JP2022181634A - オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに加工製品 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度と延性とのバランスが良好であり、しかも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：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下であるオーステナイト系ステンレス鋼材である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。
【選択図】なし
【解決手段】質量基準で、Ｃ：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下であるオーステナイト系ステンレス鋼材である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。
【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その製造方法、並びに加工製品に関する。
強度と延性とのバランスが良好なステンレス鋼材として、特許文献１には、Ｃ：０．０５～０．３０質量％、Ｓｉ：１．５０質量％以下、Ｍｎ：２．５～７．０質量％、Ｐ：０．０６質量％以下、Ｓ：０．００５質量％以下、Ｎｉ：１．０質量％以上５．０質量％未満、Ｃｒ：１５．０～１９．０質量％、Ｍｏ：２．０質量％以下、Ｃｕ：１．０～３．５質量％及びＮ：０．０５～０．３０質量％を含有し、Ｃ＋Ｎが０．２０質量％以上であり、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ｍｄ30が１０～３０、ＳＦＥが１５以上３５未満、δcalが２．０以下であり、オーステナイト相及び加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有し、表面硬度が４５０ＨＶ以上であるステンレス鋼材が提案されている。
また、特許文献２には、Ｃ：０．０５～０．３０質量％、Ｓｉ：１．５０質量％以下、Ｍｎ：０．１～２．０質量％、Ｐ：０．０６質量％以下、Ｓ：０．００５質量％以下、Ｎｉ：５．０～７．０質量％、Ｃｒ：１５．０～１９．０質量％、Ｍｏ：０～２．０質量％、Ｃｕ：０～２．０質量％及びＮ：０．０５～０．３０質量％を含有し、Ｃ含有量とＮ含有量との合計が０．２０質量％以上、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、Ｍｄ30が５～３０、ＳＦＥが１５以上２５未満、δcalが１．０以下であり、オーステナイト相及び加工誘起マルテンサイト相の複相組織を有するステンレス鋼材が提案されている。
しかしながら、これらのステンレス鋼材は、使用環境によっては耐食性が十分ではないため、ＳＵＳ３１６のレベルの高い耐食性が求められている。なお、ＳＵＳ３１６は、高価な元素（ＭｏやＮｉ）を多く含むため、製品価格が高く、強度も十分とはいえない。
一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼材の強度及び延性を高める方法としては、オーステナイト相の一部を強度が高いマルテンサイト相に変態させる加工誘起変態（ＴＲＩＰ）効果を利用する方法が知られている。
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性を向上させるためにＣｒなどの元素を増量すると、ＴＲＩＰ効果が抑制されてしまうとともに、δフェライト相が生じるため延性が低下してしまう。したがって、強度と延性とのバランスを確保しつつ、耐食性を向上させる手法の開発が望まれていた。
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性を向上させるためにＣｒなどの元素を増量すると、ＴＲＩＰ効果が抑制されてしまうとともに、δフェライト相が生じるため延性が低下してしまう。したがって、強度と延性とのバランスを確保しつつ、耐食性を向上させる手法の開発が望まれていた。
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、強度と延性とのバランスが良好であり、しかも耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに当該オーステナイト系ステンレス鋼材を用いた加工製品を提供することを目的とする。
本発明者らは、耐食性が良好なＳＵＳ３１６の組成をベースに様々な組成のオーステナイト系ステンレス鋼材を作製して分析を行った結果、各元素の量、Ｍｄ30及びδcalを制御することにより、上記の問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。また、このような特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材が、各元素の量、Ｍｄ30及びδcalが所定の範囲にある圧延鋼材を所定の条件で焼鈍した後、調質圧延を行うことで得られることを見出し、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：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下であるオーステナイト系ステンレス鋼材である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。
下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下であるオーステナイト系ステンレス鋼材である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。
また、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下である圧延鋼板を９５０～１０５０℃の温度及び６０秒以下の均熱時間で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍鋼板を調質圧延する調質圧延工程と
を含むオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。
前記焼鈍工程で得られた焼鈍鋼板を調質圧延する調質圧延工程と
を含むオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。
さらに、本発明は、前記オーステナイト系ステンレス鋼材を含む加工製品である。
本発明によれば、強度と延性とのバランスが良好であり、しかも耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに当該オーステナイト系ステンレス鋼材を用いた加工製品を提供することができる。
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。
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：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる。
