JP2009299116A

JP2009299116A - 深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法

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Publication number: JP2009299116A
Application number: JP2008153624A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sagawa; 孝寒川; Hiroki Ota; 裕樹太田; Takumi Ugi; 工宇城
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2028-06-12
Also published as: JP5233428B2

Abstract

【課題】深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】質量%で、C:0.015%以下、Si:0.3%以下、Mn:0.40%以下、P:0.04%以下、S:0.008%以下、Al:0.08%以下、N:0.015%以下、Cr:20.5〜23.5%、Cu:0.3〜0.7%、Ti:0.2〜0.4%、Ni:0.5%以下、Nb:0.01%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、平均フェライト結晶粒径が40μm以下であり、圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合S_<111>が20%以上であることを特徴とする深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【選択図】なし

Description

本発明は、フェライト系ステンレス鋼板、特に、深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。

フェライト系ステンレス鋼板は、オ−ステナイト系ステンレス鋼板に比較して安価で耐食性に優れているので、建築材料、輸送機器、家庭電化製品、厨房機器などの用途に使用されている。しかし、フェライト系ステンレス鋼板は、オ−ステナイト系ステンレス鋼板に比較して伸び性に乏しく、加工性に劣るため、その用途は表面光沢の重視される部材に限られる場合が多かった。最近、安価であることから、加工性を向上させてその用途拡大を図る検討が積極的に進められている。例えば、特許文献1には、質量%で、C:0.0005〜0.08%、Si:0.01〜1.0%、Mn:0.01〜1.0%、P:0.04%未満、S:0.0001〜0.01%、Cr:10〜25%、Ti:0.01〜0.8%、Al:0.005〜0.1%、N:0.0005〜0.08%、Mg:0.0005〜0.010%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物よりなるフェライト系ステンレス鋼があって、最大径が0.05〜2.0μmのMg系介在物が20個/mm²以上の密度で存在し、かつ該Mg系介在物を覆ってTiNが存在していることを特徴とするリジング特性及び溶接部の加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
特開2000-192199号公報

しかしながら、特許文献1に記載のフェライト系ステンレス鋼では、優れた深絞り性が得られず、その用途拡大の障害になっている。

本発明は、深絞り性に優れた、すなわちその指標であるr値が1.65以上のフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、r値が1.65以上のフェライト系ステンレス鋼板について鋭意検討した結果、以下のことを見出した。

i) 平均フェライト結晶粒径を40μm以下とし、圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合S_<111>を20%以上とすれば、r値が1.65以上の優れた深絞り性が得られる。

ii) こうした組織制御は、熱間圧延後の熱延板焼鈍により行える。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、質量%で、C:0.015%以下、Si:0.3%以下、Mn:0.40%以下、P:0.04%以下、S:0.008%以下、Al:0.08%以下、N:0.015%以下、Cr:20.5〜23.5%、Cu:0.3〜0.7%、Ti:0.2〜0.4%、Ni:0.5%以下、Nb:0.01%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、平均フェライト結晶粒径が40μm以下であり、圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合S_<111>が20%以上であることを特徴とする深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供する。

本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、例えば、上記組成を有するスラブを、熱間圧延後、700〜850℃の温度範囲で180秒以下保持する熱延板焼鈍を施し、冷間圧延後、850℃以上の温度範囲で冷延板焼鈍を施す方法により製造できる。

本発明により、r値が1.65以上の優れた深絞り性を有するフェライト系ステンレス鋼板を製造できるようになった。また、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、耐食性にも極めて優れ、r値の面内異方性も小さいので、医療器具や貯水機の分野にも適用可能である。

以下に、本発明であるフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法の詳細を説明する。

1) 組成(以下の成分含有量の単位を示す「%」は、「質量%」を表す。)
C:0.015%以下
Cは、強度を高める元素であるが、その量が0.015%を超えると、延性が低下して、加工性が劣化する。したがって、C量は0.015%以下とする。

Si:0.3%以下
Siは、鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられるが、その量が0.3%を超えると、硬質化して、延性が低下する。したがって、Si量は0.3%以下とする。

