JP2020111792A - 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】良好な曲げ加工性、表面性状、および耐リジング性の3点を兼ね備え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:0.020〜0.120%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、Ni:0.01〜0.60%、Cr:14.00〜19.00%、N:0.010〜0.050%、Al:0〜0.050%、Ti:0〜0.050%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Co:0〜0.10%、V:0〜0.20%であり、このうちAl:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%の群から選ばれる1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、γmax値が30〜55である化学組成のフェライト系ステンレス鋼板であって、鋼板表面の20度鏡面光沢度が900以上であり、圧延方向の破断伸びが28.0%以上である。【選択図】図1

Description

本発明は、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を成形加工すると、成形品の表面にリジングと呼ばれる縞模様が発生することがある。また、フェライト系ステンレス鋼板にAlまたはTiを添加することで曲げ加工性が向上できることが知られているが、AlおよびTiは、鋼板の表面に仕上げムラおよびヘゲ疵等を発生させる原因となり、表面性状を低下させる。これらは、フェライト系ステンレス鋼板の外観品質上の問題となる。
特許文献1には、フェライト系ステンレス鋼板の曲げ加工性を向上させるために、AlではなくSiおよびMoを添加する技術が開示されている。また、特許文献2に開示されたフェライト系ステンレス鋼板は、AlおよびTiを添加して曲げ加工性を向上させながら、熱延板焼鈍を施さないことで耐リジング性も向上させている。
また、特許文献3には、AlおよびTiを添加してフェライト系ステンレス鋼板の曲げ加工性を向上させながら、耐リジング性を向上させるために、フェライト結晶粒の方位をランダム化させる技術が開示されている。
特開2002−80941号公報 特開平10−280047号公報 特開2018−80386号公報
しかしながら、特許文献1のようなSiおよびMoの添加は、フェライト系ステンレス鋼板の製造コストを上昇させる。また、このような成分系のフェライト系ステンレス鋼板において、耐リジング性が改善可能な技術を提案するものではない。また、特許文献2および3には、フェライト系ステンレス鋼板の曲げ加工性および耐リジング性を向上させる技術は開示されているが、これらに加えて良好な表面性状を実現する技術は開示されていない。
本発明の一態様は、良好な曲げ加工性、表面性状、および耐リジング性の3点を兼ね備えた、AlおよびTiを含有する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。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼板は、質量%で、C:0.020〜0.120%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、Ni:0.01〜0.60%、Cr:14.00〜19.00%、N:0.010〜0.050%、Al:0〜0.050%、Ti:0〜0.050%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Co:0〜0.10%、V:0〜0.20%であり、このうちAl:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%の群から選ばれる1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、下記(1)式により定まるγmax値が30〜55である化学組成のフェライト系ステンレス鋼板であって、鋼板表面の20度鏡面光沢度が900以上であり、圧延方向の破断伸びが28.0%以上である。
γmax=420C−11.5Si+7Mn+23Ni−11.5Cr−12Mo+9Cu−49Ti−52Al+470N+189 (1)
ここで、(1)式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量が代入され、無添加の元素については0(ゼロ)が代入される。
本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼板は、Al:0.005〜0.030%を含有してもよい。