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、オーステナイト系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。
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、オーステナイト系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。
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、Ｍｏ：３．００％以下、Ｂ：０．０００１～０．０１００％から選択される１種以上を更に含むことができる。
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、Ｍｇ：０．０００１～０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００１～０．１０００％、Ｃａ：０．０００１～０．１０００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．０００％、Ｈｆ：０．００１～１．０００％、Ｔａ：０．００１～１．０００％、Ｓｎ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～１．０００％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。
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、Ｍｇ：０．０００１～０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００１～０．１０００％、Ｃａ：０．０００１～０．１０００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．０００％、Ｈｆ：０．００１～１．０００％、Ｔａ：０．００１～１．０００％、Ｓｎ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～１．０００％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：０．０１０～０．１００％＞
Ｃ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、Ｃの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％に制御される。一方、Ｃの含有量は少なすぎると、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、０．０１０％、好ましくは０．０１５％、より好ましくは０．０２０％に制御される。
なお、本明細書において「耐食性」とは、海水や塩水などのＮａＣｌを含む腐食環境下における耐食性のことを意味する。
Ｃ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、Ｃの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％に制御される。一方、Ｃの含有量は少なすぎると、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、０．０１０％、好ましくは０．０１５％、より好ましくは０．０２０％に制御される。
なお、本明細書において「耐食性」とは、海水や塩水などのＮａＣｌを含む腐食環境下における耐食性のことを意味する。
＜Ｓｉ：２．００％以下＞
Ｓｉ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、Ｓｉの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．８０％、より好ましくは１．５０％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。
Ｓｉ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、Ｓｉの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．８０％、より好ましくは１．５０％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：３．００％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、３．００％、好ましくは２．８０％、より好ましくは２．５０％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。
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、３．００％、好ましくは２．８０％、より好ましくは２．５０％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：０．０３５％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、０．０３５％、好ましくは０．０３４％、より好ましくは０．０３３％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。
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、０．０３５％、好ましくは０．０３４％、より好ましくは０．０３３％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、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。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３００％、好ましくは０．０２５０％、より好ましくは０．０２００％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０．０００３％、更に好ましくは０．０００５％である。
Ｓ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製造性が低下してしまう。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３００％、好ましくは０．０２５０％、より好ましくは０．０２００％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０．０００３％、更に好ましくは０．０００５％である。
＜Ｎｉ：５．００～９．００％＞
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、９．００％、好ましくは８．５０％、より好ましくは８．００％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や加工性が低下する。そのため、Ｎｉの含有量の下限値は、５．００％、好ましくは５．５０％、より好ましくは６．００％に制御される。
