JP2021110020A - Ferritic stainless steel material and damping member - Google Patents

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善一 田井
Zenichi Tai
善一 田井
一成 今川
Kazunari Imagawa
一成 今川
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Abstract

To provide a ferritic stainless steel that can enhance the vibration damping by recrystallization treatment while suppressing thermal deformation.SOLUTION: Provided is a ferritic stainless steel material that contains C: 0.05 mass% or less, Mn: 1.0 mass% or less, Ni: 0.60 mass% or less, P: 0.05 mass% or less, S: 0.03 mass% or less, Cr: 10.5 to 24.0 mass%, N: 0.03 mass% or less, Cu: 0.60% by mass or less, Mo: 2.5% by mass or less, Si: 3.0 mass% or less, Al: 5.0 mass% or less and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities. The ferritic stainless steel material has an average grain boundary distortion rate of 1% or more and less than 15%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、フェライト系ステンレス鋼材及び制振部材に関する。 The present invention relates to ferritic stainless steel materials and vibration damping members.

自動車は、電動化に伴ってエンジンによる音及び振動がなくなり、車室内の静粛性が向上している。その結果、これまでエンジン音に埋もれていた騒音や電動化に特有の高周波音などが搭乗者の耳に異音として捉えられ易くなっており、自動車に用いられる材料に対する制振性のレベルが高くなっている。
また、ハードディスクなどの電子機器において、振動は誤作動や故障などの原因となるため、電子機器部品に用いられる材料にも制振性が要求されている。
With the electrification of automobiles, the noise and vibration caused by the engine are eliminated, and the quietness of the passenger compartment is improved. As a result, noise that was previously buried in engine noise and high-frequency noise that is peculiar to electrification are more likely to be perceived by passengers as abnormal noise, and the level of vibration damping for materials used in automobiles is high. It has become.
Further, in electronic devices such as hard disks, vibration causes malfunctions and failures, so that materials used for electronic device parts are also required to have vibration damping properties.

制振性を有する材料としては樹脂が代表例として挙げられるが、強度、耐環境性(耐食性及び耐熱性)、放熱性などの観点から使用が困難な場合が多い。そのため、制振性を有する金属材料が求められている。
制振性を有する金属材料としては、振動エネルギーの減衰機構から、複合型、強磁性型、転位型及び双晶型に大別される。その中でも、フェライト系ステンレス鋼材は強磁性体であり、強磁性型の減衰機構を有する。強磁性型は、振動などの外力が加わった際に磁区が一方向に再配列し、除荷されると磁区はランダムに再配列される。このときの残留歪が振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる。
Resin is a typical example of a material having vibration damping properties, but it is often difficult to use from the viewpoints of strength, environmental resistance (corrosion resistance and heat resistance), heat dissipation, and the like. Therefore, a metal material having vibration damping properties is required.
The metal material having vibration damping properties is roughly classified into a composite type, a ferromagnetic type, a dislocation type and a twin type according to the damping mechanism of vibration energy. Among them, the ferritic stainless steel material is a ferromagnet and has a ferromagnetic damping mechanism. In the ferromagnetic type, the magnetic domains are rearranged in one direction when an external force such as vibration is applied, and the magnetic domains are randomly rearranged when the load is removed. The residual strain at this time absorbs the vibration energy and attenuates the vibration.

制振性に優れるフェライト系ステンレス鋼材としては、C:0.001〜0.03質量%、Si:0.1〜1.0質量%、Mn:0.1〜2.0質量%、Ni:0.01〜0.6質量%、Cr:10.5〜24.0質量%、N:0.001〜0.03質量%、Nb:0〜0.8質量%、Ti:0〜0.5質量%、Cu:0〜2.0質量%、Mo:0〜2.5質量%、V:0〜1.0質量%、Al:0〜0.3質量%、Zr:0〜0.3質量%、Co:0〜0.6質量%、REM:0〜0.1質量%、Ca:0〜0.1質量%、残部Fe及び不可避的不純物である化学組成を有し、マトリックスがフェライト単相であり、フェライト結晶粒の平均結晶粒径が0.3〜3.0mmである金属組織を有し、残留磁束密度が45mT以下である制振性フェライト系ステンレス鋼材が提案されている(特許文献1)。 As the ferrite-based stainless steel material having excellent vibration damping properties, C: 0.001 to 0.03% by mass, Si: 0.1 to 1.0% by mass, Mn: 0.1 to 2.0% by mass, Ni: 0.01 to 0.6% by mass, Cr: 10.5 to 24.0% by mass, N: 0.001 to 0.03% by mass, Nb: 0 to 0.8% by mass, Ti: 0 to 0. 5% by mass, Cu: 0 to 2.0% by mass, Mo: 0 to 2.5% by mass, V: 0 to 1.0% by mass, Al: 0 to 0.3% by mass, Zr: 0 to 0. The matrix has a chemical composition of 3% by mass, Co: 0 to 0.6% by mass, REM: 0 to 0.1% by mass, Ca: 0 to 0.1% by mass, the balance Fe and unavoidable impurities. A vibration-damping ferrite-based stainless steel material which is a ferrite single phase, has a metal structure in which the average crystal grain size of ferrite crystal grains is 0.3 to 3.0 mm, and has a residual magnetic flux density of 45 mT or less has been proposed. (Patent Document 1).

