JP2013001958A

JP2013001958A - 熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法

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Publication number: JP2013001958A
Application number: JP2011134224A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Hatano; 正治秦野; Eiichiro Ishimaru; 詠一朗石丸; Akihiko Takahashi; 明彦高橋
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2013-01-07
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: JP5745345B2

Abstract

【課題】レアメタルに頼らず、リサイクルした鉄源中のＳｎを利用して、一般耐久消費材への適用が可能な省合金型の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．０５％、Ｓ：０．０００１〜０．０１％、Ｃｒ：１１．０〜１３．０％、Ｎ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．０００１〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板において、式（２）で定義するγｐが式（１）を満たすことを特徴とする。１０≦γｐ≦６５(1) γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−５２Ａｌ−６９Ｓｎ＋１８９(2) ここで、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｓｎは、各元素の含有量。
【選択図】図１

Description

本発明は、フェライト系ステンレス鋼板、特に、熱間加工性と耐銹性に優れた省合金型のフェライト系ステンレス鋼板と、その製造方法に関する。

フェライト系ステンレス鋼板は、家電・厨房機器及び建築建材の内外装用として、幅広い分野で使用されている。これは、フェライト系ステンレス鋼板が、レアメタルであり、近年、価格高騰の著しいＮｉを多量に含有するオ−ステナイト系ステンレス鋼板に比べ、経済性に優れているからである。

Ｃｒを１１〜１３％程度含む低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼には、ＪＩＳ鋼種で、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＨ４０９、及び、Ｃ量を低減したＳＵＨ４０９Ｌなどがある。これらの低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼は、ステンレス鋼の中で最も低廉で、良好な加工性を備えているが、Ｃｒ量が少ないので、耐食性には限界があり、家電・厨房機器及び建築建材などの一般耐久消費材として必要な耐食性を備えていない。

そのため、一般耐久消費材としての用途には、Ｃｒを１４〜２０％程度を含む中Ｃｒフェライト系ステンレス鋼が広く使用されている。その中でも、Ｃｒを１７％程度含むＳＵＳ４３０が特に使用されている。

前記用途に用いる中Ｃｒフェライト系ステンレス鋼には、中性塩化物環境での孔食、発銹に対する耐食性が優れていることが要求される。通常、ＳＵＳ４３０の耐食性を改善するためにＣやＮを低減するが、ＳＵＳ４３０の他、ＣやＮを低減し、ＮｂやＴｉなどの安定化元素を添加した高純度フェライト系ステンレス鋼がある。

ＪＩＳ鋼種としては、ＳＵＳ４３０ＬＸがあり、ＳＵＳ４３０ＬＸの上位鋼種として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏなどを添加し、かつ、Ｃｒ量を増大したＳＵＳ４３０Ｊ１ＬやＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌなどがある。

Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉに加え、ステンレス鋼の主要元素であるＣｒは、レアメタルであり、価格変動に伴う経済性の問題を抱えている。それ故、これらレアメタルの使用に依存せずに、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼及びＳＵＳ４３０の耐食性を改善して、用途を拡大することが課題となる。

省資源及び経済性の観点から上記課題を解決するため、微量のＳｎやＳｂを添加して、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼の耐粒界腐食性を改善する検討がなされている。

特許文献１には、Ｃ：０．００１〜０．３０％、Ｎ：０．００１〜０．０５０％、Ｃｒ：１０．０〜３０．０％、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｎｉ：１．０％以下、Ｏ：０．０１０％以下を含有し、Ｓｎ：０．００５〜０．１０％、Ｓｂ：０．００５〜０．１０％の１種又は２種を含有する表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼が開示されている。このステンレス鋼におけるＳｎ及びＳｂの量は、実質的には０．０５％未満である。

特許文献２には、Ｃ：０．０３〜０．２５％、Ｓｉ：０．２５〜０．６％、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１１〜１５．５％、Ｎｉ：０．６％以下、Ｃｕ：０．８％以下、Ｍｏ：０．０５％以下、Ｓｎ：０．０３〜０．１５％、Ｖ：０．１％以下、Ａｌ：０．０３％以下、Ｎ：０．０１〜０．０８％を含有し、３００〜６００Ｈｖの高硬度を特徴とした耐食性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼が開示されている。