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、９．００％、好ましくは８．５０％、より好ましくは８．００％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や加工性が低下する。そのため、Ｎｉの含有量の下限値は、５．００％、好ましくは５．５０％、より好ましくは６．００％に制御される。
＜Ｃｒ：１８．０～２２．０％＞
Ｃｒは、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性に有効な元素である。Ｃｒの含有量を増加させることにより、高価な元素であるＭｏやＮｉの量を相対的に低減することができる。ただし、Ｃｒの含有量は多すぎると、金属間化合物（σ相）の生成が促進されるため、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、２２．０％、好ましくは２１．８％、より好ましくは２１．５％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、１８．０％、好ましくは１８．５％、より好ましくは１９．０％に制御される。
Ｃｒは、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性に有効な元素である。Ｃｒの含有量を増加させることにより、高価な元素であるＭｏやＮｉの量を相対的に低減することができる。ただし、Ｃｒの含有量は多すぎると、金属間化合物（σ相）の生成が促進されるため、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、２２．０％、好ましくは２１．８％、より好ましくは２１．５％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、１８．０％、好ましくは１８．５％、より好ましくは１９．０％に制御される。
＜Ｃｕ：０．０１～３．００％＞
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。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、３．００％、好ましくは２．５０％、より好ましくは２．００％に制御される。一方、Ｃｕ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加工性が低下してしまう。そのため、Ｃｕの下限値は、０．０１％、好ましくは０．１０％、より好ましくは０．１５％に制御される。
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。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、３．００％、好ましくは２．５０％、より好ましくは２．００％に制御される。一方、Ｃｕ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加工性が低下してしまう。そのため、Ｃｕの下限値は、０．０１％、好ましくは０．１０％、より好ましくは０．１５％に制御される。
＜Ａｌ：０．２００％以下＞
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、０．２００％、好ましくは０．１８０％、より好ましくは０．１５０％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０．０００１％、より好ましくは０．００１％、更に好ましくは０．００５％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、０．２００％、好ましくは０．１８０％、より好ましくは０．１５０％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０．０００１％、より好ましくは０．００１％、更に好ましくは０．００５％である。
＜Ｎ：０．１００～０．２００％＞
Ｎは、耐食性の向上に有効な元素である。Ｎを含有させることにより、高価な元素であるＭｏやＮｉの量を相対的に低減することができる。このようなＮによる効果を得る観点から、Ｎの含有量の下限値は、０．１００％、好ましくは０．１０５％、より好ましくは０．１１０％に制御される。一方、Ｎ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、Ｎの含有量の上限値は、０．２００％、好ましくは０．１９０％、より好ましくは０．１８０％に制御される。
Ｎは、耐食性の向上に有効な元素である。Ｎを含有させることにより、高価な元素であるＭｏやＮｉの量を相対的に低減することができる。このようなＮによる効果を得る観点から、Ｎの含有量の下限値は、０．１００％、好ましくは０．１０５％、より好ましくは０．１１０％に制御される。一方、Ｎ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、Ｎの含有量の上限値は、０．２００％、好ましくは０．１９０％、より好ましくは０．１８０％に制御される。
＜Ｍｏ：３．００％以下＞
Ｍｏは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。ただし、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、３．００％、好ましくは２．００％、より好ましくは１．５０％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０．００１％、より好ましくは０．０１％、更に好ましくは０．０５％である。
Ｍｏは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。ただし、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、３．００％、好ましくは２．００％、より好ましくは１．５０％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０．００１％、より好ましくは０．０１％、更に好ましくは０．０５％である。
＜Ｂ：０．０００１～０．０１００％＞
Ｂは、製造性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００１０％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、０．０１００％、好ましくは０．００６０％、より好ましくは０．００４０％に制御される。
Ｂは、製造性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００１０％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、０．０１００％、好ましくは０．００６０％、より好ましくは０．００４０％に制御される。
＜Ｍｇ：０．０００１～０．１０００％＞
Ｍｇは、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。Ｍｇによる効果を得る観点から、Ｍｇの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００５％、より好ましくは０．００１０％に制御される。また、Ｍｇ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、Ｍｇの含有量の上限値は、０．１０００％、好ましくは０．０５００％、より好ましくは０．０１００％に制御される。