特開2017−39955号公報JP-A-2017-39955

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材は、制振性を向上させるために、高温長時間の再結晶処理(1200℃で120分又は950℃で120分の最終焼鈍)を行う必要があるため、変形が生じ易いという問題がある。 However, the ferrite-based stainless steel material described in Patent Document 1 needs to be recrystallized at a high temperature for a long time (final annealing at 1200 ° C. for 120 minutes or 950 ° C. for 120 minutes) in order to improve vibration damping properties. Therefore, there is a problem that deformation is likely to occur.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、熱変形を抑制しつつ再結晶処理によって制振性を高めることが可能なフェライト系ステンレス鋼材を提供することを目的とする。
また、本発明は、熱変形が少ないとともに制振性に優れる制振部材を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a ferritic stainless steel material capable of improving vibration damping by recrystallization treatment while suppressing thermal deformation. do.
Another object of the present invention is to provide a vibration damping member having less thermal deformation and excellent vibration damping property.

本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、フェライト系ステンレス鋼材の組成及び平均粒界歪率を所定の範囲に制御することで、再結晶処理を短縮化し、制振性の向上と熱変形の抑制とを両立させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors shortened the recrystallization treatment by controlling the composition and average grain boundary strain ratio of the ferritic stainless steel material within a predetermined range. The present invention has been completed by finding that both improvement of vibration damping property and suppression of thermal deformation can be achieved at the same time.

すなわち、本発明は、C:0.05質量%以下、Mn:1.0質量%以下、Ni:0.60質量%以下、P:0.05質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:10.5〜24.0質量%、N:0.03質量%以下、Cu:0.60質量%以下、Mo:2.5質量%以下、Si:3.0質量%以下、Al:5.0質量%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、平均粒界歪率が1%以上15%未満である、フェライト系ステンレス鋼材である。 That is, in the present invention, C: 0.05% by mass or less, Mn: 1.0% by mass or less, Ni: 0.60% by mass or less, P: 0.05% by mass or less, S: 0.03% by mass or less. , Cr: 10.5 to 24.0% by mass, N: 0.03% by mass or less, Cu: 0.60% by mass or less, Mo: 2.5% by mass or less, Si: 3.0% by mass or less, Al : A ferrite-based stainless steel material containing 5.0% by mass or less, the balance being Fe and unavoidable impurities, and having an average grain boundary strain ratio of 1% or more and less than 15%.

また、本発明は、上記のフェライト系ステンレス鋼材から形成される制振部材である。 Further, the present invention is a vibration damping member formed of the above-mentioned ferritic stainless steel material.

本発明によれば、熱変形を抑制しつつ再結晶処理によって制振性を高めることが可能なフェライト系ステンレス鋼材及び制振部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ferrite-based stainless steel material and a vibration damping member capable of improving vibration damping properties by recrystallization treatment while suppressing thermal deformation.

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, improvements, etc. have been appropriately added to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that things also fall within the scope of the present invention.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、C:0.05質量%以下、Mn:1.0質量%以下、Ni:0.60質量%以下、P:0.05質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:10.5〜24.0質量%、N:0.03質量%以下、Cu:0.60質量%以下、Mo:2.5質量%以下、Si:3.0質量%以下、Al:5.0質量%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる。
ここで、本明細書において「不可避的不純物」とは、Oなどの除去することが難しい成分のことを意味する。このような成分は、原料を溶製する段階で不可避的に混入する。
また、本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、Nb:0.50質量%以下、Ti:0.50質量%以下、Zr:1.0質量%以下、Co:1.0質量%以下、V:1.0質量%以下、W:1.0質量%以下、REM:0.10質量%以下、Ca:0.10質量%以下、Sn:0.10質量%以下、B:0.01質量%以下から選択される少なくとも1種を更に含んでもよい。
The ferrite-based stainless steel material according to the embodiment of the present invention has C: 0.05% by mass or less, Mn: 1.0% by mass or less, Ni: 0.60% by mass or less, P: 0.05% by mass or less, S. : 0.03% by mass or less, Cr: 10.5 to 24.0% by mass, N: 0.03% by mass or less, Cu: 0.60% by mass or less, Mo: 2.5% by mass or less, Si: 3 It contains 0.0% by mass or less and Al: 5.0% by mass or less, and the balance is composed of Fe and unavoidable impurities.
Here, the term "unavoidable impurities" as used herein means components such as O that are difficult to remove. Such components are inevitably mixed in at the stage of melting the raw material.
Further, the ferrite-based stainless steel material according to the embodiment of the present invention has Nb: 0.50% by mass or less, Ti: 0.50% by mass or less, Zr: 1.0% by mass or less, Co: 1.0% by mass or less. , V: 1.0% by mass or less, W: 1.0% by mass or less, REM: 0.10% by mass or less, Ca: 0.10% by mass or less, Sn: 0.10% by mass or less, B: 0. It may further contain at least one selected from 01% by mass or less.

Cは、フェライト系ステンレス鋼材の耐粒界腐食性(鋭敏化抑制作用)や加工性などの特性に影響を与える元素である。Cの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び耐粒界腐食性が低下してしまう。そのため、Cの含有量の上限値は、0.05質量%、好ましくは0.045質量%、より好ましくは0.04質量%に制御される。一方、Cの含有量の下限値は、特に限定されないが、Cの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Cの含有量の下限値は、好ましくは0.0005質量%、好ましくは0.001質量%である。 C is an element that affects the properties such as intergranular corrosion resistance (sensitization suppressing action) and workability of ferritic stainless steel materials. If the C content is too large, the processability and intergranular corrosion resistance of the ferritic stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the C content is controlled to 0.05% by mass, preferably 0.045% by mass, and more preferably 0.04% by mass. On the other hand, the lower limit of the C content is not particularly limited, but reducing the C content leads to an increase in the refining cost. Therefore, the lower limit of the C content is preferably 0.0005% by mass, preferably 0.001% by mass.

