えると、ＦｅＴｉＰが粒界に粗大に析出し、析出密度が低下してしまうからである。好ましくは、４３０〜４８０℃の範囲である。
熱間圧延後の巻取温度は、熱延板中の析出物の制御に重要であり、４００〜５５０℃の範囲とする必要がある。巻取温度が４００℃を下回ると、ＦｅＴｉＰが熱延板の粒内に析出せず、続く、熱延板焼鈍時にＦｅＴｉＰがフェライト粒界に析出してフェライト粒を展伸化し、これが冷延焼鈍板まで引き継がれて冷延焼鈍板のかえりを大きくする。一方、巻取温度が５５０℃を超えると、ＦｅＴｉＰが粒界に粗大に析出し、析出密度が低下してしまうからである。好ましくは、４３０〜４８０℃の範囲である。
上記のようにして得た熱延板は、通常公知の条件で、熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延し、その後、再結晶させるための仕上焼鈍を施す。この際の熱延板焼鈍、仕上焼鈍温度は下記の範囲とする。
熱延板焼鈍温度：８００〜９００℃
熱延板焼鈍温度は、８００〜９００℃の範囲で行うのが好ましい。８００℃未満では、熱延板の再結晶が不十分でフェライト粒が展伸化し、一方、９００℃を超えると、ＦｅＴｉＰが再び溶解し、冷延板の仕上焼鈍の再結晶する前にフェライト粒界に析出してフェライト粒を展伸させてしまうためである。
熱延板焼鈍温度：８００〜９００℃
熱延板焼鈍温度は、８００〜９００℃の範囲で行うのが好ましい。８００℃未満では、熱延板の再結晶が不十分でフェライト粒が展伸化し、一方、９００℃を超えると、ＦｅＴｉＰが再び溶解し、冷延板の仕上焼鈍の再結晶する前にフェライト粒界に析出してフェライト粒を展伸させてしまうためである。
仕上焼鈍温度：８５０℃以上
冷間圧延後の仕上焼鈍温度は、８５０℃以上とする。８５０℃を下回ると、圧延方向に展伸した冷間圧延組織が残留し易くなり、かえりが大きくなる。また、再結晶が不十分となり、伸びも極端に低くなるからである。好ましくは、８７０〜９２０℃の範囲である。
冷間圧延後の仕上焼鈍温度は、８５０℃以上とする。８５０℃を下回ると、圧延方向に展伸した冷間圧延組織が残留し易くなり、かえりが大きくなる。また、再結晶が不十分となり、伸びも極端に低くなるからである。好ましくは、８７０〜９２０℃の範囲である。
仕上焼鈍後の冷延板は、そのまま製品としてもよいし、その後、必要に応じて、調質圧延を施してもよいし。このときの調質圧下率は０．５〜１．５％の範囲とするのが好ましい。
表１に示した成分組成を有するＮｏ．１〜２４の鋼を溶製し、鋼塊としたのち、表２に示した条件で熱間圧延し、板厚が４ｍｍの熱延板とした。この熱延板を８９０℃の連続焼鈍で熱延板焼鈍し、酸洗後、冷間圧延して板厚が１ｍｍの冷延板とした。次いで、上記冷延板を、表２に示した温度で仕上焼鈍し、冷延焼鈍板とした。上記のようにして得た冷延焼鈍板について、下記の試験に供した。
（１）引張試験
上記冷延焼鈍板から、引張方向が圧延方向と平行になるよう、ＪＩＳ１３号Ｂ試験片を採取して引張試験を行い、引張強さＴＳ、降伏比ＹＲおよび破断までの伸びＥｌを測定した。
（２）打ち抜き性の評価
上記冷延焼鈍板を、クリアランス１２％で、２０ｍｍφの穴を打ち抜き加工し、剪断面のかえりの高さを測定した。
（３）フェライト結晶粒径の測定
上記冷延焼鈍板の圧延方向に平行な板厚断面の板厚中央部を鏡面研磨し、王水で腐食して組織を現出し、ＪＩＳ Ｇ０５５２に規定された切断法で、フェライト粒のＡＳＴＭ公称粒径を測定した。粒径の測定は、実際の長さが８００μｍの線分を写真上に、板厚方向に５本、圧延方向に５本引き、これらの線分とフェライト粒界の交点を数え、この交点の数で、板厚方向の線分の総長を除し、板厚方向のフェライト粒界で切断された線分の平均長さを求め、同様にして、圧延方向の切断された線分の平均長さも求め、これらをさらに平均した値に１．１３を乗じてＡＳＴＭ公称粒径とした。
（４）ＦｅＴｉＰとしてのＰの測定
上記冷延焼鈍板を電解抽出してマトリックスを溶解し、０．２μｍφのフィルターを用いて、鋼中の析出物を濾過捕集した。この濾過捕集した残渣中のＰ量を定量分析し、その値を鋼中に析出したＦｅＴｉＰとしてのＰ量とした。
上記冷延焼鈍板から、引張方向が圧延方向と平行になるよう、ＪＩＳ１３号Ｂ試験片を採取して引張試験を行い、引張強さＴＳ、降伏比ＹＲおよび破断までの伸びＥｌを測定した。
（２）打ち抜き性の評価
上記冷延焼鈍板を、クリアランス１２％で、２０ｍｍφの穴を打ち抜き加工し、剪断面のかえりの高さを測定した。
（３）フェライト結晶粒径の測定
上記冷延焼鈍板の圧延方向に平行な板厚断面の板厚中央部を鏡面研磨し、王水で腐食して組織を現出し、ＪＩＳ Ｇ０５５２に規定された切断法で、フェライト粒のＡＳＴＭ公称粒径を測定した。粒径の測定は、実際の長さが８００μｍの線分を写真上に、板厚方向に５本、圧延方向に５本引き、これらの線分とフェライト粒界の交点を数え、この交点の数で、板厚方向の線分の総長を除し、板厚方向のフェライト粒界で切断された線分の平均長さを求め、同様にして、圧延方向の切断された線分の平均長さも求め、これらをさらに平均した値に１．１３を乗じてＡＳＴＭ公称粒径とした。
（４）ＦｅＴｉＰとしてのＰの測定
上記冷延焼鈍板を電解抽出してマトリックスを溶解し、０．２μｍφのフィルターを用いて、鋼中の析出物を濾過捕集した。この濾過捕集した残渣中のＰ量を定量分析し、その値を鋼中に析出したＦｅＴｉＰとしてのＰ量とした。
上記測定結果を、表２中に併記して示した。表１および２から、以下のことがわかる。
Ｎｏ．１〜４の鋼板は、Ｃ含有量を変化させた例であり、Ｃ含有量が本発明外であるＮｏ．４の鋼板は、かえりの高さが５０μｍを超えている。
また、Ｎｏ．５〜９の鋼板は、Ｐ含有量を変化させた例であり、Ｐ含有量の低いＮｏ．５では、ＦｅＴｉＰの析出量が少ないため、かえりが大きい。