Ｍｇは、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。Ｍｇによる効果を得る観点から、Ｍｇの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００５％、より好ましくは０．００１０％に制御される。また、Ｍｇ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、Ｍｇの含有量の上限値は、０．１０００％、好ましくは０．０５００％、より好ましくは０．０１００％に制御される。
＜ＲＥＭ：０．０００１～０．１０００％＞
ＲＥＭ（希土類元素）は、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。ＲＥＭによる効果を得る観点から、ＲＥＭの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００５％、より好ましくは０．００１０％に制御される。また、ＲＥＭは高価であるため、ＲＥＭ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、ＲＥＭの含有量の上限値は、０．１０００％、好ましくは０．０５００％、より好ましくは０．０１００％に制御される。
なお、ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。これらは単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
ＲＥＭ（希土類元素）は、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。ＲＥＭによる効果を得る観点から、ＲＥＭの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００５％、より好ましくは０．００１０％に制御される。また、ＲＥＭは高価であるため、ＲＥＭ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、ＲＥＭの含有量の上限値は、０．１０００％、好ましくは０．０５００％、より好ましくは０．０１００％に制御される。
なお、ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。これらは単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
＜Ｃａ：０．０００１～０．１０００％＞
Ｃａは、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．０００５％、より好ましくは０．００１０％に制御される。また、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、０．１０００％、好ましくは０．０５００％、より好ましくは０．０１００％に制御される。
Ｃａは、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．０００５％、より好ましくは０．００１０％に制御される。また、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、０．１０００％、好ましくは０．０５００％、より好ましくは０．０１００％に制御される。
＜Ｎｂ：０．００１～１．０００％＞
Ｎｂは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、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０．９００％、より好ましくは０．８００％に制御される。
Ｎｂは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、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０．９００％、より好ましくは０．８００％に制御される。
＜Ｖ：０．００１～１．０００％＞
Ｖは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、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０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｖは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、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０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
＜Ｚｒ：０．００１～１．０００％＞
Ｚｒは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、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０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｚｒは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、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０．８００％、より好ましくは０．５００％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ために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｗ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するとともに、製造コストが上昇してしまう。そのため、Ｗの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｗは、高温強度及び耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｗ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するとともに、製造コストが上昇してしまう。そのため、Ｗの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
＜Ｃｏ：０．００１～１．０００％＞
Ｃｏは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｃｏ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するとともに、製造コストが上昇してしまう。そのため、Ｃｏの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｃｏは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｃｏ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するとともに、製造コストが上昇してしまう。そのため、Ｃｏの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
