JP2021188121A

JP2021188121A - オーステナイト系ステンレス鋼材及び耐食性部材

Info

Publication number: JP2021188121A
Application number: JP2021076863A
Authority: JP
Inventors: 明訓河野; Akinori Kono; 一成森田; Kazunari Morita
Original assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材を提供する。【解決手段】質量基準で、Ｃ：０．００１〜０．１００％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：６．００〜２６．００％、Ｃｒ：１５．００〜２６．００％、Ｍｏ：８．００％以下、Ｃｕ：４．００％以下、Ｎ：０．３５０％以下、Ａｌ：０．４００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材である。このオーステナイト系ステンレス鋼材は、表面の算術平均粗さＲａが０．１０〜３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０〜１００％である。【選択図】なし

Description

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼材及び耐食性部材に関する。

ステンレス鋼材は、耐食性などの各種特性に優れるため、自動車用部品、建築用部品、厨房用器具などの広範な用途に用いられている。
ステンレス鋼材は、形状によって、鋼板、条鋼、鋼帯、棒鋼、鋼管などに分類される。一般的なステンレス鋼材であるステンレス鋼板は、次のような工程によって製造される。ステンレス鋼の原料を溶解した溶銑を連続鋳造してスラブとし、スラブを熱間圧延することによって熱延鋼板（厚板材）が得られる。また、必要に応じて、熱延鋼板を冷間圧延することによって冷延鋼板（薄板材）が得られる。このようなステンレス鋼材の製造において、ステンレス鋼材の表面には酸化スケールが形成されるため、酸洗によって酸化スケールを除去することが行われる。以下、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去することを「デスケール」と称する。

しかしながら、酸洗のみによっては酸化スケールを十分に除去できないことがある。特に、熱間圧延は、加熱温度が高く且つ加熱時間が長いため、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールは、厚くて安定な酸化物で構成されており、除去し難い。また、ステンレス鋼材の中でもオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｎｉを多く含有するために耐酸性に優れる。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼材は、他のステンレス鋼材に比べて、表面に形成された酸化スケールを酸洗によって除去し難い。
そこで、一般的なデスケール工程では、スケールブレーカーやショットブラストなどによる機械的な前処理を施して酸化スケールにクラックを入れた後に、酸洗することによって酸化スケールを除去し易くする方法が行われている（例えば、特許文献１及び２）。

特開２０１４−１７２０７７号公報特開平２−１４５７８５号公報

しかしながら、上記のデスケール工程では、機械的な前処理で形成される表面の凹凸と酸洗による表面の荒れによって、ステンレス鋼材の表面が白くなり光沢を失ってしまい、意匠性が低下してしまう。
一方、ステンレス鋼材の意匠性を確保するために上記のデスケール工程の後に表面を研磨することも考えられるが、表面を平滑になるまで研磨すると、研削量が多くなって歩留まりが低下するとともに、研磨目に研削油（冷却油）や研磨屑が残存して耐食性が低下する場合がある。

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、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材、及びこれを用いた耐食性部材を提供することを目的とする。

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、オーステナイト系ステンレス鋼材の組成を制御するとともに、レーザを用いたデスケール工程及びその後の酸洗によるデスケール工程を採用することにより、耐食性を低下させることなく、表面の平滑性及び光沢性を向上させ得るという知見を得た。この知見に基づいて様々なオーステナイト系ステンレス鋼材を作製して検討を行った結果、所定の組成を有し、且つ表面の算術平均粗さＲａ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が所定の範囲にあるオーステナイト系ステンレス鋼材が上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．００１〜０．１００％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：６．００〜２６．００％、Ｃｒ：１５．００〜２６．００％、Ｍｏ：８．００％以下、Ｃｕ：４．００％以下、Ｎ：０．３５０％以下、Ａｌ：０．４００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
表面の算術平均粗さＲａが０．１０〜３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０〜１００％である、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材である。

また、本発明は、上記のオーステナイト系ステンレス鋼材を含む耐食性部材である。

本発明によれば、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材、及びこれを用いた耐食性部材を提供することができる。