特許文献３〜５には、Ｍｇの微量添加を前提として、非金属介在物の制御と耐食性改善に効果がある、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｙ、Ｌａ、ＨｆのレアメタルやＳｎを微量添加した、耐食性、表面特性、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。

特許文献３及び５に記載のフェライト系ステンレス鋼は、Ｃ、Ｎを低減し、ＴｉやＮｂなどの安定化元素を添加した高純度フェライト系ステンレス鋼である。特許文献４に記載のフェライト系ステンレス鋼は、Ｍｇ：１２〜６０ｐｐｍ、Ｃ：０．０３９〜０．１％、Ｎ：０．０００２〜０．０５％の高Ｍｇ含有フェライト系ステンレス鋼である。

これまで、本発明者らは、省資源及び経済性の観点から、ＣｒやＭｏの添加によらず、Ｓｎの添加により耐銹性や加工性を改善した高純度フェライト系ステンレス鋼を開示している。Ｓｎは、Ｃｕとともに、鉄鋼材料において代表的なトランプエレメントであるので、リサイクルした鉄源をＳｎ源として有効に利用できる。

特許文献６及び７には、Ｃｒ：１３〜２２％、Ｓｎ：０．００１〜１％で、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐを低減し、必要に応じて、ＴｉやＮｂの安定化元素を添加した高純度フェライト系ステンレス鋼が開示されている。

特開平１１−９２８７２号公報特開２０１０−２１５９９５公報特開２００１−１１５８２号公報特開２００１−２８８５４３号公報特開２００１−２９４９９１号公報特開２００９−１７４０３６号公報特開２０１０−１５９４８７号公報

Metal Treatment、（1964）、ｐ.230、245 エコマテリアルとしてのステンレス鋼とリサイクル、日本鉄鋼協会材料と組織の特性部会、2000年10月2日発行、9頁

これまで、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼において、レアメタルに頼らずに、ＳｎやＭｇの微量添加で耐食性を改善することが検討されているが、検討対象は、その添加量が０．０５％未満のフェライト系ステンレス鋼に限られていた。それ故、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼は、一般耐久消費材に適用し得る耐食性を備えるまでに至っていない。

Ｓｎの添加効果は、Ｈｖ３００以上のマルテンサイト系ステンレス鋼や、ＣやＮを低減した高純度フェライト系ステンレス鋼で発現するが、用途の拡大を図るのに充分な耐食性は得られていない。

そこで、本発明は、レアメタルに頼ることなく，リサイクルした鉄源から有効利用が期待できるＳｎに着眼し、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼の耐食性を改善して、一般耐久消費材への適用が可能な省合金型のフェライト系ステンレス鋼板を提供することを目的とする。

本発明者らは、Ｓｎを添加して、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼の耐食性を改善するにあたり、熱間加工性の改善が製造上の課題となることを見いだした。非特許文献２には、Ｓｎはステンレス鋼の熱間加工性を阻害し、オーステナイト系ステンレス鋼においてはＳｎ＜０．０１％と低く抑えることが開示されているが、Ｓｎを添加したフェライト系ステンレス鋼ついては具体的な開示がなく、これまで課題として認識されていない。

本発明者らは、前記課題を解決するため、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼において、耐銹性と、Ｓｎ添加で製造上の課題となる熱間加工性に着眼して鋭意研究し、下記（ａ）〜（ｄ）の知見を得るに至った。

（ａ）Ｓｎは、高純度フェライト系ステンレス鋼の耐銹性の向上に有効な元素であるが、高純度フェライト系ステンレス鋼に限らす、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼及び中Ｃｒフェライト系ステンレス鋼においても、微量のＳｎ添加で耐銹性が向上し、かつ、下記式で定義するγｐを１０≦γｐ≦６５に調整すると、良好な熱間加工性を得ることができる。なお、下記式の技術的意味については後述する。

γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−５２Ａｌ−６９Ｓｎ＋１８９
γｐは、非特許文献１で開示されている、１１００℃加熱時に生成するオーステナイト量の最大値を表す指標である。

（ｂ）熱間加工性は、ＣやＮを低減して高温での変形抵抗を下げるか、又は、Ｍｇ、Ｂ、Ｃａなどを微量添加して粒界強度を高めることで改善できる。

（ｃ）また、熱間加工性は、スラブ加熱温度と熱延終了温度を高くして高温での変形抵抗を小さくすることで改善できる。

（ｄ）耐銹性は、Ｎｂ、Ｔｉの安定化元素を添加するか、又は、リサクルした鉄源からＮｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖなどが混入することで改善できる。

本発明は、上記（ａ）〜（ｄ）の知見に基づいてなされたもので、その要旨は、以下の通りである。

（１）質量％で、Ｃ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．０５％、Ｓ：０．０００１〜０．０１％、Ｃｒ：１１．０〜１３．０％、Ｎ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．０００１〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板において、下記式（２）で定義するγｐが、下記式（１）を満たすことを特徴とする熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
１０≦γｐ≦６５・・・（１）
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−５２Ａｌ−６９Ｓｎ＋１８９・・・（２）
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｓｎは、各元素の含有量。

（２）前記式（１）に替え、下記式（１’）を満たすことを特徴とする前記（１）に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
１５≦γｐ≦５５・・・（１’）

（３）前記フェライト系ステンレス鋼板が、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．００５％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｃａ：０．００５％以下、Ｌａ：０．１％以下、Ｙ：０．１％以下、Ｈｆ：０．１％以下、ＲＥＭ：０．１％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

（４）前記フェライト系ステンレス鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．３％以下、Ｔｉ：０．３％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｃｏ：０．５％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の成分組成を有するステンレス鋼スラブを１１００〜１３００℃に加熱して熱間圧延に供し、熱間圧延終了後の鋼板を７００〜１０００℃で巻き取ることを特徴とする熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

（６）前記熱間圧延終了後の鋼板に、焼鈍を施さないか、又は、７００〜１０００℃で連続焼鈍又は箱焼鈍を施すことを特徴とする前記（５）に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

本発明によれば、レアメタルに頼らずに、リサイクルした鉄源中のＳｎを有効に利用して、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼の耐食性を改善して、一般耐久消費材への適用が可能な省合金型のフェライト系ステンレス鋼板を提供することができる。

γｐと熱間加工性の関係を示す図である。

以下、本発明について説明する。

本発明の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板（以下「本発明鋼板」ということがある。）は、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．０５％、Ｓ：０．０００１〜０．０１％、Ｃｒ：１１．０〜１３．０％、Ｎ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．０００１〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板において、下記式（２）で定義するγｐが、下記式（１）を満たすことを特徴とする。

１０≦γｐ≦６５・・・（１）
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−５２Ａｌ−６９Ｓｎ＋１８９・・・（２）
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｓｎは、各元素の含有量である。

（Ｉ）本発明鋼板の成分組成を限定する理由を、まず説明する。以下、「％」は「質量％」を意味する。

Ｃは、熱間加工性と耐銹性の劣化させる元素である。熱間加工性と耐銹性の劣化を抑制するため、上限を０．３％とする。過度の低減は精錬コストの増加に繋がるので、下限を０．００１％とする。好ましくは、製造性や耐銹性を考慮して０．０１〜０．１％とする。より好ましくは０．０２〜０．０７％である。

Ｓｉは、脱酸元素として有効であり、かつ、耐銹性を高める元素である。添加効果を得るため、０．０１％以上を添加する。過度な添加は靭性や加工性の低下を招くので、上限を１．０％とする。好ましくは、添加効果と製造性を考慮して０．１〜０．６％とする。より好ましくは０．１５〜０．５％である。

Ｍｎは、硫化物を形成して、耐銹性を阻害する元素である。耐銹性の低下を抑制するため、上限を２．０％とする。過度の低減は精錬コストの増加に繋がるので、下限を０．０１％とする。好ましくは、耐銹性と製造性を考慮して０．０５〜０．６％とする。より好ましくは０．１５〜０．５％である。