本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼板は、Ti:0.005〜0.030%を含有してもよい。
本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼板は、Alの含有量およびTiの含有量の総和が質量%で0.065%以下であってもよい。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、質量%で、C:0.020〜0.120%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、Ni:0.01〜0.60%、Cr:14.00〜19.00%、N:0.010〜0.050%、Al:0〜0.050%、Ti:0〜0.050%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Co:0〜0.10%、V:0〜0.20%であり、このうちAl:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%の群から選ばれる1種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、下記(1)式により定まるγmax値が30以上55以下である化学組成のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法であって、最終パスを含めた後半3パスにおける1回あたりの圧延率が40%以上である粗熱延工程と、圧延中の温度が前記ステンレス鋼板のAc点+30〜70℃に保持される仕上熱延工程と、圧延率が63%以上である仕上冷延工程と、をこの順で含み、前記仕上熱延工程と、前記仕上冷延工程との間で熱延板焼鈍を行わない。
γmax=420C−11.5Si+7Mn+23Ni−11.5Cr−12Mo+9Cu−49Ti−52Al+470N+189 (1)
ここで、(1)式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量が代入され、無添加の元素については0(ゼロ)が代入される。
本発明の一態様によれば、良好な曲げ加工性、表面性状、および耐リジング性の3点を兼ね備えた、AlおよびTiを含有するフェライト系ステンレス鋼板を提供することができる。
一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法を示す工程図である。 一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板の加工性を評価するための、密着曲げ加工の方法を模式的に示す図である。 一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板における、リジング指標の評価方法を模式的に示す図である。 本発明例および比較例に係るフェライト系ステンレス鋼板の化学組成を示す図である。 本発明例および比較例に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法と、各鋼板の特性評価結果との関係を示す図である。 本発明例および比較例に係るフェライト系ステンレス鋼板の加工性の評価結果を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A〜B」は、「A以上B以下」を意味する。
〔化学組成〕
以下、鋼の化学組成に関する「%」は特に断らない限り「質量%」を意味する。
Cは、オーステナイト生成元素であり、熱間圧延中のフェライト結晶粒粗大化防止のために有効である。検討の結果、本実施形態では0.020%以上のC含有量を必要とする。ただし、C含有量が多くなりすぎると加工性の低下を招く。C含有量は0.120%以下に制限される。0.100%未満であることがより好ましい。
Siは、脱酸作用を有する元素であるが、多量に含有すると加工性および靱性が低下する。一方、過度の低Si化は精錬コストの増大に繋がる。Si含有量は0.10〜1.00%とする。0.20〜0.70%の範囲に管理してもよい。
Mnは、オーステナイト生成元素であり、熱間圧延中のフェライト結晶粒粗大化防止のために有効であり、0.10%以上のMn含有量を確保する。0.25%以上とすることがより好ましい。ただし、多量のMn含有は加工性および耐食性の低下を招くため、Mn含有量は1.00%以下に制限される。
Niは、オーステナイト生成元素であり、熱間圧延中のフェライト結晶粒粗大化防止のために有効である。また、靱性および耐食性の向上にも有効である。これらの作用を発揮させるために0.010%以上のNi含有量を確保する。0.050%以上とすることがより好ましい。ただし、過剰なNi含有は原料コストの増大に繋がるので、Ni含有量は0.60%以下とする。0.30%以下の範囲に管理してもよい。
