JP2023131036A - ステンレス鋼材、スポット溶接構造体及びその製造方法 - Google Patents
ステンレス鋼材、スポット溶接構造体及びその製造方法 Download PDFInfo
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
【課題】スポット溶接が可能であり、黒色化熱処理を行っても寸法精度が良好なステンレス鋼材を提供する。【解決手段】質量基準で、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する素地と、前記素地の表面に形成された前処理皮膜であって、厚みが５０～２００ｎｍ、Ｍｎ分率が０．３０以上である前処理皮膜とを含むステンレス鋼材とする。【選択図】なし
Description
本発明は、ステンレス鋼材、スポット溶接構造体及びその製造方法に関する。
ステンレス鋼材は、耐食性に優れた素材であり、光沢のある銀白色の地肌を活かし、内装建材、外装建材、排気系部品などの各種部品に用いられている。また、ステンレス鋼材の意匠性を高める目的で、化学発色法、塗装法、酸化処理法などの方法を用いて、黒色を代表とする色調が付与されることも多い。例えば、特許文献１及び２には、酸化処理法によってステンレス鋼材の表面に黒色化皮膜（酸化皮膜）が形成された黒色ステンレス鋼材が記載されている。
ステンレス鋼材を用いて各種部品を製造する場合、ステンレス鋼材に対してプレス加工や溶接などの各種加工が行われる。例えば、マフラーなどの排気系部品は、プレス加工した後、ＴＩＧやＭＩＧなどのアーク溶接を行うことによって製造されることが多い。他方、排気系部品と車体及び付属品との接合にはスポット溶接が用いられることがある。また、部品の種類によっては、その製造自体がスポット溶接を用いて行われることもある。なお、スポット溶接とは、一対の電極で被溶接材を挟み、加圧しつつ通電することにより、被溶接材を局部的に発熱及び溶融させて接合する溶接法である。
特許文献１の黒色化皮膜は、素地から近い順に、Ａｌ、Ｔｉ及びＭｎのいずれか１つ以上の内部酸化物を含む第１領域と、主としてＣｒの酸化物（Ｃｒ2Ｏ3）からなる第２領域と、Ｍｎの濃化層、又はＭｎ及びＴｉの濃化層からなる第３領域とが積層された膜である。この黒色化皮膜は、Ｃｒの酸化物の導電性が低く、通電し難いことからスポット溶接を行うことが難しい。この点は、特許文献２の黒色化皮膜も同様である。したがって、特許文献１及び２の黒色化皮膜は、スポット溶接を用いた部品の製造及び部品の接合に適していない。
以上のような理由から、スポット溶接を行うためには、黒色化熱処理前の材料を用い、スポット溶接による部品の製造又は部品の接合を行った後に黒色化熱処理を行う必要がある。
しかしながら、黒色化熱処理は、酸化性雰囲気下、高温での熱処理（具体的には、１０５０℃又は１１００℃で均熱３分の熱処理）が要求されるため、部品が変形し易い。
しかしながら、黒色化熱処理は、酸化性雰囲気下、高温での熱処理（具体的には、１０５０℃又は１１００℃で均熱３分の熱処理）が要求されるため、部品が変形し易い。
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、スポット溶接が可能であり、黒色化熱処理を行っても寸法精度が良好な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、スポット溶接によって製造可能であり、寸法精度が良好なスポット溶接構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、スポット溶接によって製造可能であり、寸法精度が良好なスポット溶接構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、特定の組成を有するステンレス鋼材を前処理することにより、スポット溶接が可能であるとともに、寸法精度が低下し難い低温での黒色化熱処理を行うのに適した所定の厚みの前処理皮膜を形成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：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する素地と、
前記素地の表面に形成された前処理皮膜であって、厚みが５０～２００ｎｍ、Ｍｎ分率が０．３０以上である前処理皮膜と
を含むステンレス鋼材である。
前記素地の表面に形成された前処理皮膜であって、厚みが５０～２００ｎｍ、Ｍｎ分率が０．３０以上である前処理皮膜と
を含むステンレス鋼材である。
また、本発明は、ステンレス母材とスポット溶接部とを備えるスポット溶接構造体であって、
前記ステンレス母材は、
質量基準で、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する素地と、
前記素地の表面に形成された黒色化皮膜であって、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において明度指数Ｌ*が４５．０以下、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が±５．００以内である黒色化皮膜と
を含むスポット溶接構造体である。
前記ステンレス母材は、
質量基準で、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する素地と、
前記素地の表面に形成された黒色化皮膜であって、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において明度指数Ｌ*が４５．０以下、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が±５．００以内である黒色化皮膜と
を含むスポット溶接構造体である。
さらに、本発明は、前記ステンレス鋼材をスポット溶接した後、８００℃未満の温度で黒色化熱処理を行う、スポット溶接構造体の製造方法である。
本発明によれば、スポット溶接が可能であり、黒色化熱処理を行っても寸法精度が良好なステンレス鋼材を提供することができる。
また、本発明によれば、スポット溶接によって製造可能であり、寸法精度が良好なスポット溶接構造体及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、スポット溶接によって製造可能であり、寸法精度が良好なスポット溶接構造体及びその製造方法を提供することができる。
以下、上記の観点に基づいて完成された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。
＜ステンレス鋼材＞
本発明の実施形態に係るステンレス鋼材は、素地と、素地の表面に形成された前処理皮膜とを含む。
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。
本発明の実施形態に係るステンレス鋼材は、素地と、素地の表面に形成された前処理皮膜とを含む。
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。
ステンレス鋼材の素地は、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、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「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、不純物には、不可避的不純物も含まれる。不純物としては、例えばＯが挙げられる。