Mn:0.40%以下
Mnは、鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられるが、その量が0.40%を超えると、硫化物として析出し、耐食性を著しく劣化させる。したがって、Mn量は0.40%以下とするが、少ないほど好ましい。

P:0.04%以下
P量が0.04%を超えると、フェライト粒界へ偏析し、脆性破壊を誘起するとともに、硬質化させ、延性を低下させる。したがって、P量は0.04%以下とする。

S:0.008%以下
S量が0.008%を超えると、耐食性および加工性を著しく低下させる。したがって、S量は0.008%以下とする。

Al:0.08%以下
Alは、鋼の溶製段階で脱酸剤として用いられるが、その量が0.08%を超えると、非金属介在物の増加により表面疵を発生させるとともに、加工性を劣化させる。したがって、Al量は0.08%以下とする。

N:0.015%以下
N量が0.015%を超えると、硬質化して、延性が低下する。したがって、N量は0.015%以下とする。

Cr:20.5〜23.5%
Crは、鋼板表面に不動態皮膜を形成して耐食性を高める元素である。一般的なフェライト系ステンレス鋼(例えばSUS430など)では、Cr量は18%程度含有されるが、本発明ではより優れた耐食性を得るために、その量を20.5%以上としている。一方、Cr量が23.5%を超えると、靭性が低下するほか、硬質化して、加工性が劣化する。したがって、Cr量は20.5〜23.5%とする。

Cu:0.3〜0.7%
Cuは、アノード反応による地鉄の溶解を低減する作用を有するが、その量が0.3%未満では、こうした効果が得られない。一方、Cu量が0.7%を超えると、CuSが析出し、加工性を劣化させる。したがって、Cu量は0.3〜0.7%とする。

Ti:0.2〜0.4%
Tiは、固溶C、Nを炭窒化物として析出させ、耐食性や深絞り性を向上させる効果を有する。こうした効果を得るには、Ti量を0.2%以上とする必要がある。一方、Ti量が0.4%を超えると、靭性を低下させる。したがって、Ti量は0.2〜0.4%とする。

Ni:0.5%以下
Niは、耐食性を向上させる元素であるが、その量が0.5%を超えると、硬質化させ、延性を低下させる。したがって、Ni量は0.5%以下とする。

Nb:0.01%以下
Nbが0.01%を超えると、再結晶温度を上昇させるため、高速冷延板焼鈍ラインでは十分に再結晶させることが困難となる。したがって、Nb量は0.01%以下とする。

残部はFeおよび不可避的不純物であるが、不可避的不純物の量は可能な限り低減することが好ましい。例えば、B:0.001%以下、Mo:0.1%以下、V:0.05%以下、Mg:0.01%以下、Ca:0.01%以下とすることが好ましい。

2) 組織
2.1) 平均フェライト結晶粒径:40μm以下
高温で冷延板焼鈍すれば、フェライト結晶粒は成長し、高r値化を可能にする。しかし、平均フェライト結晶粒径が40μmを超えると、加工時にオレンジピールと呼ばれる肌荒れが生じ、外観を悪化させる。そのため、平均フェライト結晶粒径は40μm以下、好ましくは30μm以下とする。

ここで、平均フェライト結晶粒径は、圧延方向と板厚方向がつくる断面を鏡面研磨後、王水でエッチングし、光学顕微鏡で観察し、JIS G 0522に定める切断法にしたがって、板厚1/2、1/4、1/6の位置の各々4点で求めた粒径の平均値である。

2.2) 圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合S_<111>:20%以上
一般に、圧延面に平行に{111}結晶面を有する、すなわち圧延面に垂直に<111>結晶軸を有するフェライト結晶粒が多いほど高いr値が得られ、深絞り性にとっては有利である。本発明者らが、詳細に検討したところ、圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合S_<111>を20%以上、好ましくは25%以上にすると、r値が1.65以上となり、優れた深絞り性が得られることが明らかになった。