Crは、耐食性の観点から14.00%以上の含有量を確保する。ただし、多量のCr含有は加工性低下、靱性低下、およびコスト増大を招くことから、Cr含有量は19.00%以下の範囲とする。
Nは、オーステナイト生成元素であり、熱間圧延中のフェライト結晶粒粗大化防止のために有効であり、0.010%以上のN含有量を確保する。ただし、N含有量が多くなると加工性が低下しやすいことから、N含有量は0.050%以下に制限される。0.035%以下であることがより好ましい。
Alは、オーステナイト相生成温度領域を縮小し、オーステナイト相が安定化する温度を上昇させる作用が大きい。この作用により、オーステナイト相が安定に存在できない温度域で熱間圧延を行うに際し、より高温での熱間圧延が可能となり、それによってオーステナイト相からフェライト相および炭化物への分解反応が促進される。熱間圧延中にこの分解反応を十分に進行させることが加工性の向上をもたらす。また、AlはNを固定する作用を有し、高純度化にも寄与する。ただし、Alは強力なフェライト生成元素であり、過剰の添加は高温でのオーステナイト相生成量を必要以上に低下させ、鋼板の表面性状が悪化する要因となるので、Al含有量は0.050%以下に制限される。0.030%以下であることがより好ましい。
Tiは、前記Alと同様、オーステナイト相生成温度領域を縮小してオーステナイト相が安定化する温度を上昇させる作用が大きい。この作用は上述の通り、熱間圧延時に、オーステナイト相からフェライト相および炭化物への分解反応を進行させるうえで有利に機能し、加工性の向上に寄与する。また、TiはN、Cを固定し高純度化にも寄与する。ただし、過剰のTi添加は高温でのオーステナイト相生成量を必要以上に低下させ、加工性を低下させる要因となり、また鋼板の表面性状が悪化する要因にもなるので、Ti含有量は0.050%以下に制限される。0.030%以下であることがより好ましい。
なお、AlおよびTiは上述の通り同様の作用を発揮するので、本実施形態ではAlおよびTiのいずれかを0.005%以上含有させる。また、鋼板の表面性状を良好に保つために、AlおよびTiのいずれか一方の含有量は、0.030%以下に制限される。また、Alの含有量およびTiの含有量の総和は質量%で0.065%以下であることが好ましい。
Moは、Cr含有鋼の耐食性改善に有効であり、必要に応じて添加することができる。0.010%以上のMo含有量を確保することがより効果的である。ただし、過剰のMo含有は加工性低下およびコスト増大を招くことから、Moを添加する場合は0.50%以下の範囲で行うことが望ましく、0.15%以下の範囲に管理してもよい。
Cuは、オーステナイト生成元素であり、熱間圧延中のフェライト結晶粒粗大化防止のために有効であることから、必要に応じて添加することができる。0.010%以上のCu含有量を確保することがより効果的である。ただし、過剰のCu含有は耐食性や加工性の低下を招くことから、Cuを添加する場合は0.50%以下の範囲で行うことが望ましく、0.15%以下の範囲に管理してもよい。
Vは、鋼中のCを固定し高純度化するとともに後述するAc値上昇に有効であり、Coは、耐食性、靭性向上および鋼中のC固定による高純度化に有効であることから、必要に応じてこれらの元素の1種以上を添加することができる。ただし、これらの元素は過剰に添加するとコストの増大や硬質化による加工性の低下を招くため、V含有量は0.20%以下、Co含有量は0.10%以下の範囲とすることが望ましい。
残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物として混入するP、Sについては、従来の一般的なフェライト系ステンレス鋼と同様、P:0.050%以下、S:0.030%以下の含有量範囲であれば問題ない。
すなわち、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、質量%で、C:0.020〜0.120%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、Ni:0.01〜0.60%、Cr:14.00〜19.00%、N:0.010〜0.050%、Al:0〜0.050%、Ti:0〜0.050%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Co:0〜0.10%、V:0〜0.20%であり、このうちAl:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%の群から選ばれる1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物である。
(γmax値)