レーザデスケール工程及び酸洗デスケール工程を実施して製造されたステンレス鋼板の表面のＳＥＭ写真である。ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行って製造されたステンレス鋼板の表面のレーザ顕微鏡写真である。ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行い、次いでベルト研磨を行って製造されたステンレス鋼板の表面のレーザ顕微鏡写真である。

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。
なお、本明細書において成分に関する「％」表示は、特に断らない限り「質量％」を意味する。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．００１〜０．１００％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：６．００〜２６．００％、Ｃｒ：１５．００〜２６．００％、Ｍｏ：８．００％以下、Ｃｕ：４．００％以下、Ｎ：０．３５０％以下、Ａｌ：０．４００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する。
ここで、本明細書において「ステンレス鋼材」とは、ステンレス鋼から形成された材料のことを意味し、その材形は特に限定されない。材形の例としては、板状（帯状を含む）、棒状、管状などが挙げられる。また、断面形状がＴ形、Ｉ形などの各種形鋼であってもよい。また、「不純物」とは、ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、ステンレス鋼材は、不純物としてОを０．０２％以下含有してもよい。また、ＲＥＭ（希土類元素）を合計で０．１％以下含有してもよい。

また、本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｔｉ：０．００１〜０．５００％、Ｎｂ：０．００１〜１．０００％、Ｖ：０．００１〜１．０００％、Ｗ：０．００１〜１．０００％、Ｚｒ：０．００１〜１．０００％、Ｃｏ：０．００１〜１．２００％から選択される１種以上を更に含むことができる。
さらに、本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｃａ：０．０００１〜０．０１００％、Ｂ：０．０００１〜０．００８０％、Ｓｎ：０．００１〜０．５００％から選択される１種以上を更に含むことができる。
以下、各成分について詳細に説明する。

＜Ｃ：０．００１〜０．１００％＞
Ｃの含有量は多すぎると、硬質になって加工性が下がることに加え、溶接などの熱影響を受けた際に鋭敏化が生じ、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｃの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０６０％、より好ましくは０．０４０％、更に好ましくは０．０２０％に制御される。一方、Ｃの含有量は少なすぎると、オーステナイト相の安定度が下がることによる加工性の劣化や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、０．００１％、好ましくは０．００２％、より好ましくは０．００５％、更に好ましくは０．０１０％に制御される。

＜Ｓｉ：１．００％以下＞
Ｓｉの含有量は多すぎると、硬質化してオーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．８０％、より好ましくは０．７０％、更に好ましくは０．６０％に制御される。一方、Ｓｉ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％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。

＜Ｍｎ：２．５０％以下＞
Ｍｎは、オーステナイト相（γ相）生成元素である。Ｍｎの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｍｎの含有量の上限値は、２．５０％、好ましくは２．００％、より好ましくは１．５０％、更に好ましくは１．００％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％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。

＜Ｐ：０．０５０％以下＞
Ｐの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性や加工性が低下してしまう。そのため、Ｐの含有量の上限値は、０．０５０％、好ましくは０．０３５％、より好ましくは０．０３０％、更に好ましくは０．０２０％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、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００５％、更に好ましくは０．０１０％である。

＜Ｓ：０．０３００％以下＞
Ｓの含有量は多すぎると、熱間加工性が下がってオーステナイト系ステンレス鋼材の製造性が低下してしまうとともに、耐食性にも悪影響を及ぼす。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３００％、好ましくは０．０１００％、より好ましくは０．００５０％、更に好ましくは０．００１０％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、好ましくは０．０００１％、より好ましくは０．０００２％、更に好ましくは０．０００３％である。

＜Ｎｉ：６．００〜２６．００％＞
Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト相（γ相）生成元素である。Ｎｉは高価であるため、含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｎｉの含有量の上限値は、２６．００％、好ましくは２５．５０％に制御される。一方、Ｎｉの含有量は少なすぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性が低下する。そのため、Ｎｉの含有量の下限値は、６．００％、好ましくは１０．００％、より好ましくは１２．００％、更に好ましくは１８．００％に制御される。