＜Ｈｆ：０．００１～１．０００％＞
Ｈｆは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。Ｈｆによる効果を得る観点から、Ｈｆの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｈｆ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、Ｈｆの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｈｆは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。Ｈｆによる効果を得る観点から、Ｈｆの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｈｆ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、Ｈｆの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
＜Ｔａ：０．００１～１．０００％＞
Ｔａは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。Ｔａによる効果を得る観点から、Ｔａの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｔａ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、Ｔａの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｔａは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。Ｔａによる効果を得る観点から、Ｔａの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｔａ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、Ｔａの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
＜Ｓｎ：０．００１～０．１００％＞
Ｓｎは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｓｎ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製造性が低下してしまう。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０５０％、より好ましくは０．０３０％に制御される。
Ｓｎは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｓｎ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製造性が低下してしまう。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０５０％、より好ましくは０．０３０％に制御される。
＜Ｔｉ：０．００１～１．０００％＞
Ｔｉは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｔｉ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、Ｔｉの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％に制御される。
Ｔｉは、オーステナイト系ステンレス鋼材中のＣを固定して耐粒界腐食性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。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％、より好ましくは０．０１０％に制御される。また、Ｔｉ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、Ｔｉの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．８００％、より好ましくは０．５００％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、下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃、好ましくは－１９．８～２０．０、より好ましくは－１９．６～１０．０である。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
式（１）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。なお、所定の元素が含まれない場合は、当該元素の値を０とする。
Ｍｄ30は、オーステナイト相の安定化を表す指標である。Ｍｄ30の値が大きいほど、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相への変態が起こり易くなる。Ｍｄ30を－２０℃以上に制御することにより、加工時に加工誘起マルテンサイト相を適度に生成させ、強度及び延性の両方を高めることができる。また、Ｍｄ30を３０℃以下に制御することにより、加工時に加工誘起マルテンサイト相が過度に生成し難くなるため、亀裂の発生や延性の低下を抑制することができる。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
式（１）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。なお、所定の元素が含まれない場合は、当該元素の値を０とする。
Ｍｄ30は、オーステナイト相の安定化を表す指標である。Ｍｄ30の値が大きいほど、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相への変態が起こり易くなる。Ｍｄ30を－２０℃以上に制御することにより、加工時に加工誘起マルテンサイト相を適度に生成させ、強度及び延性の両方を高めることができる。また、Ｍｄ30を３０℃以下に制御することにより、加工時に加工誘起マルテンサイト相が過度に生成し難くなるため、亀裂の発生や延性の低下を抑制することができる。
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、下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下、好ましくは９．８以下である。
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。なお、所定の元素が含まれない場合は、当該元素の値を０とする。
δcalは、δフェライト相の量を表す指標である。δcalを１０．０以下に制御することにより、δフェライト相の量を低減できるため、延性の低下を抑制することができる。なお、δcalの下限値は、特に限定されないが、例えば０．０である。
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。なお、所定の元素が含まれない場合は、当該元素の値を０とする。