下記(1)式により定まるγmax値は、1100℃で等温保持し平衡状態に至った場合のオーステナイト量(体積%)を成分組成から推定する指標である。γmax値が100以上である場合は、その鋼の最大オーステナイト量は100%であると推定される。
γmax=420C−11.5Si+7Mn+23Ni−11.5Cr−12Mo+9Cu−49Ti−52Al+470N+189 …(1)
ここで、(1)式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量が代入され、無添加の元素については0(ゼロ)が代入される。
本実施形態ではγmax値が30〜55の範囲に入るように各成分元素の含有量が調整された鋼を使用する。発明者らの研究によれば、熱間圧延中に、フェライト相への圧延ひずみの導入を促進しフェライトコロニーの粉砕を進行させることが、耐リジング性の顕著な改善に繋がる。これは、鋼板の金属組織における結晶方位がランダム化するためであると考えられる。
γmax値が30を下回る鋼の場合、高温で生じるオーステナイト相の量が少ないために前記のコロニー粉砕効果が十分に享受されない場合がある。一方、γmax値が55を超えるとオーステナイト相の生成量が多くなり、フェライトコロニーの粉砕効果は高まるが、熱間圧延中にオーステナイト相が必要以上に残存する場合がある。冷延後焼鈍によって分解できない量のオーステナイト相が残存した場合、硬質なマルテンサイト相が鋼板に残存し、加工性低下の要因となり、後述する熱延工程の条件により加工性および耐リジング性を改善することが困難となる。
〔製造方法〕
本実施形態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、図1を参照して以下に説明する。図1は、前記製造方法を示す工程図である。
図1に示すように、前記製造方法は、製鋼工程、熱延工程、および冷延工程に分けることができる。良好な加工性、表面性状、および耐リジング性の3点を兼ね備えたフェライト系ステンレス鋼板を得るためには、特に熱延工程および冷延工程を工夫する必要がある。それ以外の工程については、従来の一般的な条件を適用すればよい。以下、熱延工程および冷延工程について説明する。
(熱延工程)
熱延工程は、粗圧延機および仕上圧延機を用いて行うことができる。仕上圧延機は、熱延鋼板の最終目標板厚まで圧下することができる熱間圧延機である。以下、粗圧延機で行う工程を「粗熱延工程」、仕上圧延機で行う工程を「仕上熱延工程」と言う。
粗熱延工程は、仕上熱延工程の前処理として、前記製鋼工程により得られた鋼から、仕上熱延工程に供することができる程度に圧延された鋼板を製造する工程である。粗熱延工程における圧延パス数は、例えば5〜9パスとすることができる。ここで、最終パスを含めた後半3パスにおける1パス(1回)あたりの圧延率は、40%以上であることが好ましい。このような圧延率によれば、効率よく鋼板のフェライト相にひずみを生じさせることができるため、鋼板の金属組織における結晶方位を効率よくランダム化することができる。したがって、良好な耐リジング性を備えたフェライト系ステンレス鋼板が得られる。
仕上熱延工程では、圧延中の温度が下記(2)式より推定されるフェライト−オーステナイト変態点(Ac点)+30〜70℃の温度範囲に保持されることによって、加工性および耐リジング性の向上を図る。そのためには、圧延スタンドの前後面にストリップ保熱炉を備えたステッケル熱延機を使用し、各熱間圧延のパス間において、前記温度範囲で加熱することが極めて有効である。
なお、下記(2)式により定まるAc値は、フェライト相からオーステナイト相が生成し始める温度域まで昇温した場合のAc点(℃)を成分組成から推定する指標である。
Ac=−250C+73Si−66Mn−115Ni+35Cr+60Mo−18Cu+620Ti+750Al−280N+310 …(2)
ここで、(2)式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量が代入され、無添加の元素については0(ゼロ)が代入される。
Ac点+30〜70℃の温度範囲によれば、仕上熱延工程中にオーステナイト相からフェライト相への変態を促進しながら、鋼板中にオーステナイト相を残存させることが可能となる。鋼板中に残存したオーステナイト相は硬質なマルテンサイト相となり、フェライト相にひずみを生じさせるため、鋼板の金属組織における結晶方位をランダム化することができる。したがって、良好な耐リジング性を備えたフェライト系ステンレス鋼板が得られる。
また、前記温度範囲によれば、鋼板中に残存させるオーステナイト相(マルテンサイト相)の量を、後述する冷延板焼鈍により完全に消失させることができる程度の量に制限できる。したがって、冷延板焼鈍後の鋼板には硬質なマルテンサイト相が残存しないため、良好な加工性を備えたフェライト系ステンレス鋼板が得られる。