Ｐは、製造性や溶接性を阻害する元素である。製造性や溶接性の低下を抑制するため、上限を０．０５％とする。過度の低減は精錬コストの増加に繋がるので、下限を０．００５％とする。好ましくは、製造コストを考慮して０．０１〜０．０４％とする。より好ましくは０．０１〜０．０３％である。

Ｓは、熱間加工性や耐銹性を劣化させる元素である。熱間加工性や耐銹性の劣化を抑制するため、上限を０．０２％とする。過度の低減は精錬コストの増加に繋がるので、下限を０．０００１％とする。好ましくは、耐銹性や製造コストを考慮して０．０００２〜０．０１％とする。より好ましくは０．０００５〜０．００５％である。

Ｃｒは、Ｓｎを添加した本発明鋼板の耐銹性を高めるのに必須の元素である。耐銹性向上作用を得るため、１１．０％以上を添加する。上限は、製造性と耐食性の観点から１３．０％とする。性能と合金コストを考慮すると、１２．０〜１３．０％が好ましい。

Ｎは、Ｃと同様に耐銹性を劣化させる元素である。耐銹性の劣化を抑制するため、上限を０．１％とする。過度の低減は精錬コストの増加に繋がるので、下限を０．００１％とする。好ましくは、耐銹性や製造コストを考慮して０．０１〜０．０５％とする。より好ましくは０．０１〜０．０３％である。

Ａｌは、Ｓｉと同様に脱酸に有効で、かつ、耐銹性を高める元素である。添加効果を得るため、０．０００１％以上を添加する。過度の添加は靭性や溶接性の低下を招くので、上限を１．０％とする。好ましくは、添加効果と製造性を考慮して０．００１〜０．５％とする。より好ましくは０．００５〜０．１％である。

Ｓｎは、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等のレアメタルに頼ることなく、目標とする耐銹性を確保するのに必須の元素である。また，Ｓｎは、フェラト形成元素として作用し、γｐを小さくするとともに，接種効果により、凝固組織を微細化する元素である。そのため，従来、γｐが小さい時に発生する鋼塊の置き割れは、Ｓｎ添加による凝固組織の微細化で改善できる。

本発明鋼板においては、目標とする耐銹性を得るため、０．０５％以上を添加する。上限は、製造性の観点から１．０％とする。ＳＵＳ４３０と比較した経済性から、好ましくは０．１０超〜０．６％とする。性能と合金コストを考慮すると、０．１０超〜０．３％がより好ましい。

Ｍｇ、Ｂ、Ｃａは、鋼の清浄度又は粒界強度を高め、Ｓｎ添加鋼の熱間加工性を改善するのに有効な元素である。必要に応じて、いずれも０．０００１％以上添加するが、０．００５％を超えると、製造性が低下するので、いずれも、上限を０．００５％とする。好ましくは、効果と製造性を考慮して０．０００３〜０．００３％とする。

Ｌａ、Ｙ、Ｈｆ、ＲＥＭは、熱間加工性や鋼の清浄度を高め、耐銹性や熱間加工性を著しく向上させる元素である。必要に応じて、いずれも０．００１％以上添加するが、過度の添加は、合金コストの上昇と製造性の低下に繋がるので、いずれも、上限を０．１％とする。好ましくは、添加効果、経済性、及び、製造性を考慮して、１種又は２種以上の合計で０．００１〜０．０５％とする。

ＮｂとＴｉは、Ｃ、Ｎを固定する安定化作用により、耐銹性を向上させる元素である。必要に応じて、いずれも０．０１％以上添加するが、過度の添加は、合金コストの上昇や再結晶温度上昇に伴う製造性の低下に繋がるので、いずれも、上限を０．３％とする。好ましくは、添加効果、合金コスト、及び、製造性を考慮して、Ｎｂ、Ｔｉの１種又は２種の合計で０．０２〜０．２％とする。

Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｏは、Ｓｎとの相乗効果で耐銹性を高める元素である。必要に応じて添加するが、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏは、いずれも０．１％以上を添加し、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｏは、いずれも０．０１％以上を添加する。過度の添加は、合金コストの上昇や製造性の低下に繋がるので、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖは、上限を１．０％とし、Ｚｒ、Ｃｏは、上限を０．５％とする。

（II）次に、式（２）で定義するγｐと、Ｓｎ添加鋼の熱間加工性を確保するため、γｐの範囲を限定する式（１）について説明する。γｐは、１１００℃に加熱した時に生成するオーステナイト量の最大値を示す指標である。本発明者らは、Ｓｎの添加効果を実験的に求め、非特許文献１に記載されているγ相の最大相分率を推定する経験式に、Ｓｎの項「−６９Ｓｎ」を新たに加え、下記式を得た。

γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−５２Ａｌ−６９Ｓｎ＋１８９
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｓｎは、各元素の含有量である。

本発明者らが実施した実験とその結果、及び、推察される作用機構について説明する。０．２％のＳｎを含有する１１〜１３％Ｃｒ鋼を、５０ｋｇ、真空中で溶解し、鋳造した鋼塊から４２ｍｍ厚のブロック試験片を作製し、１カ月間放置した後、熱間圧延実験を行った。

熱間圧延実験においては、ブロック試験片を１１２０℃に加熱し、総圧下率８８％（８パス）、仕上げ温度７００〜９００℃で、５ｍｍ厚の熱延板を製造し、熱延板の両サイドで耳割れ発生の有無を調査し、熱間加工性の良否を判定した。

耳割れは、γｐの上昇に伴い発生し、１３％Ｃｒを境に、１３％以下では、上限値が上昇した。熱間加工割れは、フェライト相と高温で生成するオーステナイト相との相境界で発生する頻度が高い。このことは、Ｓｎの溶解度が小さいオーステナイト相が生成することで、Ｓｎが、フェライト相側へ吐き出される過程で、オーステナイト／フェライトの結晶粒界に偏析し、粒界強度が低下しと推定される。

Ｃｒ量が少ない場合、高温での変形抵抗が小さいので、γｐの上限値が上昇したと考えられる。他方、γｐが小さくなると、鋼塊の置き割れが助長される。Ｓｎは、フェライト形成元素であるとともに，接種効果により、凝固組織を微細化する元素である。そのため、従来、γｐが小さい時に発生する鋼塊の置き割れは、Ｓｎ添加による凝固組織の微細化で改善できる。

また、Ｓｎのフェライト形成元素としての寄与は、Ｃｒとの比較で、微量添加にも拘らず大きい。本発明者らは、実験で行った組織観察から、１１００℃でのフェライト形成能は、Ｃｒの６倍と決定し、係数を「−６９（＝−１１．５×６）」と決定した。

さらに、０．２％Ｓｎ添加鋼で冷延焼鈍板を作製し、ＳＵＳ４１０Ｌ（１２％Ｃｒ）とＳＵＳ４３０（１７％Ｃｒ）を比較材とし、ＪＩＳＺ２３７１に準拠して、３５℃、５％ＮａＣｌ水溶液による塩水噴霧試験を行い、耐銹性を評価した。評価面は、湿式ペーパー＃６００で研磨して仕上げ、噴霧時間は４８時間とした。

ＳＵＳ４１０Ｌは、評価面で発銹し、Ｓｎ添加の１１〜１３％Ｃｒ鋼は、ＳＵＳ４３０と同様に発銹しなかった。その結果、Ｓｎ添加による耐銹性の向上効果を確認することができた。

本発明鋼板では、所要の熱間加工性を確保するため、上記式（２）で定義するγｐを、下記式（１）で限定する。
１０≦γｐ≦６５・・・（１）

上記式（１）で示すように、目標とする熱間加工性は、Ｃｒが１３．０％以下の場合、γｐ６５以下で確保できる。なお、目標とする熱間加工性は、前述した熱間圧延実験で耳割れが発生しないことを意味する。