ここで、本明細書において「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、不純物には、不可避的不純物も含まれる。不純物としては、例えばＯが挙げられる。
ステンレス鋼材の素地は、Ｎｂ：０．５０％以下、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下、Ｗ：１．００％以下、ＲＥＭ：０．１００％以下、Ｃａ：０．１００％以下、Ｓｎ：０．１００％以下、Ｂ：０．０１００％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。
上記の各元素の含有量の限定理由を以下に説明する。
上記の各元素の含有量の限定理由を以下に説明する。
（Ｃ：０．１００％以下）
Ｃは、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。ただし、Ｃの含有量が多すぎると、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、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％である。一方、Ｃの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｃの含有量を過剰に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０．０００１％、より好ましくは０．０００３％である。
Ｃは、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。ただし、Ｃの含有量が多すぎると、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、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％である。一方、Ｃの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｃの含有量を過剰に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０．０００１％、より好ましくは０．０００３％である。
（Ｓｉ：１．００％以下）
Ｓｉは、ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させる元素である。ただし、Ｓｉの含有量が多すぎると、加工性及び溶接部靭性が低下する。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．９０％、より好ましくは０．８０％である。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｓｉによる効果を得る観点から、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１％、更に好ましくは０．０１５％である。
Ｓｉは、ステンレス鋼材の耐酸化性を向上させる元素である。ただし、Ｓｉの含有量が多すぎると、加工性及び溶接部靭性が低下する。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．９０％、より好ましくは０．８０％である。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｓｉによる効果を得る観点から、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１％、更に好ましくは０．０１５％である。
（Ｍｎ：０．０５～１．００％）
Ｍｎは、酸化皮膜（黒色化熱処理後の黒色化皮膜）の色調を担保するのに有効な元素である。特に、ＭｎはＣｒとの複合酸化物を形成することで、黒色の色調を与える。ただし、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、１．００％、好ましくは０．９５％、より好ましくは０．９０％である。一方、Ｍｎ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、Ｍｎの含有量の下限値は０．０５％、好ましくは０．０５５％、より好ましくは０．０６％である。
Ｍｎは、酸化皮膜（黒色化熱処理後の黒色化皮膜）の色調を担保するのに有効な元素である。特に、ＭｎはＣｒとの複合酸化物を形成することで、黒色の色調を与える。ただし、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、１．００％、好ましくは０．９５％、より好ましくは０．９０％である。一方、Ｍｎ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、Ｍｎの含有量の下限値は０．０５％、好ましくは０．０５５％、より好ましくは０．０６％である。
（Ｐ：０．１００％以下）
Ｐは、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、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％である。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｐの含有量を過剰に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％、より好ましくは０．００５％である。
Ｐは、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、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％である。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｐの含有量を過剰に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％、より好ましくは０．００５％である。
（Ｓ：０．１００％以下）
Ｓは、腐食起点となるＭｎＳを生成し、ステンレス鋼材の溶接部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、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％である。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｓの含有量を過剰に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％、より好ましくは０．０００２％である。
Ｓは、腐食起点となるＭｎＳを生成し、ステンレス鋼材の溶接部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、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％である。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｓの含有量を過剰に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％、より好ましくは０．０００２％である。
（Ｃｒ：１６．００～２５．００％）