仕上熱延工程におけるトータル圧延率は例えば55〜90%、圧延パス数は例えば5〜7パスとすることができる。また、仕上熱延工程の初パス開始から最終パス終了までの所要時間は、パス間加熱の保持時間を含めて、例えば5〜15分の範囲とすることが好ましい。仕上熱延工程後の鋼板の板厚は、例えば2.0〜8.0mmの範囲で調整すればよい。
このような仕上熱延工程は、ステッケル熱延機を用いることで実現される。なお、タンデム熱延機を用いた一般的な仕上熱延工程では、仕上熱延中での加熱温度および加熱時間を上述のように細かく調整することが困難である。
仕上熱延工程後における鋼板の巻取りは、鋼板がAc点以下の温度に冷却された後に行われることが好ましい。これにより、巻取り後の鋼板に若干量残存する未分解γ相が冷却後硬質なマルテンサイト相へと変態し、後述する仕上冷延工程においてフェライト相への圧延ひずみ導入がなされ、結晶方位のランダム化がより促進される。前記冷却方法として、例えば水冷を挙げることができるが、これに限られない。
(冷延工程)
図1に示すように、冷延工程は、第1酸洗工程、仕上冷延工程、冷延板焼鈍工程、および第2酸洗工程をこの順で含む。なお、冷延工程における第1・第2酸洗工程および冷延板焼鈍工程については、従来の一般的な条件を適用すればよい。
ここで、冷延工程には、熱延板焼鈍工程が含まれないことが好ましい。言い換えれば、本実施形態において、鋼板に対して、仕上熱延工程と後述する仕上冷延工程との間で熱延板焼鈍を行わないことが好ましい。すなわち、熱延工程後の鋼板は、第1酸洗工程後にそのまま仕上冷延工程に供される。
熱延板焼鈍が行われた場合、鋼板表面に形成された酸化物層の除去が困難となる。これは、熱延板の表面は通常、複数の層からなる酸化物層に覆われているが、この熱延板を焼鈍することで、鋼板と酸化物層との界面においてSi並びにAlおよびTiが濃化された濃化層が局所的に発達する。この焼鈍板に酸洗を施すと、濃化層が形成されていた部分とされていなかった部分との酸洗性の違いにより、鋼板表面にムラとして現出し、表面性状を低下させる。また、AlおよびTiを含む濃化層は周囲の鋼板素地と比較して非常に硬質であることから、鋼板表面にヘゲ疵が現出する恐れもある。また、この濃化層は特にAlおよびTiが多量に含有される鋼においては顕著に発生しやすい。すなわち、本実施形態においては熱延板焼鈍を行わないことで、良好な表面性状を備えたフェライト系ステンレス鋼板が得られる。また、熱延板焼鈍工程を省略することで、フェライト系ステンレス鋼板の製造コストが低減できる。
製品目標厚となる直前の仕上冷延工程におけるトータル圧延率は、63%以上であることが好ましい。このような圧延率によれば、冷延板焼鈍後において、仕上ムラおよびヘゲ疵が少ない、表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板を実現できる。なお、仕上冷延工程における圧延パス数は、例えば7〜13パスとすることができる。
〔鋼板の特性〕
(加工性)
上述した通り、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、微量ながらAlおよびTiを含有することで、再結晶したフェライト結晶粒で構成されるマトリックス中にアルミナおよび窒化チタン等の介在物が、点状形状となって分散している金属組織を呈することから、良好な加工性を示す。例えば、冷延板焼鈍後の本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板から得られたJIS13B号引張試験片による圧延方向の破断伸び(JIS Z2241:2011)は、28.0%以上である。
(表面性状)
上述した通り、本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、AlおよびTiの含有量をそれぞれ0.050%以下の微量とし、熱延板焼鈍工程を省略し、さらに冷間圧延における圧延率を63%以上とすることで、鋼板表面の20度鏡面光沢度(JIS Z8741:1997)が900以上となるような、良好な表面性状を示す。
(耐リジング性)
図3は、リジング指標の評価方法を模式的に示す図である。本実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、表面凹凸の高さと波長の両方を加味した厳しい基準で評価される、優れた耐リジング性を有する。その具体的評価指標として、リジング指標「Wa×WSm値」を採用することができる。図3を参照して、リジング指標「Wa×WSm値」の算出方法を以下に説明する。
長手方向Lが圧延方向となるように採取されたJIS5号引張試験片を用いて、平行部での伸び率が20%となるまで引張ひずみを付与したのち徐荷し、徐荷後の試験片平行部に圧延直角方向の測定ラインを5mm間隔で5本定め、JIS B0601:2013に従い、各測定ライン上で基準長さ20mmの表面プロフィールを測定する。