＜Ｃｒ：１５．００〜２６．００％＞
Ｃｒの含有量は多すぎると、精錬コストの上昇を招く上に、固溶強化によって硬質化し、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、２６．００％、好ましくは２４．００％、より好ましくは２２．００％、更に好ましくは２０．５０％に制御される。一方、Ｃｒの含有量は少なすぎると、耐食性が十分に得られない。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１５．００％、好ましくは１６．００％、より好ましくは１７．００％、更に好ましくは１８．００％に制御される。

＜Ｍｏ：８．００％以下＞
Ｍｏは、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性を改善する元素である。Ｍｏは高価であるため、Ｍｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、８．００％、好ましくは７．５０％、より好ましくは７．００％、更に好ましくは６．５０％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０．２０％、より好ましくは２．００％、更に好ましくは６．００％である。

＜Ｃｕ：４．００％以下＞
Ｃｕは、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性を改善する元素である。Ｃｕの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまうとともに、鋳造時に低融点相を形成して熱間加工性の低下を招く。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、４．００％、好ましくは３．５０％、より好ましくは２．００％、更に好ましくは１．００％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０．２０％、より好ましくは０．４０％である。

＜Ｎ：０．３５０％以下＞
Ｎは耐食性を改善する元素である。Ｎの含有量は多すぎると、硬質化してオーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．３５０％、好ましくは０．３００％、より好ましくは０．２５０％、更に好ましくは０．２３０％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、好ましくは０．０１０％、好ましくは０．０２０％である。

＜Ａｌ：０．４００％以下＞
Ａｌは、精錬工程において脱酸のために必要に応じて添加され、耐食性及び耐熱性を改善する元素である。Ａｌの含有量は多すぎると、介在物の生成量が増加して品質を低下させてしまう。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、０．４００％、好ましくは０．１００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。一方、Ａｌ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％、より好ましくは０．００５％である。

＜Ｓｉ＋２Ａｌ：１．２０％未満＞
本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｓｉ及びＡｌの含有量が少ないものを対象とする。具体的には、Ｓｉ＋２Ａｌ（各元素記号は、各元素の含有量を表す）は、１．２０％未満、好ましくは１．１０％以下、より好ましくは１．００％以下、更に好ましくは０．９０％以下である。なお、Ｓｉ＋２Ａｌの下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。

＜Ｔｉ：０．００１〜０．５００％＞
Ｔｉは、ＣやＮと結合して耐食性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｔｉによる効果を得る観点から、Ｔｉの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％に制御される。一方、Ｔｉの含有量は多すぎると、表面疵の原因となって品質低下を招くとともに、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｔｉの含有量の上限値は、０．５００％、好ましくは０．３００％、より好ましくは０．１００％に制御される。

＜Ｎｂ：０．００１〜１．０００％＞
Ｎｂは、Ｔｉと同様に、ＣやＮと結合して耐食性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｎｂによる効果を得る観点から、Ｎｂの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００４％、より好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｎｂの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎｂの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．６００％、より好ましくは０．０６００％に制御される。

＜Ｖ：０．００１〜１．０００％＞
Ｖは、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｖによる効果を得る観点から、Ｖの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｖの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｖの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．２００％に制御される。

＜Ｗ：０．００１〜１．０００％＞
Ｗは、高温強度及び耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｗによる効果を得る観点から、Ｗの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｗの含有量は多すぎると、硬質化して加工性が低下するとともに、表面疵が増加してオーステナイト系ステンレス鋼材の表面品質が低下してしまう。そのため、Ｗの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．３００％に制御される。

＜Ｚｒ：０．００１〜１．０００％＞
Ｚｒは、ＣやＮと結合して耐酸化性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｚｒによる効果を得る観点から、Ｚｒの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｚｒの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｚｒの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．２００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。

＜Ｃｏ：０．００１〜１．２００％＞
Ｃｏは耐熱性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｃｏによる効果を得る観点から、Ｃｏの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｃｏは高価であるため、Ｃｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｃｏの含有量の上限値は、１．２００％、好ましくは０．４００％に制御される。