Ｃｒは、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。また、Ｃｒは、酸化皮膜（黒色化熱処理後の黒色化皮膜）の色調を担保するのに有効な元素でもある。ただし、Ｃｒの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の靭性が低下するとともに、酸化皮膜の成長を阻害し、黒色の色調を有する酸化皮膜を形成できない。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、２５．００％、好ましくは２４．５０％、より好ましくは２４．００％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。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１６．００％、好ましくは１６．２５％、より好ましくは１６．５０％である。
Ｃｒは、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。また、Ｃｒは、酸化皮膜（黒色化熱処理後の黒色化皮膜）の色調を担保するのに有効な元素でもある。ただし、Ｃｒの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の靭性が低下するとともに、酸化皮膜の成長を阻害し、黒色の色調を有する酸化皮膜を形成できない。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、２５．００％、好ましくは２４．５０％、より好ましくは２４．００％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。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１６．００％、好ましくは１６．２５％、より好ましくは１６．５０％である。
（Ｎｉ：１．００％以下）
Ｎｉは、ステンレス鋼材の耐食性及び溶接部靭性を向上させるのに有効な元素である。ただし、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、１．００％、好ましくは０．９０％、より好ましくは０．８０％である。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０．００５％、より好ましくは０．０１％である。
Ｎｉは、ステンレス鋼材の耐食性及び溶接部靭性を向上させるのに有効な元素である。ただし、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、１．００％、好ましくは０．９０％、より好ましくは０．８０％である。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０．００５％、より好ましくは０．０１％である。
（Ｃｕ：１．００％以下）
Ｃｕは、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。ただし、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、１．００％、好ましくは０．９０％、より好ましくは０．８０％である。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０．００５％、より好ましくは０．０１％である。
Ｃｕは、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。ただし、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、１．００％、好ましくは０．９０％、より好ましくは０．８０％である。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０．００５％、より好ましくは０．０１％である。
（Ｍｏ：２．００％以下）
Ｍｏは、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。ただし、Ｍｏの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性の低下及び製造コストの上昇を招く。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．９５％、より好ましくは１．９０％である。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０．００５％である。
Ｍｏは、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。ただし、Ｍｏの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性の低下及び製造コストの上昇を招く。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．９５％、より好ましくは１．９０％である。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０．００５％である。
（Ｎ：０．１００％以下）
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。ただし、Ｎの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の耐粒界腐食性や加工性が低下する。また、Ｎの含有量が多くなると、ＴｉＮが析出し易くなって鋼中の固溶Ｔｉ量が減少し、黒色化熱処理後に黒色化皮膜の形成が阻害される。また、形成された窒化物は、腐食の起点になり易く、耐食性を低下させる。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０９５％、より好ましくは０．０９０％である。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｎの含有量を過剰に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０．００１％、より好ましくは０．００３％である。
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。ただし、Ｎの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の耐粒界腐食性や加工性が低下する。また、Ｎの含有量が多くなると、ＴｉＮが析出し易くなって鋼中の固溶Ｔｉ量が減少し、黒色化熱処理後に黒色化皮膜の形成が阻害される。また、形成された窒化物は、腐食の起点になり易く、耐食性を低下させる。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０９５％、より好ましくは０．０９０％である。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｎの含有量を過剰に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０．００１％、より好ましくは０．００３％である。
（Ａｌ：１．００％以下）
Ａｌは、耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。ただし、Ａｌの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．９５％、より好ましくは０．９０％である。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０．０００５％である。