次に、波長成分の上限を8.0mm、下限を0.5mmとしてカットオフ値を定め、波長成分0.5〜8.0mmのうねり曲線を定める。前記5本の測定ライン毎に前記うねり曲線から平均うねり高さWa(μm)およびうねり曲線要素の平均波長さWSm(μm)を求め、各測定ラインでのWaの加算平均値Wa(AVE)とWSmの加算平均値WSm(AVE)との積、Wa(AVE)×WSm(AVE)を算出する。この試験を3本の試験片について行い、計6個(試験片3本×両面)のWa(AVE)×WSm(AVE)値の加算平均値を、当該鋼板のリジング指標である「Wa×WSm値」とする。
本実施形態に係る製造方法によれば、Wa×WSm値が8200以下となるような耐リジング性を備えるフェライト系ステンレス鋼板を実現できる。このような鋼板は、表面凹凸の高さと波長の両方を加味した厳しい基準での優れた耐リジング性を有すると評価できる。
〔実施例〕
本発明の実施例(本発明例)および比較例に係る鋼板を評価した結果を、図4〜図6を参照して以下に示す。図4は、本発明例および比較例に係るフェライト系ステンレス鋼板の化学組成を示す図である。図5は、本発明例および比較例に係るフェライト系ステンレス鋼板の製造方法と、各鋼板の特性評価結果との関係を示す図である。
図4に示す化学組成を有する鋼を用いて、図5に示す熱延工程条件および冷延工程条件による鋼板の製造を行った。これにより得られた各鋼板の加工性、表面性状、および耐リジング性を評価した。なお、図4および図5において下線が付された項目は、本実施形態に係る鋼板の化学組成および製造方法の範囲から外れた項目である。
(加工性)
加工性について、各鋼板について後述する密着曲げを5回行い、曲げ稜線に割れが見られなかった場合は○(合格)、割れが発生した場合は×(不合格)と評価した。評価結果について、図5の「曲げ」の列に示した。また、各鋼板から得られたJIS13B号引張試験片による圧延方向の破断伸び(JIS Z2241:2011)を評価し、破断伸びが28.0%以上の場合は○(合格)、28.0%未満の場合は×(不合格)と評価した。評価結果について、図5の「破断伸び(%)」に示した。
図2は、鋼板の加工性を評価するための、密着曲げ加工の方法を模式的に示す図である。図2に示すように、まず、ある程度の曲げ角度を鋼板に付与するために、鋼板における任意の直線部分が曲がるように荷重をかけ、鋼板に直線状の曲げを形成した。次に、前記直線状の曲げと略平行となる鋼板の両端に、曲げられた鋼板の内面同士が近づく方向にそれぞれ荷重をかけ、前記内面同士が密着するまで鋼板を曲げることで、密着曲げを形成した。
鋼板の加工性を評価するために、図2において「観察方向」として示す方向から前記密着曲げの曲げ稜線を観察し、当該曲げ稜線上における割れの有無を評価した。
表面性状は、ハンディ型光沢度計を用いて、各鋼板表面の20度鏡面光沢度(JIS Z8741:1997)を測定した。鋼板表面の20度鏡面光沢度が900以上の場合は○(合格)、900未満の場合は×(不合格)と評価した。評価結果について、図5の「光沢度」に示した。
耐リジング性は、各鋼板における上述したWa×WSm値を算出し、Wa×WSm値が8200以下の場合は○(合格)、8200より大きい場合は×(不合格)と評価した。評価結果について、図5の「耐リジング性」に示した。
(評価結果)
鋼板の化学組成および製造方法について、いずれか一つでも本実施形態に係る範囲から外れた場合、すなわち、図5において下線を付した項目が一つでもある場合、当該フェライト系ステンレス鋼板は、加工性、表面性状、または耐リジング性の少なくともいずれかの項目で不合格となった(比較例No.B1〜B23を参照)。一方、本実施形態に係る鋼板の化学組成および製造方法を満たすフェライト系ステンレス鋼板は、いずれも良好な加工性、表面性状、および耐リジング性の3点を兼ね備えていた(本発明例No.A1〜A4を参照)。
図6は、本発明例および比較例に係るフェライト系ステンレス鋼板の加工性の評価結果を示す図である。これらの鋼板に対して上述した密着曲げを行い、前記曲げ稜線上の割れの有無を評価した。また、これらの鋼板に含まれる、アルミナおよび窒化チタン等により形成される介在物の形状についても観察した。
Alを0.012%含有し、Tiを含有しない本発明例A1によれば、曲げ稜線に割れは見られない。これは、Alを0.117%含有する比較例B9、およびTiを0.104%含有する比較例B10と同様である。また、本発明例A1における介在物形状は、比較例B9および比較例B10と同様に、点状形状として観察される。
一方、AlおよびTiをいずれも含有しない比較例B11によれば、曲げ稜線に割れが見られる。また、比較例B11における介在物形状は線状形状として観察され、本発明例A1とは明らかに異なっている。すなわち、本発明例によれば、少ないAlおよびTiの添加量により、AlまたはTiを略0.10%含む鋼板と同様の、良好な加工性を呈するフェライト系ステンレス鋼板を実現できることが示された。