＜Ｃａ：０．０００１〜０．０１００％＞
Ｃａは、硫化物を形成してＳの悪影響を低減する元素であり、必要に応じて添加される。Ｃａによる効果を得る観点から、Ｃａの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００３％に制御される。一方、Ｃａの含有量は多すぎると、介在物の生成量が増加して品質を低下させてしまう。そのため、Ｃａの含有量の上限値は、０．０１００％、好ましくは０．００５０％に制御される。

＜Ｂ：０．０００１〜０．００８０％＞
Ｂは、熱間加工性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｂによる効果を得る観点から、Ｂの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００３％、より好ましくは０．０００５％に制御される。一方、Ｂの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｂの含有量の上限値は、０．００８０％、好ましくは０．００４０％、より好ましくは０．００２５％に制御される。

＜Ｓｎ：０．００１〜０．５００％＞
Ｓｎは、耐食性及び高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｓｎによる効果を得る観点から、Ｓｎの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００２％に制御される。一方、Ｓｎの含有量は多すぎると、低融点相を形成してオーステナイト系ステンレス鋼材の熱間加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．５００％、好ましくは０．１００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、表面の算術平均粗さＲａが０．１０〜３．００μｍ、好ましくは０．５０〜２．００μｍ、より好ましくは１．００〜１．９０μｍである。このような範囲に表面の算術平均粗さＲａを制御することにより、オーステナイト系ステンレス鋼材の平滑性を確保することができる。
ここで、本明細書において「算術平均粗さＲａ」とは、ＪＩＳＢ０６０１：２０１３に準拠して測定される算術平均粗さＲａを意味する。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０〜１００％、好ましくは１３〜７０％、より好ましくは１５〜６５％である。このような範囲に表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を制御することにより、オーステナイト系ステンレス鋼材の光沢性を確保することができる。
ここで、本明細書において「６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）」とは、ＪＩＳＺ８７４１：１９９７に準拠して測定される６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を意味する。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、耐食性に優れる。ここで、本明細書において「耐食性に優れる」とは、塩乾湿繰り返し試験（ＣＣＴ）において塩水噴霧、乾燥及び湿潤を１サイクルとして１０サイクル行った際に、発銹面積率が１％以下であることを意味する。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、表面が、以下の（１）及び（２）を満たすことが好ましい。
（１）二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが３５°以下、好ましくは３０°以下、より好ましくは２５°以下である。このような範囲に表面の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを制御することにより、オーステナイト系ステンレス鋼材の光沢を向上させることができる。なお、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの下限値は、例えば３°である。
ここで、本明細書において「二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ」とは、ＪＩＳＢ０６０１：２０１３に準拠して測定される二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを意味する。

（２）クロマネティクス指数ｂ^＊が７．００以下、好ましくは６．００以下、より好ましくは５．００以下である。クロマネティクス指数ｂ^＊は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における青から黄にかけての色味を示すクロマネティクス指数であり、研磨や電解などで表面に焼け（酸化物）が形成された場合はステンレス鋼材が黄色みを帯びた色合いになることが知られている。クロマネティクス指数ｂ^＊を上記のような範囲に制御することで、腐食の起点となる酸化物が存在していない良好な耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材を得ることができる。なお、クロマネティクス指数ｂ^＊の下限値は、例えば２．００である。
ここで、本明細書において「クロマネティクス指数ｂ^＊」とは、ＪＩＳＺ８７８１−６：２０１７に準拠して測定されるＣＩＥＤＥ２０００色差式に用いるＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間におけるクロマネティクス指数ｂ^＊を意味する。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、表面が、以下の（３）を更に満たしてもよい。
（３）テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒが０．５０以上、好ましくは０．６０以上、より好ましくは０．７０以上である。このような範囲にテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒを制御することにより、筋目模様がない良好な外観を有するオーステナイト系ステンレス鋼材を得ることができる。なお、テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒの上限値は、その定義から１となるが、例えば０．９５程度である。
ここで、本明細書において「テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒ」とは、ＪＩＳＢ０６８１−２：２０１８に準拠して測定されるテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒを意味する。

本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材の厚さ（板厚）は、特に限定されないが、３ｍｍ以上であることが好ましい。