Mnは、脱酸元素として有用である。Mnの含有量が多すぎると、腐食起点となるMnSを生成し易くなるとともに、フェライト相を不安定化させる。そのため、Mnの含有量の上限値は、1.0質量%、好ましくは0.9質量%、より好ましくは0.8質量%に制御される。一方、Mnの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.01質量%、より好ましくは0.05質量%である。 Mn is useful as a deoxidizing element. If the Mn content is too large, MnS, which is the starting point of corrosion, is likely to be generated, and the ferrite phase is destabilized. Therefore, the upper limit of the Mn content is controlled to 1.0% by mass, preferably 0.9% by mass, and more preferably 0.8% by mass. On the other hand, the lower limit of the Mn content is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.05% by mass.

Niは、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性及び溶接部の靭性を向上させるのに有効な元素である。Niの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Niの含有量の上限値は、0.60質量%、好ましくは0.58質量%、より好ましくは0.55質量%に制御される。一方、Niの含有量の下限値は、特に限定されないが、上記の効果を得る観点から、好ましくは0.01質量%、より好ましくは0.05質量%である。 Ni is an element effective for improving the corrosion resistance of ferritic stainless steel and the toughness of welded parts. If the Ni content is too high, the ferrite phase becomes unstable and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the Ni content is controlled to 0.60% by mass, preferably 0.58% by mass, and more preferably 0.55% by mass. On the other hand, the lower limit of the Ni content is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.05% by mass from the viewpoint of obtaining the above effects.

Pは、フェライト系ステンレス鋼材の溶接性や加工性などの特性に影響を与える元素である。Pの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Pの含有量の上限値は、0.05質量%、好ましくは0.045質量%、より好ましくは0.04質量%に制御される。一方、Pの含有量の下限値は、特に限定されないが、Pの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Pの含有量の下限値は、好ましくは0.001質量%、より好ましくは0.01質量%である。 P is an element that affects the properties such as weldability and workability of ferritic stainless steel. If the content of P is too high, the above characteristics may be deteriorated. Therefore, the upper limit of the P content is controlled to 0.05% by mass, preferably 0.045% by mass, and more preferably 0.04% by mass. On the other hand, the lower limit of the P content is not particularly limited, but reducing the P content leads to an increase in the refining cost. Therefore, the lower limit of the P content is preferably 0.001% by mass, more preferably 0.01% by mass.

Sは、腐食起点となるMnSを生成し、フェライト系ステンレス鋼材の溶接部の靭性などの特性に影響を与える元素である。Sの含有量が多すぎると、上記の特性が低下する恐れがある。そのため、Sの含有量の上限値は、0.03質量%、好ましくは0.025質量%、より好ましくは0.02質量%に制御される。一方、Sの含有量の下限値は、特に限定されないが、Sの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Sの含有量の下限値は、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.0005質量%以上である。 S is an element that produces MnS, which is the starting point of corrosion, and affects the toughness and other characteristics of the welded portion of the ferritic stainless steel material. If the S content is too high, the above characteristics may deteriorate. Therefore, the upper limit of the S content is controlled to 0.03% by mass, preferably 0.025% by mass, and more preferably 0.02% by mass. On the other hand, the lower limit of the S content is not particularly limited, but reducing the S content leads to an increase in the refining cost. Therefore, the lower limit of the S content is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.0005% by mass or more.

Crは、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Crの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の靭性が低下するとともに、製造コストの上昇につながる。そのため、Crの含有量の上限値は、24.0質量%、好ましくは23.5質量%、より好ましくは23.0質量%である。一方、Crの含有量が少なすぎると、上記の効果が十分に得られないことがある。そのため、Crの含有量の下限値は、10.5質量%、好ましくは11.0質量%である。 Cr is an element effective for improving the corrosion resistance and oxidation resistance of ferritic stainless steel materials. If the Cr content is too high, the toughness of the ferritic stainless steel material will decrease, and the manufacturing cost will increase. Therefore, the upper limit of the Cr content is 24.0% by mass, preferably 23.5% by mass, and more preferably 23.0% by mass. On the other hand, if the Cr content is too small, the above effect may not be sufficiently obtained. Therefore, the lower limit of the Cr content is 10.5% by mass, preferably 11.0% by mass.

Nは、耐粒界腐食性(鋭敏化抑制作用)や加工性などの特性に影響を与える元素である。Nの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び耐粒界腐食性が低下してしまう。そのため、Nの含有量の上限値は、0.03質量%、好ましくは0.028質量%、より好ましくは0.025質量%に制御される。一方、Nの含有量の下限値は、特に限定されないが、Nの含有量を少なくすることは精練コストの上昇につながる。そのため、Nの含有量の下限値は、好ましくは0.0005質量%、好ましくは0.001質量%である。 N is an element that affects properties such as intergranular corrosion resistance (sensitization inhibitory action) and workability. If the N content is too large, the processability and intergranular corrosion resistance of the ferritic stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the N content is controlled to 0.03% by mass, preferably 0.028% by mass, and more preferably 0.025% by mass. On the other hand, the lower limit of the N content is not particularly limited, but reducing the N content leads to an increase in the refining cost. Therefore, the lower limit of the N content is preferably 0.0005% by mass, preferably 0.001% by mass.