δcalは、δフェライト相の量を表す指標である。δcalを１０．０以下に制御することにより、δフェライト相の量を低減できるため、延性の低下を抑制することができる。なお、δcalの下限値は、特に限定されないが、例えば０．０である。
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、平均結晶粒径が２０．０μｍ以下であることが好ましく、１５．０μｍ以下であることがより好ましく、１０．０μｍ以下であることが更に好ましい。このような範囲に平均結晶粒径を制御することにより、強度と延性とのバランスを確保しつつ、耐食性を安定して向上させることができる。平均結晶粒径が２０．０μｍを超えると、耐食性や強度が低下し易くなる。なお、平均結晶粒径の下限値は、特に限定されないが、好ましくは１．０μｍ、より好ましくは３．０μｍである。
ここで、平均結晶粒径は、圧延方向に垂直な厚み方向断面（Ｃ断面）を光学顕微鏡で観察することによって求めることができる。具体的には、後述する方法で求めることができる。
ここで、平均結晶粒径は、圧延方向に垂直な厚み方向断面（Ｃ断面）を光学顕微鏡で観察することによって求めることができる。具体的には、後述する方法で求めることができる。
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、孔食電位が０．７０Ｖ以上であることが好ましい。このような範囲の孔食電位であれば、ＳＵＳ３１６よりも高いレベルの耐食性を有するということができる。なお、孔食電位の上限値は、特に限定されないが、例えば２．００Ｖ、好ましくは１．５０Ｖである。
ここで、孔食電位は、後述する方法によって測定することができる。また、電位はＡｇ／ＡｇＣｌ基準とする。
ここで、孔食電位は、後述する方法によって測定することができる。また、電位はＡｇ／ＡｇＣｌ基準とする。
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、δフェライト相の含有量が５．５％以下であることが好ましく、５．０％以下であることがより好ましい。このような範囲にδフェライト相を制御することにより、延性の低下を抑制することができる。なお、δフェライト相は、少ないほどよいため、その下限値は０である。
δフェライト相の量は、後述する方法で測定することができる。
δフェライト相の量は、後述する方法で測定することができる。
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、０．２％耐力が９００ＭＰａ以上であることが好ましく、９５０ＭＰａ以上であることがより好ましい。このような範囲の０．２％耐力であれば、強度が高いということができる。なお、０．２％耐力の上限値は、特に限定されないが、例えば２０００ＭＰａである。
ここで、０．２％耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠して測定することができる。
ここで、０．２％耐力は、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠して測定することができる。
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、全伸びが６．０％以上であることが好ましく、８．０％以上であることがより好ましい。このような範囲の全伸びであれば、延性が高いということができる。なお、全伸びの上限値は、特に限定されないが、例えば２０％である。
ここで、全伸びは、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠して測定することができる。
ここで、全伸びは、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠して測定することができる。
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、０．２％耐力（ＭＰａ）と全伸び（％）との積が１００００以上であることが好ましく、１０５００以上であることがより好ましく、１１０００以上であることが更に好ましい。このような範囲の０．２％耐力（ＭＰａ）と全伸び（％）との積であれば、強度と延性とのバランスに優れるということができる。なお、０．２％耐力（ＭＰａ）と全伸び（％）との積の上限値は、特に限定されないが、例えば２００００である。
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、オーステナイト相のみを含むステンレス鋼材であってよいが、オーステナイト相と当該オーステナイト相の一部が加工誘起変態（ＴＲＩＰ）現象により変態したマルテンサイト相とを含むステンレス鋼材であってよい。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、オーステナイト相及びマルテンサイト相以外の相を含んでもよく、例えばδフェライト相を含んでいてもよい。
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、上記のような特徴を有していれば、その種類は特に限定されない。例えば、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、熱延鋼材又は冷延鋼材のいずれであってもよいが、冷延鋼材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、組成、Ｍｄ30及びδcalが上記の範囲を満たす圧延鋼板を９５０～１０５０℃の温度及び６０秒以下の均熱時間で焼鈍する焼鈍工程と、焼鈍工程で得られた焼鈍鋼板を調質圧延する調質圧延工程とを含む方法によって製造することができる。このような方法を用いることにより、オーステナイト系ステンレス鋼材の強度と延性とのバランスを確保しつつ、耐食性を向上させることができる。特に、上記の焼鈍条件に制御することにより、平均結晶粒径を２０．０μｍ以下に制御し易くなるため、オーステナイト系ステンレス鋼材の延性を確保しつつ、耐食性や強度が向上する。
調質圧延の圧下率は、特に限定されないが、好ましくは５～７０％である。このような圧下率に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強度と延性とのバランス、及び耐食性を安定して向上させることができる。
焼鈍工程に用いられる圧延鋼材の製造方法としては、特に限定されず、上記の組成、Ｍｄ30、及びδcalを満たすステンレス鋼を溶製すること以外は、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、圧延鋼材が冷延鋼材である場合、次のようにして製造することができる。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鋼材を得る。次に、熱延鋼材に対して焼鈍、酸洗、冷間圧延を適宜行って冷延鋼材を得る。なお、各工程における条件については、ステンレス鋼の組成に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