また、AlおよびTiの含有量の総和が0.078%である実施例A4は、良好な加工性、表面性状、および耐リジング性を兼ね備えていた。しかし、AlおよびTiの含有量の総和が0.061%である実施例A3と比較すると、光沢度が劣る結果となった。すなわち、AlおよびTiの含有量の総和が0.065%以下である場合に、より良好な表面性状を呈するフェライト系ステンレス鋼板を実現できることが示された。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
L 長手方向
Wa 平均うねり高さ
WSm 平均波高さ

Claims (5)

  1. 質量%で、C:0.020〜0.120%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、Ni:0.01〜0.60%、Cr:14.00〜19.00%、N:0.010〜0.050%、Al:0〜0.050%、Ti:0〜0.050%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Co:0〜0.10%、V:0〜0.20%であり、このうちAl:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%の群から選ばれる1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、下記(1)式により定まるγmax値が30〜55である化学組成のフェライト系ステンレス鋼板であって、
    鋼板表面の20度鏡面光沢度が900以上であり、
    圧延方向の破断伸びが28.0%以上である、フェライト系ステンレス鋼板。
    γmax=420C−11.5Si+7Mn+23Ni−11.5Cr−12Mo+9Cu−49Ti−52Al+470N+189 (1)
    ここで、(1)式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量が代入され、無添加の元素については0(ゼロ)が代入される。
  2. Al:0.005〜0.030%を含有する、請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  3. Ti:0.005〜0.030%を含有する、請求項1または2に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  4. Alの含有量およびTiの含有量の総和が質量%で0.065%以下である、請求項1〜3の何れか1項に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  5. 質量%で、C:0.020〜0.120%、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.10〜1.00%、Ni:0.01〜0.60%、Cr:14.00〜19.00%、N:0.010〜0.050%、Al:0〜0.050%、Ti:0〜0.050%、Mo:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、Co:0〜0.10%、V:0〜0.20%であり、このうちAl:0.005〜0.030%、Ti:0.005〜0.030%の群から選ばれる1種以上を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、下記(1)式により定まるγmax値が30〜55である化学組成のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法であって、
    最終パスを含めた後半3パスにおける1回あたりの圧延率が40%以上である粗熱延工程と、
    圧延中の温度が前記鋼板のAc点+30〜70℃に保持される仕上熱延工程と、
    圧延率が63%以上である仕上冷延工程と、をこの順で含み、
    前記仕上熱延工程と、前記仕上冷延工程との間で熱延板焼鈍を行わない、フェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
    γmax=420C−11.5Si+7Mn+23Ni−11.5Cr−12Mo+9Cu−49Ti−52Al+470N+189 (1)
    ここで、(1)式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量が代入され、無添加の元素については0(ゼロ)が代入される。
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