Cuは、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。Cuの含有量が多すぎると、フェライト相が不安定化するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Cuの含有量の上限値は、0.60質量%、好ましくは0.55質量%、より好ましくは0.50質量%に制御される。一方、Cuの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.001質量%、好ましくは0.01質量%である。 Cu is an element effective for improving the corrosion resistance of ferritic stainless steel materials. If the Cu content is too high, the ferrite phase becomes unstable and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the Cu content is controlled to 0.60% by mass, preferably 0.55% by mass, and more preferably 0.50% by mass. On the other hand, the lower limit of the Cu content is not particularly limited, but is preferably 0.001% by mass, preferably 0.01% by mass.

Moは、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性及び耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Moの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下するとともに、製造コストが上昇する。そのため、Moの含有量の上限値は、2.5質量%、好ましくは2.3質量%、より好ましくは2.0質量%に制御される。一方、Moの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.001質量%、好ましくは0.01質量%である。 Mo is an element effective for improving the corrosion resistance and oxidation resistance of ferritic stainless steel materials. If the Mo content is too high, the processability of the ferritic stainless steel material will decrease and the manufacturing cost will increase. Therefore, the upper limit of the Mo content is controlled to 2.5% by mass, preferably 2.3% by mass, and more preferably 2.0% by mass. On the other hand, the lower limit of the Mo content is not particularly limited, but is preferably 0.001% by mass, preferably 0.01% by mass.

Si及びAlは、フェライト系ステンレス鋼材の制振性を向上させるのに有効な元素である。Siの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び溶接部の靭性が低下する。そのため、Siの含有量の上限値は、3.0質量%、好ましくは2.8質量%、より好ましくは2.5質量%に制御される。また、Alの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の靭性が低下する。そのため、Alの含有量の上限値は、5.0質量%、好ましくは4.5質量%、より好ましくは4.0質量%に制御される。Si及びAlの含有量は、特に限定されないが、フェライト系ステンレス鋼材の制振性を安定して向上させる観点から、Al及びSiの合計含有量が好ましくは1.0質量%以上、より好ましくは1.2質量%以上、さらに好ましくは1.5質量%以上である。 Si and Al are elements effective for improving the vibration damping property of ferritic stainless steel materials. If the Si content is too high, the workability of the ferritic stainless steel material and the toughness of the welded portion will decrease. Therefore, the upper limit of the Si content is controlled to 3.0% by mass, preferably 2.8% by mass, and more preferably 2.5% by mass. Further, if the Al content is too large, the toughness of the ferritic stainless steel material is lowered. Therefore, the upper limit of the Al content is controlled to 5.0% by mass, preferably 4.5% by mass, and more preferably 4.0% by mass. The contents of Si and Al are not particularly limited, but the total content of Al and Si is preferably 1.0% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, from the viewpoint of stably improving the vibration damping property of the ferritic stainless steel material. It is 1.2% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more.

Nb及びTiは、耐粒界腐食性(鋭敏化抑制作用)などの特性に影響を与える元素である。Nbの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下する。そのため、Nbの含有量の上限値は、0.50質量%、好ましくは0.48質量%、より好ましくは0.45質量%に制御される。また、Tiの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び表面品質が低下する。そのため、Tiの含有量の上限値は、0.50質量%、好ましくは0.48質量%、より好ましくは0.45質量%に制御される。一方、Nb及びTiの含有量の下限値は、耐粒界腐食性を低下させるC及びNの含有量との関係から制御される。具体的には、Nb及びTiの合計含有量の下限値は、6(C+N)、好ましくは7(C+N)に制御される。ここで、C及びNは、C及びNの含有量をそれぞれ表す。 Nb and Ti are elements that affect properties such as intergranular corrosion resistance (sensitization inhibitory action). If the Nb content is too high, the workability and toughness of the ferritic stainless steel material will decrease. Therefore, the upper limit of the Nb content is controlled to 0.50% by mass, preferably 0.48% by mass, and more preferably 0.45% by mass. Further, if the Ti content is too large, the processability and surface quality of the ferritic stainless steel material deteriorate. Therefore, the upper limit of the Ti content is controlled to 0.50% by mass, preferably 0.48% by mass, and more preferably 0.45% by mass. On the other hand, the lower limit of the contents of Nb and Ti is controlled from the relationship with the contents of C and N, which lower the intergranular corrosion resistance. Specifically, the lower limit of the total content of Nb and Ti is controlled to 6 (C + N), preferably 7 (C + N). Here, C and N represent the contents of C and N, respectively.

Zr、Co、V及びWは、フェライト系ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Zr、Co、V及びWの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下するとともに、製造コストの上昇につながる。そのため、Zr、Co、V及びWの含有量の上限値は、1.0質量%、好ましくは0.8質量%、さらに好ましくは0.5質量%にそれぞれ制御される。一方、Zr、Co、V及びWの含有量の下限値は、特に限定されないが、それぞれ好ましくは0.001質量%、より好ましくは0.01質量%である。 Zr, Co, V and W are elements effective for improving the oxidation resistance of ferritic stainless steel materials. If the contents of Zr, Co, V and W are too large, the processability and toughness of the ferritic stainless steel material will decrease, and the manufacturing cost will increase. Therefore, the upper limit of the contents of Zr, Co, V and W is controlled to 1.0% by mass, preferably 0.8% by mass, and more preferably 0.5% by mass. On the other hand, the lower limit of the contents of Zr, Co, V and W is not particularly limited, but is preferably 0.001% by mass and more preferably 0.01% by mass, respectively.