本発明の実施形態に係るオーステナ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て用いるとともに、デスケール工程として、レーザを用いたデスケール（以下、「レーザデスケール」と称する）工程及び酸洗によるデスケール（以下、「酸洗デスケール」と称する）工程を採用すること以外は、当該技術分野において公知の方法を用いることによって製造することができる。具体的には、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製し、鍛造又は鋳造により鋼片を製造する。その後、鋼片を熱間圧延し、次いでレーザデスケール工程、次いで酸洗デスケール工程を実施すればよい。なお、レーザデスケール工程の前には、焼鈍を適宜実施してもよい。

レーザデスケール工程は、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールに対してレーザ光を照射することにより、酸化スケールを蒸散させて除去する工程である。
レーザデスケール工程の各種条件は、使用する装置に応じて、以下の事項を考慮して調整すればよい。

（レーザの種類）
連続波レーザだと入熱が大きすぎて母材（オーステナイト系ステンレス鋼材）の溶解が起こり易いため、パルスレーザが好ましい。
（波長）
一般に物質の光に対する反射率は波長依存性を有し、反射率が低い波長を選択すると入熱が大きくなり、蒸散が生じ易くなる。そのため、母材の反射率が高く、酸化物の反射率が低い波長を選択することで酸化スケールを選択的に蒸散除去することができる。
（パルス幅）
パルス幅が短いとレーザによる入熱が周囲に伝達される前にアブレーションが生じるため、アブレーション閾値が小さくなる。ただし、パルス幅は主に発振器の性能で決定され、短いパルス幅で発振可能な装置は高額であるため、レーザデスケール設備の仕様範囲内で、短いパルス幅を選択することが好ましい。
（発振周波数）
パルス幅が短いほど発振周波数が高くなり、発振周波数が高いほどスキャンした際のパルス間の空隙を小さくできるため、レーザデスケール設備の仕様範囲内で、高い発振周波数を選択することが好ましい。

（スキャン周波数）
スキャン周波数が高いほどラインの処理速度が速くなるが、高くしすぎるとパルス間の空隙が生じてデスケール率が低下する。そのため、デスケール率を維持できる範囲でスキャン周波数を高くすることが好ましい。
（レーザのビーム径）
大きいほど照射範囲、すなわち一回のパルスでデスケールできる範囲が広くなり、デスケール効率がよくなるが、パルス一回のエネルギー密度（フルエンス）が低くなる。スケールを蒸散除去できるフルエンスを維持した範囲でビーム径を大きくすることが好ましい。
（フルエンス）
スケールを構成する酸化物のアブレーション閾値を超えるフルエンスを有するレーザ光を照射することで、酸化スケールを蒸散除去できるが、フルエンスを高くしすぎるとスケールだけでなく母材も蒸散除去されるため、母材損傷が大きくなってしまう。従って、デスケール率と母材損傷とを考慮してフルエンスを調整すればよい。

酸洗デスケール工程は、レーザデスケール工程を行ったオーステナイト系ステンレス鋼材を酸洗浴に浸漬することにより、レーザデスケール工程で除去しきれなかった酸化スケールを洗い落とす工程である。酸洗浴に用いられる酸洗液としては、特に限定されないが、硝酸（ＨＮＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、フッ酸（ＨＦ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃）などの成分を１種以上含む溶液を用いることができる。典型的な酸洗液は、硝酸とフッ酸との混合液である。

ここで、表面状態の違いを示す参考として、（１）レーザデスケール工程及び酸洗デスケール工程を実施して製造されたステンレス鋼板の表面、（２）ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行って製造されたステンレス鋼板の表面、及び（３）ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行い、次いでベルト研磨を行って製造されたステンレス鋼板の表面のＳＥＭ写真又はレーザ顕微鏡写真を、それぞれ図１、図２及び図３に示す。
図１は、上記（１）の表面の（ａ）１００倍及び（ｂ）１０００倍のＳＥＭ写真である。図１に示されるように、このステンレス鋼板は、パルスレーザによるパルス痕が表面にみられるものの、平滑部が多い表面構造を有している。そのため、表面粗さパラメータ（算術平均粗さＲａなど）や６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）などを上記の範囲に制御することが可能になる。