ここで、S_<111>は、圧延方向と板厚方向がつくる断面を鏡面研磨後、王水でエッチングし、光学顕微鏡で観察し、最表層部の約50μmを除く圧延方向800μmの領域を、EBSP(Electron Back Scattering Pattern)法により結晶方位解析を行って算出した{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合である。

3) 製造条件
上述したように、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、例えば、本発明の範囲内にある組成を有するスラブを、熱間圧延後、700〜850℃の温度範囲で180秒以下保持する熱延板焼鈍を施し、冷間圧延後、850℃以上の温度範囲で冷延板焼鈍を施す方法により製造できる。

熱延板焼鈍：700〜850℃で180秒以下
本発明の組成を有する熱間圧延後の鋼板は硬質のため、冷間圧延時の負荷の増大を招く。そのため、700℃以上の温度で熱延板焼鈍を施す必要があるが、焼鈍温度が850℃を超えたり、焼鈍時間が180秒を超えると、熱延板焼鈍後のフェライト結晶粒が粗大化し、冷延板焼鈍後に上記S_<111>を20%以上にすることができず、1.65以上のr値が得られないのみならず、冷延板焼鈍後の平均フェライト結晶粒径が40μmを超えやすくなる。したがって、熱延板焼鈍は700〜850℃の温度範囲で180秒以下の条件で行う必要がある。

冷延板焼鈍：850℃以上
冷延板焼鈍時の焼鈍温度が850℃未満だと、再結晶が阻害されたり、圧延方向に展伸したフェライト結晶粒が形成され、延性などの特性が劣化する。したがって、冷延板焼鈍は850℃以上の温度範囲で行う必要がある。

その他の条件は、従来のフェライト系ステンレス鋼板を製造する場合と同様な条件とすればよい。

なお、冷延板焼鈍後は、形状矯正や降伏点伸び除去のため、0.5〜1.5%の伸び率でスキンパス圧延を施すことが好ましい。

表1に示す本発明範囲内にある組成のフェライト系ステンレス鋼No.A、B、Cを溶製し、スラブとした後、スラブを1150℃に加熱し、仕上温度900℃にて熱間圧延を行い、巻取温度450℃で巻取って、板厚2.5mmの熱延板とした。この熱延板に、表2に示す条件で熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、冷間圧延を行って板厚0.8mmの冷延板とした。次いで、この冷延板に、表2に示す条件で冷延板焼鈍を施し、鋼板No.1〜14を作製した。そして、上記した方法により、平均フェライト結晶粒径とS_<111>を求めた。また、圧延方向、圧延方向に対して45°方向、圧延方向に対して90°方向に沿ってJIS 13号B引張試験片を採取し、これらの試験片に15%の引張歪を付与した後、JIS Z 2254の規定に準拠して平均r値とr値の面内異方性Δrを以下の式から算出した。
平均r値=(r₀+2r₄₅+r₉₀)/4
Δr=(r₀-2r₄₅+r₉₀)/2
ここで、r₀、_、r₄₅、r₉₀は、それぞれ圧延方向、圧延方向に対し45°方向、圧延方向に対し90°方向のr値である。

結果を表2に示す。本発明例である鋼板No.1、2、4、8、9、12、13では、いずれも1.65以上の高いr値が得られ、Δrも0.3以下と小さいことがわかる。したがって、本発明の鋼板は、深絞り加工に極めて適したフェライト系ステンレス鋼板といえる。

Claims

質量%で、C:0.015%以下、Si:0.3%以下、Mn:0.40%以下、P:0.04%以下、S:0.008%以下、Al:0.08%以下、N:0.015%以下、Cr:20.5〜23.5%、Cu:0.3〜0.7%、Ti:0.2〜0.4%、Ni:0.5%以下、Nb:0.01%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、平均フェライト結晶粒径が40μm以下であり、圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合S_<111>が20%以上であることを特徴とする深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
請求項1に記載の組成を有するスラブを、熱間圧延後、700〜850℃の温度範囲で180秒以下保持する熱延板焼鈍を施し、冷間圧延後、850℃以上の温度範囲で冷延板焼鈍を施すことを特徴とする深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。