熱間加工性は、γｐの低下に伴い向上する。しかし、γｐが過度に小さくなると、置き割れ感受性が高くなり、置き割れに起因する熱間加工割れが誘発される。それ故、γｐの下限は、Ｃｒ：１３．０％以下で１０とする。製造性を考慮すると、好ましい範囲は、Ｃｒ：１３．０％以下の場合、１５≦γｐ≦５５である。

（III）本発明鋼板の製造方法における条件を限定する理由について説明する。

熱間圧延に供するステンレス鋼スラブの加熱温度は、熱間加工割れを誘発するオーステナイト相の生成を抑制し、熱間圧延時の変形抵抗を低下させるために１１００℃以上とする。加熱温度を過度に高くすると、結晶粒の粗大化により表面性状が劣化するし、また、加熱時のスラブ形状が悪化する恐れがあるので、上限は１３００℃とする。熱間加工性と製造性の観点から、好ましくは１１５０〜１２５０℃である。

熱間圧延後の鋼板を巻き取る温度は、熱間加工性の観点から、加熱温度を高くするために７００℃以上とする。７００℃未満の場合、巻取り時の表面割れやコイルの形状不良を誘発する恐れがある。過度に巻取り温度を高くすると、内部酸化物の生成や粒界酸化を助長して、表面性状が低下するので、上限は１０００℃とする。熱間加工性と製造性の観点から、好ましくは７００〜９００℃である。

熱間圧延後、焼鈍を実施するか、又は、省略して、１回の冷間圧延又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を実施する。熱延鋼板の焼鈍は、再結晶を促進する７００℃以上で、連続焼鈍又はバッチ式の箱焼鈍で行う。過度に焼鈍温度を高くすると、表面性状と酸洗脱スケール性の低下を招くので、上限は１０００℃とする。表面性状の観点から、好ましくは７００〜９００℃である。

冷間圧延後の仕上げ焼鈍は、酸化性雰囲気中又は還元性雰囲気中で行う。焼鈍温度は、再結晶、表面性状、脱スケール性を考慮すると、７００〜９００℃が好ましい。酸洗方法は特に限定するものではなく、工業的に常用されている方法でよい。例えば、アルカリソルトバス浸漬＋電解酸洗＋硝弗酸浸漬を行ってもよいし、電解酸洗は、中性塩電解や硝酸電解等を行う。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
表１に示す成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼を、１５０ｋｇ、真空中で溶製し、鋼塊を１０００〜１３００℃に加熱して熱間圧延に供し、５００〜７００℃で巻き取り、板厚３．０〜６．０ｍｍの熱延鋼板を製造した。

熱延鋼板に、箱焼鈍又は連続焼鈍を模擬して焼鈍を施し、又は、焼鈍を省略して、１回又は中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施し、板厚０．４〜０．８ｍｍの冷延鋼板を製造した。冷延鋼板には、再結晶が完了する温度７８０〜９００℃で、仕上げ焼鈍を施した。仕上げ焼鈍は、酸化性雰囲気焼鈍又は光輝焼鈍を行った。比較鋼は、ＳＵＳ４１０Ｌ（１２Ｃｒ）、ＳＵＳ４３０（１７Ｃｒ）を使用した。

熱間加工性は、熱延板の耳割れ発生の有無を調査して評価した。耳割れが全く発生しないものを「○」、鋼板の端面から表面に及ぶ耳割れが発生したものを「×」、耳割れが鋼板表面に及ばないものを「△」とした。

耐銹性は、ＪＩＳＺ２３７１に準拠する塩水噴霧試験を行って評価した。試験条件は、評価面を湿式ペーパー＃６００で研磨して仕上げ、噴霧時間を４８時間とした。比較鋼の発銹程度は、ＳＵＳ４１０Ｌで“評価面から発銹”、ＳＵＳ４３０で“発銹なし”となった。そこで、評価指標は、ＳＵＳ４３０と同等の“発銹なし”を「○」とし、“発銹有り”を「×」とした。