図２は、上記（２）の表面のレーザ顕微鏡写真（５０倍）である。図２に示されるように、このステンレス鋼板は、ショットブラスト処理による打撃痕及び酸洗による溶解の痕が入り混じったような粗い表面構造を有している。そのため、算術平均粗さＲａや二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが大きく、また６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が小さくなる傾向にある。
図３は、上記（３）の表面のレーザ顕微鏡写真（５０倍）である。図３に示されるように、このステンレス鋼板は、ベルト研磨による筋目模様を有する表面構造を有している。そのため、テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒが小さくなる傾向にある。

上記の特徴を有する本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、耐食性に優れるため、耐食性部材として用いることができる。特に、このオーステナイト系ステンレス鋼材は、平滑で光沢のある表面を有し、意匠性に優れているため、意匠性が要求される耐食性部材に用いるのに好適である。

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。

表１に示す鋼種Ａ〜Ｆの組成（残部はＦｅ及び不純物である）を有するステンレス鋼３０ｋｇを真空溶解で溶製し、厚さ３０ｍｍの鋼片に鍛造した後、１２３０℃で２時間加熱し、厚さ３ｍｍに熱間圧延して熱延鋼板（オーステナイト系ステンレス鋼板）を得た。熱延鋼板は、切削加工によって５０ｍｍ（圧延方向）×５０ｍｍ（幅方向）に切り出し、以下の各実施例及び各比較例に用いた。

（実施例１）
鋼種Ａの組成を有する熱延鋼板に対して、レーザデスケール工程及び酸洗デスケール工程を順次実施した。
レーザデスケール工程は、市販の装置（株式会社ＩＨＩ検査計測製ＬａｓｅｒＣｌｅａｒ５０Ａ）を用いて行った。この装置の可動ステージに熱延鋼板を設置し、圧延方向に沿って０．２ｍ／分で移動させつつ、熱延鋼板の上方から板幅方向に一定速度でスキャンしてパルスレーザを１回照射した。１回あたりのスキャン幅は２５ｍｍとした。パルスレーザの照射条件は以下の通りとした。
波長：１０８５ｎｍ
パルス幅：１００ｎｓ
発振周波数：１２０ｋＨｚ
スキャン周波数：１００Ｈｚ
レーザのビーム径：９０μｍ
フルエンス：６Ｊ／ｃｍ²
酸洗デスケールは、フッ酸３０ｇ／Ｌ及び硝酸６０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で６０℃に保持し、熱延鋼板を９０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させることによって行った。

（実施例２〜６）
表２に示す鋼種の組成を有する熱延鋼板を用いたこと、及びレーザデスケール工程におけるパルスレーザのフルエンスを７Ｊ／ｃｍ²としたこと以外は実施例１と同様にした。

（比較例１）
鋼種Ａの組成を有する熱延鋼板に対して、スケールブレーカーによる曲げ半径が５０ｍｍの曲げ及び曲げ戻し処理、並びにスチールショット（ＳＢ−５）を用いたショットブラスト処理による前処理を行った後、酸洗デスケール工程を実施した。
酸洗デスケール工程は、次のようにして実施した。まず、フッ酸５０ｇ／Ｌ及び硝酸１５０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で５０℃に保持し、熱延鋼板を２４０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させた。次に、フッ酸３０ｇ／Ｌ及び硝酸６０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で６０℃に保持し、熱延鋼板を９０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させた。

（比較例２）
比較例１で得られた酸洗デスケール工程後の熱延鋼板に対して、ＳｉＣ研磨紙（番手＃４００）及び水溶性研削油を用いたベルト研磨を行った。研削深さは、表面から２０μｍの深さとした。

上記の実施例及び比較例で得られた熱延鋼板に対して以下の評価を行った。

（表面粗さ測定）
デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳＢ０６０１：２０１３に準拠し、接触式の表面粗さ計（株式会社東京精密製サーフコム２８００）を用いて算術平均粗さＲａ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを測定した。算術平均粗さＲａの測定では、基準長さを４ｍｍとした。
同様に、デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳＢ０６８１−２：２０１８に準拠し、３Ｄ測定レーザ顕微鏡（オリンパス株式会社製ＬＥＸＴＯＬＳ４１００）を用いてテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒを測定した。測定時の観察倍率は５０倍とし、測定範囲は３ｍｍ×３ｍｍとした。
算術平均粗さＲａ、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ及びテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒは、端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は５ｍｍ以上離した。