Ａｌは、耐酸化性を向上させるのに有効な元素である。ただし、Ａｌの含有量が多すぎると、ステンレス鋼材の加工性及び靭性が低下するとともに、製造コストも上昇する。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．９５％、より好ましくは０．９０％である。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０．０００５％である。
（Ｔｉ：０．０８～０．５０％）
Ｔｉは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）に影響を与える元素である。また、Ｔｉは、酸化皮膜（黒色化熱処理後の黒色化皮膜）の色調を担保するのに有効な元素でもある。特に、ＴｉはＣｒとの複合酸化物を形成することで、黒色の色調を与えるとともに、表面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ2）を形成することで酸化皮膜の剥離を抑制することもできる。ただし、Ｔｉの含有量が多すぎると、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％、好ましくは０．４５％、より好ましくは０．４０％である。また、Ｔｉ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。そのため、Ｔｉの含有量の下限値は、０．０８％、好ましくは０．０８５％、より好ましくは０．０９％である。
Ｔｉは、耐粒界腐食性（鋭敏化抑制作用）に影響を与える元素である。また、Ｔｉは、酸化皮膜（黒色化熱処理後の黒色化皮膜）の色調を担保するのに有効な元素でもある。特に、ＴｉはＣｒとの複合酸化物を形成することで、黒色の色調を与えるとともに、表面にＴｉ酸化物（ＴｉＯ2）を形成することで酸化皮膜の剥離を抑制することもできる。ただし、Ｔｉの含有量が多すぎると、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％、好ましくは０．４５％、より好ましくは０．４０％である。また、Ｔｉ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。そのため、Ｔｉの含有量の下限値は、０．０８％、好ましくは０．０８５％、より好ましくは０．０９％である。
（Ｎｂ：０．５０％以下）
Ｎｂ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。ただし、Ｎｂの含有量が多すぎると、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％、好ましくは０．４５％、より好ましくは０．４０％である。一方、Ｎｂの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１％である。
Ｎｂ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。ただし、Ｎｂの含有量が多すぎると、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％、好ましくは０．４５％、より好ましくは０．４０％である。一方、Ｎｂの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１％である。
（Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下、Ｗ：１．００％以下）
Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷは、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。ただし、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量が多すぎると、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いずれも、１．００％、好ましくは０．８０％、より好ましくは０．６０％である。一方、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量の下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００３％である。
Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷは、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。ただし、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量が多すぎると、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いずれも、１．００％、好ましくは０．８０％、より好ましくは０．６０％である。一方、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｖ及びＷの含有量の下限値はいずれも、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００３％である。
（ＲＥＭ：０．１００％以下、Ｃａ：０．１００％以下）
ＲＥＭ及びＣａは、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。ただし、ＲＥＭ及びＣａの含有量が多すぎると、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いずれも、０．１００％、好ましくは０．０９０％、より好ましくは０．０８０％である。一方、ＲＥＭ及びＣａの含有量の下限値はいずれも、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％である。
なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、希土類金属を意味する。具体的には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどが挙げられ、これらのうち１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。含有される希土類元素が２種以上である場合、上記ＲＥＭ含有量は、これら希土類元素の総含有量を意味する。
ＲＥＭ及びＣａは、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。ただし、ＲＥＭ及びＣａの含有量が多すぎると、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いずれも、０．１００％、好ましくは０．０９０％、より好ましくは０．０８０％である。一方、ＲＥＭ及びＣａの含有量の下限値はいずれも、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％である。
なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、希土類金属を意味する。具体的には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどが挙げられ、これらのうち１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて含有させることができる。含有される希土類元素が２種以上である場合、上記ＲＥＭ含有量は、これら希土類元素の総含有量を意味する。
（Ｓｎ：０．１００％以下）