さらに、８０℃、０．５％ＮａＣｌ水溶液中に１６８時間浸漬する浸漬試験を行い、耐銹性を評価した。試験片は、全面を湿式ペーパー＃６００で研磨して仕上げた。比較鋼の発銹程度は、ＳＵＳ４１０Ｌで“全面発銹”と“穴あき”となり、ＳＵＳ４３０で“全面発銹”となった。そこで、評価指標は、ＳＵＳ４３０と同等の発銹を「○」とした。ＳＵＳ４１０Ｌ相当の発銹と穴あきを示したものは「×」とした。

表２に、製造条件と試験結果をまとめて示す。

表２において、試験番号１〜３、７〜２６は、本発明で規定する成分組成及びγｐと、製造条件を満足するフェライト系ステンレス鋼板に係る試験例である。これらの鋼板においては、目標とする熱間加工性と、ＳＵＳ４３０と同等の耐銹性が得られている。

試験番号４〜６は、本発明で規定する成分組成及びγｐを有するが、本発明で規定する製造条件から外れるフェライト系ステンレス鋼板に係る試験例である。これらの鋼板においては、耳割れを抑止できなかったが、目標とする熱間加工性は得られている。

試験番号２７〜３２は、成分組成及びγｐが、本発明で規定する成分組成及びγｐから外れるフェライト系ステンレス鋼板に係る試験例である。これらの鋼板においては、目標とする熱間加工性と耐銹性の両方又は片方が得られていない。

試験番号３３〜３５は、本発明で規定する成分組成を有するが、γｐが本発明で規定するγｐの範囲から外れフェライト系ステンレス鋼板に係る試験例である。これらの鋼板においては、目標とする耐銹性が得られているが、目標とする熱間加工性が得られていない。ここで、試験番号３３は、γｐが小さいため、置き割れに起因する割れが熱間加工により顕在化した試験例である。

試験番号３６及び３７は、それぞれ、ＳＵＳ４１０Ｌ及びＳＵＳ４３０に係る参考例である。

ここで、図１に、γｐと熱間加工性の関係を示す。図１から、Ｓｎ添加鋼において良好な熱間加工性を得るためには、γｐを１０〜６５、好ましくは１５〜５５に調整する必要があることが解る。

本発明によれば、レアメタルの使用に頼ることなく、リサイクルした鉄源中のＳｎを有効に利用して、低Ｃｒフェライト系ステンレス鋼の耐食性を改善して、一般耐久消費材への適用が可能な省合金型のフェライト系ステンレス鋼板を提供することができる。よって、本発明は、ステンレス鋼板製造及び利用産業において利用可能性が高いものである。

Claims

質量％で、Ｃ：０．００１〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．００５〜０．０５％、Ｓ：０．０００１〜０．０１％、Ｃｒ：１１．０〜１３．０％、Ｎ：０．００１〜０．１％、Ａｌ：０．０００１〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜１．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板において、下記式（２）で定義するγｐが、下記式（１）を満たすことを特徴とする熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
１０≦γｐ≦６５・・・（１）
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋７Ｍｎ＋９Ｃｕ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−５２Ａｌ−６９Ｓｎ＋１８９・・・（２）
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、及び、Ｓｎは、各元素の含有量
前記式（１）に替え、下記式（１’）を満たすことを特徴とする前記（１）に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
１５≦γｐ≦５５・・・（１’）
前記フェライト系ステンレス鋼板が、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．００５％以下、Ｂ：０．００５％以下、Ｃａ：０．００５％以下、Ｌａ：０．１％以下、Ｙ：０．１％以下、Ｈｆ：０．１％以下、ＲＥＭ：０．１％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
前記フェライト系ステンレス鋼板が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．３％以下、Ｔｉ：０．３％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｃｏ：０．５％以下の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の成分組成を有するステンレス鋼スラブを、１１００〜１３００℃に加熱して熱間圧延に供し、熱間圧延終了後の鋼板を７００〜１０００℃で巻き取ることを特徴とする熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
前記熱間圧延終了後の鋼板に、焼鈍を施さないか、又は、７００〜１０００℃で連続焼鈍又は箱焼鈍を施すことを特徴とする請求項５に記載の熱間加工性と耐銹性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。