（光沢度測定）
デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳＺ８７４１：１９９７に準拠し、光沢度計（日本電色工業株式会社製ＰＧ−１Ｍ）を用いて６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を測定した。６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）は、端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は５ｍｍ以上離した。

（クロマネティクス指数ｂ^＊）
デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳＺ８７２２：２００９に準拠し、分光測色計（コニカミノルタ株式会社製ＣＭ−７００ｄ）を用いてクロマネティクス指数ｂ^＊を測定した。測定の幾何条件はｃ（ｄｉ：８°）、測定径は８ｍｍφ、視野は１０°とし、照明光源としてＤ６５イルミナントを用いた。端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果として用いた。

（耐食性試験）
耐食性試験は、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を繰り返す塩乾湿繰り返し試験によって行った。塩乾湿繰り返し試験は、デスケール工程を実施した上記熱延鋼板に対して、５％のＮａＣｌ水溶液の噴霧（３５℃で１５分）、乾燥（相対湿度３０％、温度６０℃で１時間）、及び湿潤（相対湿度９５％、温度５０℃で３時間）を１サイクルとして１０サイクル行った。その後、熱延鋼板を水洗して乾燥させ、熱延鋼板の発銹面積率を算出した。
発銹面積率の算出は、次のような手順で行った。塩乾湿繰り返し試験後の熱延鋼板の表面を写真撮影し、端面を除いた中央の２５ｍｍ×２５ｍｍの範囲における発銹部分の面積の割合を求めた。発銹部分の面積は、熱延鋼板の表面の写真を画像解析により２値化し、１ピクセルあたりの面積を算出した後、発銹部分のピクセル数をカウントして求めた。発銹面積率は、以下の式によって算出した。
発銹面積率（％）＝発銹部分の面積（ｍｍ²）／観察部全体の面積（６２５ｍｍ²）×１００
この評価において、発銹面積率が１％以下のものを「○」（耐食性が良好）、１％を超えるものを「×」（耐食性が不良）とした。
上記の各評価結果を表２に示す。

表２に示されるように、実施例１〜６の熱延鋼板は、表面の算術平均粗さＲａが０．１０〜３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０〜１００％の範囲にあり、平滑で光沢のある表面を有していることが確認された。また、実施例１〜６の熱延鋼板は、耐食性も良好であった。
これに対して比較例１の熱延鋼板は、表面の算術平均粗さＲａ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が上記の範囲外であり、粗くて光沢のない表面を有していた。また、比較例２の熱延鋼板は、酸洗デスケール工程の後に研磨を行ったため、耐食性が十分でなかった。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材、及びこれを用いた耐食性部材を提供することができる。

Claims

質量基準で、Ｃ：０．００１〜０．１００％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：６．００〜２６．００％、Ｃｒ：１５．００〜２６．００％、Ｍｏ：８．００％以下、Ｃｕ：４．００％以下、Ｎ：０．３５０％以下、Ａｌ：０．４００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
表面の算術平均粗さＲａが０．１０〜３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０〜１００％である、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材。
前記オーステナイト系ステンレス鋼材の表面が、以下の（１）及び（２）を満たす、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
（１）二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが３５°以下である。
（２）クロマネティクス指数ｂ^＊が７．００以下である。
質量基準で、Ｔｉ：０．００１〜０．５００％、Ｎｂ：０．００１〜１．０００％、Ｖ：０．００１〜１．０００％、Ｗ：０．００１〜１．０００％、Ｚｒ：０．００１〜１．０００％、Ｃｏ：０．００１〜１．２００％から選択される１種以上を更に含む、請求項１又は２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
質量基準で、Ｃａ：０．０００１〜０．０１００％、Ｂ：０．０００１〜０．００８０％、Ｓｎ：０．００１〜０．５００％から選択される１種以上を更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
塩乾湿繰り返し試験において、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を１サイクルとして１０サイクル行った後の発銹面積率が１％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材を含む耐食性部材。