REM及びCaは、フェライト系ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。REM及びCaの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の製造コストの上昇につながる。そのため、REM及びCaの含有量の上限値は、0.10質量%、好ましくは0.08質量%、さらに好ましくは0.05質量%にそれぞれ制御される。一方、REM及びCaの下限値は、特に限定されないが、それぞれ好ましくは0.0001質量%、より好ましくは0.003質量%である。 REM and Ca are elements effective for improving the oxidation resistance of ferritic stainless steel materials. If the contents of REM and Ca are too high, the production cost of the ferritic stainless steel material will increase. Therefore, the upper limit of the contents of REM and Ca is controlled to 0.10% by mass, preferably 0.08% by mass, and more preferably 0.05% by mass. On the other hand, the lower limit values of REM and Ca are not particularly limited, but are preferably 0.0001% by mass and more preferably 0.003% by mass, respectively.

Snは、フェライト系ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。Snの含有量が多すぎると、Snが偏析し、製造性が低下する。そのため、Snの含有量の上限値は、0.10質量%、好ましくは0.08質量%、より好ましくは0.05質量%に制御される。一方、Snの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.001質量%、より好ましくは0.005質量%である。 Sn is an element effective for improving the oxidation resistance of ferritic stainless steel materials. If the Sn content is too high, Sn will segregate and the manufacturability will decrease. Therefore, the upper limit of the Sn content is controlled to 0.10% by mass, preferably 0.08% by mass, and more preferably 0.05% by mass. On the other hand, the lower limit of the Sn content is not particularly limited, but is preferably 0.001% by mass, more preferably 0.005% by mass.

Bは、フェライト系ステンレス鋼材の二次加工性を向上させるのに有効な元素である。Bの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の疲労強度が低下する。そのため、Bの含有量の上限値は、0.01質量%、好ましくは0.008質量%、より好ましくは0.005質量%に制御される。一方、Bの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは0.0001質量%、より好ましくは0.0005質量%である。 B is an element effective for improving the secondary workability of the ferritic stainless steel material. If the B content is too high, the fatigue strength of the ferritic stainless steel material will decrease. Therefore, the upper limit of the B content is controlled to 0.01% by mass, preferably 0.008% by mass, and more preferably 0.005% by mass. On the other hand, the lower limit of the B content is not particularly limited, but is preferably 0.0001% by mass, more preferably 0.0005% by mass.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、平均粒界歪率が1%以上15%未満、好ましくは3〜10%である。このような範囲の平均粒界歪率に制御することにより、短時間の熱処理(再結晶処理)で粗大な結晶粒に成長させることができる。制振性の発現に有効な磁区の移動は、結晶粒界が多いほど妨げられることから、結晶粒を粗大化して結晶粒界を少なくすることにより、制振性を高めることができる。
なお、歪は再結晶の駆動力として作用することが一般に知られているが、平均粒界歪率が高くなると、微細な結晶粒が成長した後に周囲の結晶粒を取り込みながら成長するため、長時間の熱処理が必要となる。
The ferrite-based stainless steel material according to the embodiment of the present invention has an average grain boundary distortion rate of 1% or more and less than 15%, preferably 3 to 10%. By controlling the average grain boundary distortion rate in such a range, it is possible to grow coarse crystal grains by heat treatment (recrystallization treatment) for a short time. Since the movement of magnetic domains effective for the development of vibration damping properties is hindered as the number of crystal grain boundaries increases, the vibration damping properties can be improved by coarsening the crystal grains and reducing the grain boundaries.
It is generally known that strain acts as a driving force for recrystallization, but when the average grain boundary distortion rate is high, fine crystal grains grow and then grow while taking in surrounding crystal grains. Time heat treatment is required.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製し、常法によって鋼板とした後、鋼板に歪を付与することによって製造することができる。具体的には、まず、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製して鍛造又は鋳造した後、熱間圧延を行って熱延板を得る。次に、熱延板に対して焼鈍、酸洗、冷間圧延を順次行って冷延板を得る。次に、冷延板に対して焼鈍及び酸洗を順次行って冷延焼鈍板を得る。次に、冷延焼鈍板に対してテンションレベラーやスキンパスなどの軽圧下付与手段によって所定の平均粒界歪率となるように歪を導入すればよい。なお、歪は、冷間圧延によっても導入することができるが、平均粒界歪率が高くなるため、所定の平均粒界歪率に制御することは難しい。
各工程における条件については、ステンレス鋼の組成などに応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
The ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention can be produced by melting stainless steel having the above composition, forming a steel sheet by a conventional method, and then imparting strain to the steel sheet. Specifically, first, stainless steel having the above composition is melted, forged or cast, and then hot-rolled to obtain a hot-rolled plate. Next, the hot-rolled plate is annealed, pickled, and cold-rolled in that order to obtain a cold-rolled plate. Next, the cold-rolled plate is annealed and pickled in sequence to obtain a cold-rolled annealed plate. Next, strain may be introduced into the cold-rolled annealed plate by a light reduction applying means such as a tension leveler or a skin pass so as to have a predetermined average grain boundary distortion factor. Although the strain can be introduced by cold rolling, it is difficult to control it to a predetermined average grain boundary distortion factor because the average grain boundary distortion factor becomes high.
The conditions in each step may be appropriately adjusted according to the composition of the stainless steel and the like, and are not particularly limited.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、再結晶処理後の平均結晶粒径が150μm以上であることが好ましい。このような範囲の平均結晶粒径とすることにより、結晶粒界を少なくすることができるため、制振性を向上させることができる。
ここで、再結晶処理の条件は、特に限定されないが、900〜1100℃で5〜30分の熱処理であることが好ましい。また、熱処理雰囲気は、大気雰囲気であっても非酸化性雰囲気などであってもよい。
The ferrite-based stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has an average crystal grain size of 150 μm or more after the recrystallization treatment. By setting the average crystal grain size in such a range, the grain boundaries can be reduced, and the vibration damping property can be improved.
Here, the conditions of the recrystallization treatment are not particularly limited, but heat treatment at 900 to 1100 ° C. for 5 to 30 minutes is preferable. Further, the heat treatment atmosphere may be an atmospheric atmosphere or a non-oxidizing atmosphere.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、再結晶処理後の損失係数ηが5×10-4以上であることが好ましく、1×10-3以上であることがより好ましい。このような範囲の損失係数ηとすることにより、制振性を向上させることができる。 The ferrite-based stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a loss coefficient η after recrystallization treatment of 5 × 10 -4 or more, and more preferably 1 × 10 -3 or more. By setting the loss coefficient η in such a range, the vibration damping property can be improved.