Ｎｏ．１０〜１４の鋼板は、Ｔｉ含有量を変化させた例であり、Ｔｉ含有量の低いＮｏ．１０は、ＦｅＴｉＰの析出量が少なく、かえりが大きい。また、Ｔｉ含有量の高いＮｏ．１４の鋼板は、フェライト粒が粗大化して展伸し、かえりが大きくなっている。
Ｎｏ．１５〜１９の鋼板は、成分組成が本発明に適合する鋼の熱間圧延において、仕上圧延終了温度を変化させた例であり、仕上温度が低いＮｏ．１５，１６の鋼板は、フェライト粒が展伸して粗大化しており、かえりが大きい。
Ｎｏ．２０〜２４の鋼板は、成分組成が本発明に適合する鋼の熱間圧延において、巻取温度を変化させた例であり、Ｎｏ．２０，２１の鋼板は、巻取温度が低くフェライト粒が展伸しており、降伏比も低いため、かえりが大きい。また、Ｎｏ．２４の鋼板は、巻取温度が高いため、フェライト粒が展伸し、また、降伏比も低いため、かえりが大きい。
これに対して、成分組成が本発明の範囲内である鋼を本発明の製造方法に従って製造した鋼板（Ｎｏ．１〜３、６〜９、１１〜１３、１７〜１９、２２および２３）は、いずれもかえり高さが５０μｍ以下と良好である。
Ｎｏ．１〜４の鋼板は、Ｃ含有量を変化させた例であり、Ｃ含有量が本発明外であるＮｏ．４の鋼板は、かえりの高さが５０μｍを超えている。
また、Ｎｏ．５〜９の鋼板は、Ｐ含有量を変化させた例であり、Ｐ含有量の低いＮｏ．５では、ＦｅＴｉＰの析出量が少ないため、かえりが大きい。
Ｎｏ．１０〜１４の鋼板は、Ｔｉ含有量を変化させた例であり、Ｔｉ含有量の低いＮｏ．１０は、ＦｅＴｉＰの析出量が少なく、かえりが大きい。また、Ｔｉ含有量の高いＮｏ．１４の鋼板は、フェライト粒が粗大化して展伸し、かえりが大きくなっている。
Ｎｏ．１５〜１９の鋼板は、成分組成が本発明に適合する鋼の熱間圧延において、仕上圧延終了温度を変化させた例であり、仕上温度が低いＮｏ．１５，１６の鋼板は、フェライト粒が展伸して粗大化しており、かえりが大きい。
Ｎｏ．２０〜２４の鋼板は、成分組成が本発明に適合する鋼の熱間圧延において、巻取温度を変化させた例であり、Ｎｏ．２０，２１の鋼板は、巻取温度が低くフェライト粒が展伸しており、降伏比も低いため、かえりが大きい。また、Ｎｏ．２４の鋼板は、巻取温度が高いため、フェライト粒が展伸し、また、降伏比も低いため、かえりが大きい。
これに対して、成分組成が本発明の範囲内である鋼を本発明の製造方法に従って製造した鋼板（Ｎｏ．１〜３、６〜９、１１〜１３、１７〜１９、２２および２３）は、いずれもかえり高さが５０μｍ以下と良好である。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、耐食性に優れかつ打ち抜き加工時のかえりを小さくできるので、医療器具や貯水機の分野にも適用することができる。
Claims (2)
- Ｃ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．２０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０１５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０６ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：２０．５〜２３．５ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．３〜０．６ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．２０〜０．３５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、ＦｅＴｉＰとしてのＰが０．００５ｍａｓｓ％以上、フェライト粒径が３０μｍ以下、降伏比が０．６５以上である打ち抜き加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板。
- Ｃ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．２０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０１５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．０６ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０１２ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：２０．５〜２３．５ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．３〜０．６ｍａｓｓ％、Ｎｉ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．２０〜０．３５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを１１００℃以上に加熱後、仕上圧延終了温度を９００℃以上とする熱間圧延し、４００〜５５０℃で巻き取り、次いで、熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延したのち８５０℃以上の温度で仕上焼鈍する打ち抜き加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
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2007
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