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、強度と延性とのバランスが良好であり、しかも耐食性に優れるため、これらの特性が要求される様々な用途で用いることができる。例えば、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、車両用エンジンに用いられるガスケットや、ばね部品などの素材として用いることができる。
本発明の実施形態に係る加工製品は、上記のオーステナイト系ステンレス鋼材を含む。
オーステナイト系ステンレス鋼材は、一部又は全体が加工されていてもよい。加工方法としては、特に限定されないが、プレス加工、圧延加工、鍛造、押出加工、引き抜き加工などの各種方法が挙げられる。
加工製品としては、特に限定されないが、ガスケット、ばね部品などが挙げられる。
オーステナイト系ステンレス鋼材は、一部又は全体が加工されていてもよい。加工方法としては、特に限定されないが、プレス加工、圧延加工、鍛造、押出加工、引き抜き加工などの各種方法が挙げられる。
加工製品としては、特に限定されないが、ガスケット、ばね部品などが挙げられる。
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。
（実施例１～１０及び比較例１～４）
表１に示す組成を有するステンレス鋼３０ｋｇを真空溶解で溶製し、厚さ３０ｍｍの板に鍛造した後、１２３０℃で２時間加熱し、厚さ４．０ｍｍに熱間圧延して熱延鋼板を得た。次に、熱延鋼板を焼鈍して酸洗して熱延焼鈍鋼板を得た後、熱延焼鈍鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得た。次に、冷延鋼板を表２に示す条件で焼鈍した後、圧下率４０％で調質圧延して厚さ０．２ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼板を得た。
表１に示す組成を有するステンレス鋼３０ｋｇを真空溶解で溶製し、厚さ３０ｍｍの板に鍛造した後、１２３０℃で２時間加熱し、厚さ４．０ｍｍに熱間圧延して熱延鋼板を得た。次に、熱延鋼板を焼鈍して酸洗して熱延焼鈍鋼板を得た後、熱延焼鈍鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を得た。次に、冷延鋼板を表２に示す条件で焼鈍した後、圧下率４０％で調質圧延して厚さ０．２ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼板を得た。
上記で得られたオーステナイト系ステンレス鋼板に対して以下の評価を行った。
＜平均結晶粒径＞
調質圧延前の冷延焼鈍板の幅方向中央部から１５ｍｍ×２０ｍｍの試験片を切り出して７００℃で３０分の鋭敏化熱処理を行い、圧延方向と垂直な厚み方向断面（Ｃ断面）を鏡面研磨してシュウ酸による電解エッチングを施した後、当該エッチング面について光学顕微鏡観察を行った。光学顕微鏡観察では、エッチング面内の約２４０μｍ×３２０μｍを５視野観察し、切片法を用いて結晶粒の個数を算出し、平均結晶粒径を求めた。各視野では、長さ３２０μｍの直線を引き、この直線が横切った結晶粒の個数を求め、「直線の長さ（３２０μｍ）／結晶粒の個数」をその視野における結晶粒径とし、５視野の平均を平均結晶粒径とした。また、直線の端の結晶粒は１／２個と数えた。なお、調質圧延後の冷延焼鈍板では、調質圧延によって結晶粒が圧延方向に延びたような形状となるため、圧延方向と平行な厚み方向断面（Ｌ断面）で結晶粒径を測定すると大きくなるが、Ｃ断面では調質圧延の前後で結晶粒径の変化はほとんどない。
調質圧延前の冷延焼鈍板の幅方向中央部から１５ｍｍ×２０ｍｍの試験片を切り出して７００℃で３０分の鋭敏化熱処理を行い、圧延方向と垂直な厚み方向断面（Ｃ断面）を鏡面研磨してシュウ酸による電解エッチングを施した後、当該エッチング面について光学顕微鏡観察を行った。光学顕微鏡観察では、エッチング面内の約２４０μｍ×３２０μｍを５視野観察し、切片法を用いて結晶粒の個数を算出し、平均結晶粒径を求めた。各視野では、長さ３２０μｍの直線を引き、この直線が横切った結晶粒の個数を求め、「直線の長さ（３２０μｍ）／結晶粒の個数」をその視野における結晶粒径とし、５視野の平均を平均結晶粒径とした。また、直線の端の結晶粒は１／２個と数えた。なお、調質圧延後の冷延焼鈍板では、調質圧延によって結晶粒が圧延方向に延びたような形状となるため、圧延方向と平行な厚み方向断面（Ｌ断面）で結晶粒径を測定すると大きくなるが、Ｃ断面では調質圧延の前後で結晶粒径の変化はほとんどない。
＜δフェライト相の含有量＞
オーステナイト系ステンレス鋼板について、フェライトスコープ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製ＦＥＲＩＴＥＳＣＯＰＥ（登録商標）ＦＭＰ３０）を用いてδフェライト相の含有量を測定した。測定は、任意の３箇所で行い、その平均値を結果とした。
オーステナイト系ステンレス鋼板について、フェライトスコープ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製ＦＥＲＩＴＥＳＣＯＰＥ（登録商標）ＦＭＰ３０）を用いてδフェライト相の含有量を測定した。測定は、任意の３箇所で行い、その平均値を結果とした。
＜耐食性：孔食電位＞
耐食性は、ＪＩＳ Ｇ０５７７：２０１４に準拠して孔食電位を測定することによって評価した。具体的には、次のようにして孔食電位を測定した。オーステナイト系ステンレス鋼板から１５ｍｍ×２０ｍｍの試験片を切り出した後、＃６００の湿式研磨を行った。次に、この試験片の電極面（露出部分）が１０ｍｍ×１０ｍｍとなるように、電極面以外の部分をシリコーン樹脂で絶縁被覆して孔食電位測定用試験片を得た。次に、Ａｒ脱気を十分に行った３０℃の３．５％ＮａＣｌ溶液中に孔食電位測定用試験片を浸漬し、自然電位から２０ｍＶ／分で動電位アノード分極を行い、孔食電位を測定した。孔食電位は、電流が１００μＡ／ｃｍ2流れたときの電位とした。この評価において、孔食電位が０．７０Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ（以下、電位はすべてＡｇ／ＡｇＣｌ基準とする）以上であったものを合格とみなすことができる。
耐食性は、ＪＩＳ Ｇ０５７７：２０１４に準拠して孔食電位を測定することによって評価した。具体的には、次のようにして孔食電位を測定した。オーステナイト系ステンレス鋼板から１５ｍｍ×２０ｍｍの試験片を切り出した後、＃６００の湿式研磨を行った。次に、この試験片の電極面（露出部分）が１０ｍｍ×１０ｍｍとなるように、電極面以外の部分をシリコーン樹脂で絶縁被覆して孔食電位測定用試験片を得た。次に、Ａｒ脱気を十分に行った３０℃の３．５％ＮａＣｌ溶液中に孔食電位測定用試験片を浸漬し、自然電位から２０ｍＶ／分で動電位アノード分極を行い、孔食電位を測定した。孔食電位は、電流が１００μＡ／ｃｍ2流れたときの電位とした。この評価において、孔食電位が０．７０Ｖ ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ（以下、電位はすべてＡｇ／ＡｇＣｌ基準とする）以上であったものを合格とみなすことができる。
＜引張試験：０．２％耐力及び全伸び＞
オーステナイト系ステンレス鋼板からＪＩＳ１３号Ｂ試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠して０．２％耐力及び全伸びを測定した。
オーステナイト系ステンレス鋼板からＪＩＳ１３号Ｂ試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に準拠して０．２％耐力及び全伸びを測定した。