本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、フェライト系ステンレス鋼材の組成及び平均粒界歪率を所定の範囲に制御しているため、熱変形を抑制しつつ再結晶処理によって制振性を高めることができる。そのため、このフェライト系ステンレス鋼材は、制振部材に用いるのに適している。制振部材としては、特に限定されず、自動車、電子機器などにおいて制振性が要求される各種部材に用いることができる。 In the ferrite-based stainless steel material according to the embodiment of the present invention, since the composition and the average grain boundary strain ratio of the ferrite-based stainless steel material are controlled within a predetermined range, vibration damping is achieved by recrystallization treatment while suppressing thermal deformation. Can be enhanced. Therefore, this ferritic stainless steel material is suitable for use as a vibration damping member. The vibration damping member is not particularly limited, and can be used for various members that require vibration damping in automobiles, electronic devices, and the like.

本発明の実施形態に係る制振部材は、上記のフェライト系ステンレス鋼材の再結晶処理材を含む。この制振部材は、上記のフェライト系ステンレス鋼材を用いているため、熱変形が少ないとともに制振性に優れている。 The vibration damping member according to the embodiment of the present invention includes the recrystallized material of the above-mentioned ferritic stainless steel material. Since this vibration damping member uses the above-mentioned ferritic stainless steel material, it has little thermal deformation and is excellent in vibration damping property.

以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not construed as being limited thereto.

(実施例1〜11及び比較例1〜9)
以下の手順に従ってフェライト系ステンレス鋼材を作製した。
表1に示す組成を有するステンレス鋼を溶製し、熱間圧延して厚さ3.0mmの熱延板を得た後、熱延板を1050℃で焼鈍して酸洗することによって熱延焼鈍板を得た。次に、熱延焼鈍板を冷間圧延して厚さ1.0mmの冷延板を得た後、冷延板を950〜1050℃で仕上焼鈍して酸洗することによって冷延焼鈍板を得た。次に、実施例1〜11、並びに比較例3、4、7及び8については、圧延方向(L方向)300mm×幅方向(C方向)40mmの引張試験片を切削によって切り出し、引張試験機を用い、表2に示す引張力にて歪を付与した。なお、引張方向は圧延方向とした。なお、比較例1、2、5、6及び9については、歪の付与は行わなかった。
(Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 9)
A ferritic stainless steel material was produced according to the following procedure.
Stainless steel having the composition shown in Table 1 is melted and hot-rolled to obtain a hot-rolled plate with a thickness of 3.0 mm, which is then annealed at 1050 ° C and pickled to be hot-rolled. An annealed plate was obtained. Next, the hot-rolled annealed plate is cold-rolled to obtain a cold-rolled plate having a thickness of 1.0 mm, and then the cold-rolled annealed plate is finished-annealed at 950 to 1050 ° C. and pickled to obtain the cold-rolled annealed plate. Obtained. Next, with respect to Examples 1 to 11 and Comparative Examples 3, 4, 7 and 8, a tensile test piece having a rolling direction (L direction) of 300 mm × a width direction (C direction) of 40 mm was cut out by cutting, and a tensile tester was used. The strain was applied by the tensile force shown in Table 2. The tensile direction was the rolling direction. No distortion was applied to Comparative Examples 1, 2, 5, 6 and 9.

Figure 2021110020
Figure 2021110020

上記で得られたフェライト系ステンレス鋼材について以下の評価を行った。 The following evaluations were made on the ferritic stainless steel materials obtained above.

(平均粒界歪率)
上記で得られたフェライト系ステンレス鋼材から10mm×10mmの試験片を切削によって切り出した後、圧延方向に平行な板厚方向断面が観察面となるように樹脂埋めを施した。次に、樹脂埋めを行った試験片をSiC研磨紙及びダイヤモンドペーストを用いた湿式研磨によって鏡面処理した後、コロイダルシリカ研磨剤による研磨を行った。このようにして処理した試験片についてEBSD法による結晶方位測定を行った。結晶方位測定には、OIM(Orientation Imaging Microscopy)システムを備えたFE−SEMを用いた。また、評価面積は100μm角の面積以上の視野とし、測定結果はKAMマップ(Kernel Average Misorientation Map)を用いて歪面積率を算出した。歪面積率の算出は任意の5視野で行い、それらの平均値を平均粒界歪率とした。
(Average grain boundary distortion rate)
A 10 mm × 10 mm test piece was cut out from the ferritic stainless steel material obtained above by cutting, and then resin-filled so that the cross section in the plate thickness direction parallel to the rolling direction became the observation surface. Next, the resin-filled test piece was mirror-treated by wet polishing using SiC abrasive paper and diamond paste, and then polished with a colloidal silica abrasive. The crystal orientation of the test piece treated in this manner was measured by the EBSD method. An FE-SEM equipped with an OIM (Orientation Imaging Microscopy) system was used for crystal orientation measurement. The evaluation area was a field of view of 100 μm square or more, and the strain area ratio was calculated using the KAM map (Kernel Average Misorientation Map) for the measurement results. The strain area factor was calculated in any of the five fields of view, and the average value thereof was taken as the average grain boundary strain factor.

(熱処理:再結晶処理)
上記で得られたフェライト系ステンレス鋼材から幅方向20mm×圧延方向270mmの試験片を切削によって切り出した後、大気雰囲気下、表2に示す条件にて熱処理(再結晶処理)を行った。熱処理後は、空冷によって冷却した。
(Heat treatment: recrystallization treatment)
A test piece having a width direction of 20 mm and a rolling direction of 270 mm was cut out from the ferritic stainless steel material obtained above by cutting, and then heat-treated (recrystallized) under the conditions shown in Table 2 under an atmospheric atmosphere. After the heat treatment, it was cooled by air cooling.

(熱変形量)
熱処理後の試験片を平坦な台上に置き、試験片の一端(圧延方向の一方の端部)から30mmの範囲を台に接触させてクランプで固定し、他端(圧延方向の他方の端部)が台から浮いている高さ(反り高さ)を測定した。反り高さの測定は、試験片の圧延方向の両端で行い、それらの平均値を反り高さとした。この評価において、反り高さが5mm以下の場合を〇(熱変形量が少ない)、反り高さが5mmを超える場合を×(熱変形量が多い)とした。
(Amount of thermal deformation)
The heat-treated test piece is placed on a flat table, and a range of 30 mm from one end of the test piece (one end in the rolling direction) is brought into contact with the table and fixed with a clamp, and the other end (the other end in the rolling direction). The height (warp height) of the part) floating from the table was measured. The warp height was measured at both ends of the test piece in the rolling direction, and the average value thereof was taken as the warp height. In this evaluation, the case where the warp height was 5 mm or less was evaluated as 〇 (the amount of thermal deformation was small), and the case where the warp height exceeded 5 mm was evaluated as x (the amount of thermal deformation was large).

(熱処理(再結晶処理)後の平均結晶粒径)
熱処理後の試験片から10mm×10mmの試験片を切削によって切り出した後、圧延方向に平行な板厚方向断面が観察面となるように樹脂埋めを施した。次に、樹脂埋めを行った試験片を湿式研磨によって鏡面処理した後、フッ硝酸でエッチングして現出させた金属組織を光学顕微鏡で観察した。光学顕微鏡による観察は、JIS G0551:2013に準じ、光学顕微鏡画像上の任意の位置に直線を引き、直線と結晶粒界との交点の数を計測し、平均切片長さを結晶粒径とした。結晶粒径の測定は、複数の視野で20本以上の直線で引いて計測することにより行い、それらの平均値を平均結晶粒径とした。この評価において、平均結晶粒径が150μm以上の場合を〇(結晶粒の粗大化が十分)、平均結晶粒径が150μm未満の場合を×(結晶粒の粗大化が不十分)とした。
(Average crystal grain size after heat treatment (recrystallization treatment))
A 10 mm × 10 mm test piece was cut out from the heat-treated test piece by cutting, and then resin-filled so that the cross section in the plate thickness direction parallel to the rolling direction became the observation surface. Next, the resin-embedded test piece was mirror-treated by wet polishing, and then the metallographic structure exposed by etching with fluorinated nitric acid was observed with an optical microscope. For observation with an optical microscope, a straight line was drawn at an arbitrary position on the optical microscope image, the number of intersections between the straight line and the grain boundary was measured, and the average intercept length was taken as the crystal grain size according to JIS G0551: 2013. .. The crystal grain size was measured by drawing 20 or more straight lines in a plurality of fields of view, and the average value thereof was taken as the average crystal grain size. In this evaluation, a case where the average crystal grain size was 150 μm or more was evaluated as 〇 (sufficient coarsening of crystal grains), and a case where the average crystal grain size was less than 150 μm was evaluated as × (sufficient coarsening of crystal grains).

(熱処理(再結晶処理)後の損失係数η)
熱処理後の試験片から幅方向10mm×圧延方向250mmの試験片を切削によって切り出した。この試験片を用い、JIS K7391:2008に規定される「中央加振法」に準じて損失係数ηを測定した。具体的には、中央部を固定した試験片をインピーダンスヘッドにより加振し、出力される力信号及び加速度振動から機械インピーダンスを導出した。そして、機械インピーダンスのピークとなる反共振周波数及びピークから振幅が3dB下がる周波数に基づいて損失係数ηを導出した。この評価において、損失係数ηが5×10-4以上の場合を◎(制振性に優れる)、損失係数ηが1×10-3以上5×10-4未満の場合を〇(制振性が良好)、損失係数ηが1×10-3未満の場合を×(制振性が不十分)と評価した。
上記の各評価結果を表2に示す。
(Loss coefficient η after heat treatment (recrystallization treatment))
A test piece having a width direction of 10 mm and a rolling direction of 250 mm was cut out from the test piece after the heat treatment by cutting. Using this test piece, the loss factor η was measured according to the “central excitation method” defined in JIS K7391: 2008. Specifically, the test piece with the central portion fixed was vibrated by the impedance head, and the mechanical impedance was derived from the output force signal and acceleration vibration. Then, the loss coefficient η was derived based on the anti-resonance frequency that is the peak of the mechanical impedance and the frequency at which the amplitude drops by 3 dB from the peak. In this evaluation, the case where the loss coefficient η is 5 × 10 -4 or more is ◎ (excellent vibration damping property), and the case where the loss coefficient η is 1 × 10 -3 or more and less than 5 × 10 -4 is 〇 (vibration damping property). Is good), and the case where the loss coefficient η is less than 1 × 10 -3 was evaluated as × (insufficient vibration damping property).
The results of each of the above evaluations are shown in Table 2.