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１～１０のオーステナイト系ステンレス鋼板は、組成、Ｍｄ30及びδcalが所定の条件を満たしているため、耐食性、強度及び延性の全てが良好であった。
これに対して比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｍｄ30が低すぎたため、強度と延性とのバランスが十分でなかった。
比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｃｒの含有量が少なすぎたため、耐食性が十分でなかった。
比較例３のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｎｉ、Ｃｒ及びＮの含有量に加えてＭｄ30が所定の範囲になかったため、耐食性や強度が十分でなかった。
比較例４のオーステナイト系ステンレス鋼板は、δcalが高すぎたため、強度と延性とのバランスが十分でなかった。
これに対して比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｍｄ30が低すぎたため、強度と延性とのバランスが十分でなかった。
比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｃｒの含有量が少なすぎたため、耐食性が十分でなかった。
比較例３のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｎｉ、Ｃｒ及びＮの含有量に加えてＭｄ30が所定の範囲になかったため、耐食性や強度が十分でなかった。
比較例４のオーステナイト系ステンレス鋼板は、δcalが高すぎたため、強度と延性とのバランスが十分でなかった。
以上の結果からわかるように、本発明によれば、強度と延性とのバランスが良好であり、しかも耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに当該オーステナイト系ステンレス鋼材を用いた加工製品を提供することができる。
Claims (12)
- 質量基準で、Ｃ：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下であるオーステナイト系ステンレス鋼材。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。 - 質量基準で、Ｍｏ：３．００％以下、Ｂ：０．０００１～０．０１００％から選択される１種以上を更に含む、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
- 質量基準で、Ｍｇ：０．０００１～０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００１～０．１０００％、Ｃａ：０．０００１～０．１０００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．０００％、Ｈｆ：０．００１～１．０００％、Ｔａ：０．００１～１．０００％、Ｓｎ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～１．０００％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。
- 平均結晶粒径が２０．０μｍ以下である、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。
- 孔食電位が０．７０Ｖ以上である、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。
- ０．２％耐力（ＭＰａ）と全伸び（％）との積が１００００以上である、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。
- δフェライト相の含有量が５．５％以下である、請求項１～６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。
- 質量基準で、Ｃ：０．０１０～０．１００％、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：３．００％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：５．００～９．００％、Ｃｒ：１８．０～２２．０％、Ｃｕ：０．０１～３．００％、Ａｌ：０．２００％以下、Ｎ：０．１００～０．２００％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、下記式（１）で表されるＭｄ30が－２０．０～３０．０℃であり、且つ下記式（２）で表されるδcalが１０．０以下である圧延鋼板を９５０～１０５０℃の温度及び６０秒以下の均熱時間で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍鋼板を調質圧延する調質圧延工程と
を含むオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
Ｍｄ30＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－１３．７Ｃｒ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１８．５Ｍｏ ・・・（１）
δcal＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ ・・・（２）
式（１）及び（２）中、各元素記号は、各元素の含有量を表す。 - 前記調質圧延の圧下率が５～７０％である、請求項８に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
- 前記圧延鋼板は、質量基準で、Ｍｏ：３．００％以下、Ｂ：０．０００１～０．０１００％から選択される１種以上を更に含む、請求項８又は９に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
- 前記圧延鋼板は、質量基準で、Ｍｇ：０．０００１～０．１０００％、ＲＥＭ：０．０００１～０．１０００％、Ｃａ：０．０００１～０．１０００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．０００％、Ｈｆ：０．００１～１．０００％、Ｔａ：０．００１～１．０００％、Ｓｎ：０．００１～０．１００％、Ｔｉ：０．００１～１．０００％から選択される１種以上を更に含む、請求項８～１０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の製造方法。
- 請求項１～７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加工製品。
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2021
- 2021-05-26 JP JP2021088672A patent/JP2022181634A/ja active Pending
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