Figure 2021110020
Figure 2021110020

表2に示されるように、平均粒界歪率が1%以上15%未満である実施例1〜11のフェライト系ステンレス鋼材は、熱変形量、平均結晶粒径及び損失係数ηの結果が全て良好であった。
これに対して比較例1〜7のフェライト系ステンレス鋼材は、平均粒界歪率が上記の範囲外であるため、熱変形量、平均結晶粒径及び損失係数ηのいずれか1つ以上の結果が十分でなかった。また、比較例8のフェライト系ステンレス鋼材は、Crの含有量が少なすぎたため、熱変形量の結果が十分でなかった。さらに、比較例9のフェライト系ステンレス鋼材は、Crの含有量が少なすぎるとともに、平均粒界歪率が上記の範囲外であるため、熱変形量、平均結晶粒径及び損失係数ηの全ての結果が十分でなかった。
As shown in Table 2, the ferritic stainless steel materials of Examples 1 to 11 having an average grain boundary strain ratio of 1% or more and less than 15% have all the results of the amount of thermal deformation, the average grain size, and the loss coefficient η. It was good.
On the other hand, since the ferritic stainless steel materials of Comparative Examples 1 to 7 have an average grain boundary strain rate outside the above range, the result is one or more of the thermal deformation amount, the average crystal grain size, and the loss coefficient η. Was not enough. Further, the ferrite-based stainless steel material of Comparative Example 8 had an excessively small amount of Cr, so that the result of the amount of thermal deformation was not sufficient. Further, since the ferrite-based stainless steel material of Comparative Example 9 has an excessively low Cr content and an average grain boundary strain rate outside the above range, all of the thermal deformation amount, the average crystal grain size, and the loss coefficient η are all. The result was not enough.

以上の結果からわかるように、本発明によれば、熱変形を抑制しつつ再結晶処理によって制振性を高めることが可能なフェライト系ステンレス鋼材及び制振部材を提供することができる。 As can be seen from the above results, according to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel material and a vibration damping member capable of improving the vibration damping property by recrystallization treatment while suppressing thermal deformation.

Claims (11)

C:0.05質量%以下、Mn:1.0質量%以下、Ni:0.60質量%以下、P:0.05質量%以下、S:0.03質量%以下、Cr:10.5〜24.0質量%、N:0.03質量%以下、Cu:0.60質量%以下、Mo:2.5質量%以下、Si:3.0質量%以下、Al:5.0質量%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなり、平均粒界歪率が1%以上15%未満である、フェライト系ステンレス鋼材。 C: 0.05% by mass or less, Mn: 1.0% by mass or less, Ni: 0.60% by mass or less, P: 0.05% by mass or less, S: 0.03% by mass or less, Cr: 10.5 ~ 24.0% by mass, N: 0.03% by mass or less, Cu: 0.60% by mass or less, Mo: 2.5% by mass or less, Si: 3.0% by mass or less, Al: 5.0% by mass A ferrite-based stainless steel material containing the following, the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, and an average grain boundary strain ratio of 1% or more and less than 15%. Nb:0.50質量%以下、Ti:0.50質量%以下から選択される少なくとも1種を更に含み、Nb及びTiの合計含有量が6(C+N)以上(C及びNは、C及びNの含有量をそれぞれ表す)である、請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 It further contains at least one selected from Nb: 0.50% by mass or less and Ti: 0.50% by mass or less, and the total content of Nb and Ti is 6 (C + N) or more (C and N are C and N). The ferrite-based stainless steel material according to claim 1, which represents the content of each of the above. Al及びSiの合計含有量が1.0質量%以上である、請求項1又は2に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to claim 1 or 2, wherein the total content of Al and Si is 1.0% by mass or more. Zr:1.0質量%以下、Co:1.0質量%以下、V:1.0質量%以下、W:1.0質量%以下から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 Claims 1 to further include at least one selected from Zr: 1.0% by mass or less, Co: 1.0% by mass or less, V: 1.0% by mass or less, and W: 1.0% by mass or less. The ferritic stainless steel material according to any one of 3. REM:0.10質量%以下、Ca:0.10質量%以下から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one selected from REM: 0.10% by mass or less and Ca: 0.10% by mass or less. Sn:0.10質量%以下、B:0.01質量%以下から選択される少なくとも1種を更に含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to any one of claims 1 to 5, further comprising at least one selected from Sn: 0.10% by mass or less and B: 0.01% by mass or less. 再結晶処理後の平均結晶粒径が150μm以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to any one of claims 1 to 6, wherein the average crystal grain size after the recrystallization treatment is 150 μm or more. 再結晶処理後の損失係数ηが5×10-4以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to any one of claims 1 to 7, wherein the loss coefficient η after the recrystallization treatment is 5 × 10 -4 or more. 前記再結晶処理が、900〜1100℃で5〜30分の熱処理である、請求項7又は8に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to claim 7 or 8, wherein the recrystallization treatment is a heat treatment at 900 to 1100 ° C. for 5 to 30 minutes. 制振部材に用いられる、請求項1〜9のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材。 The ferrite-based stainless steel material according to any one of claims 1 to 9, which is used for a vibration damping member. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のフェライト系ステンレス鋼材の再結晶処理材を含む制振部材。 A vibration damping member containing a recrystallized material for a ferritic stainless steel material according to any one of claims 1 to 10.
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