Ｓｎは、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。ただし、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、０．１００％、好ましくは０．０９０％、より好ましくは０．０８０％である。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％、より好ましくは０．００２％である。
Ｓｎは、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。ただし、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、０．１００％、好ましくは０．０９０％、より好ましくは０．０８０％である。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％、より好ましくは０．００２％である。
（Ｂ：０．０１００％以下）
Ｂは、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。ただし、Ｂの含有量が多すぎると、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、０．０１００％、好ましくは０．００９０％、より好ましくは０．００８０％である。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％、より好ましくは０．０００３％である。
Ｂは、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。ただし、Ｂの含有量が多すぎると、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、０．０１００％、好ましくは０．００９０％、より好ましくは０．００８０％である。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％、より好ましくは０．０００３％である。
なお、素地の金属組織は、フェライト系である。ここで、本明細書において「フェライト系」とは、常温で金属組織が主にフェライト相であるものを意味する。
次に、素地の表面に形成された前処理皮膜について説明する。
前処理皮膜は、黒色化熱処理によって形成される黒色化皮膜（酸化皮膜）に比べて、厚みが小さい酸化皮膜である。そのため、前処理皮膜を有するステンレス鋼材は、黒色化皮膜を有するステンレス鋼材に比べてプレス加工などの各種加工が容易であり、各種加工によって各種部品（構造体）を容易に製造することができる。
また、前処理皮膜は、導電性が高いＭｎ及びＣｒの複合酸化物を主体とする酸化皮膜であるため、スポット溶接も可能である。そのため、スポット溶接によって各種部品の製造及び各種部品の接合を容易に行うことができる。
前処理皮膜は、黒色化熱処理によって形成される黒色化皮膜（酸化皮膜）に比べて、厚みが小さい酸化皮膜である。そのため、前処理皮膜を有するステンレス鋼材は、黒色化皮膜を有するステンレス鋼材に比べてプレス加工などの各種加工が容易であり、各種加工によって各種部品（構造体）を容易に製造することができる。
また、前処理皮膜は、導電性が高いＭｎ及びＣｒの複合酸化物を主体とする酸化皮膜であるため、スポット溶接も可能である。そのため、スポット溶接によって各種部品の製造及び各種部品の接合を容易に行うことができる。
（前処理皮膜の厚み：５０～２００ｎｍ）
前処理皮膜の厚みが大きすぎると、加工性及びスポット溶接性が低下する。そのため、加工性及びスポット溶接性を確保する観点から、前処理皮膜の厚みの上限値は、２００ｎｍ、好ましくは１９０ｎｍ、より好ましくは１８０ｎｍである。一方、前処理皮膜の厚みの下限値は、変形が起こり難い８００℃未満の低温での黒色化熱処理を可能にする観点から、５０ｎｍ、好ましくは５５ｎｍである。
ここで、本明細書において、前処理皮膜の厚みは、グロー放電発光分光法（ＧＤ－ＯＥＳ）を用いて得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいて表面からＯ（酸素）が最大値の１／４となるポイントまでの深さのことを意味する。
前処理皮膜の厚みが大きすぎると、加工性及びスポット溶接性が低下する。そのため、加工性及びスポット溶接性を確保する観点から、前処理皮膜の厚みの上限値は、２００ｎｍ、好ましくは１９０ｎｍ、より好ましくは１８０ｎｍである。一方、前処理皮膜の厚みの下限値は、変形が起こり難い８００℃未満の低温での黒色化熱処理を可能にする観点から、５０ｎｍ、好ましくは５５ｎｍである。
ここで、本明細書において、前処理皮膜の厚みは、グロー放電発光分光法（ＧＤ－ＯＥＳ）を用いて得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいて表面からＯ（酸素）が最大値の１／４となるポイントまでの深さのことを意味する。
（前処理皮膜のＭｎ分率：０．３０以上）
前処理皮膜は、スポット溶接性を確保する観点から、導電性が高いＭｎ及びＣｒの複合酸化物を主体とする必要がある。そのため、前処理皮膜のＭｎ分率の下限値は、０．３０、好ましくは０．３１、より好ましくは０．３２である。一方、前処理皮膜のＭｎ分率の上限値は、特に限定されないが、好ましくは０．８０、より好ましくは０．７５である。
ここで、本明細書において、前処理皮膜のＭｎ分率は、グロー放電発光分光法（ＧＤ－ＯＥＳ）によって各元素の濃度プロファイルを測定し、Ｏ（酸素）ピーク強度が最大値の１／２のポイントにおける各元素の濃度を以下の式によって算出することで得ることができる。
Ｍｎ分率＝Ｍｎ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ａｌ濃度＋Ｓｉ濃度）
前処理皮膜は、スポット溶接性を確保する観点から、導電性が高いＭｎ及びＣｒの複合酸化物を主体とする必要がある。そのため、前処理皮膜のＭｎ分率の下限値は、０．３０、好ましくは０．３１、より好ましくは０．３２である。一方、前処理皮膜のＭｎ分率の上限値は、特に限定されないが、好ましくは０．８０、より好ましくは０．７５である。
ここで、本明細書において、前処理皮膜のＭｎ分率は、グロー放電発光分光法（ＧＤ－ＯＥＳ）によって各元素の濃度プロファイルを測定し、Ｏ（酸素）ピーク強度が最大値の１／２のポイントにおける各元素の濃度を以下の式によって算出することで得ることができる。
Ｍｎ分率＝Ｍｎ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ａｌ濃度＋Ｓｉ濃度）
本発明の実施形態に係るステンレス鋼材は、上記のような特徴を有する前処理皮膜を有するため、スポット溶接が可能であり、黒色化熱処理を行っても寸法精度が良好である。したがって、本発明の実施形態に係るステンレス鋼材は、スポット溶接に用いるのに好適である。
（ステンレス鋼材の製造方法）
本発明の実施形態に係るステンレス鋼材の製造方法は、上記の特徴を有するステンレス鋼材を製造可能な方法であれば特に限定されない。本発明の実施形態に係るステンレス鋼材は、例えば、上記の組成を有する圧延材を、Ｏ2濃度が１体積％以上の酸化性雰囲気下、８５０～１０５０℃で６０秒未満均熱する前処理を行うことによって製造することができる。
本発明の実施形態に係るステンレス鋼材の製造方法は、上記の特徴を有するステンレス鋼材を製造可能な方法であれば特に限定されない。本発明の実施形態に係るステンレス鋼材は、例えば、上記の組成を有する圧延材を、Ｏ2濃度が１体積％以上の酸化性雰囲気下、８５０～１０５０℃で６０秒未満均熱する前処理を行うことによって製造することができる。
酸化性雰囲気におけるＯ2濃度が１体積％未満であると、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌなどが優先的に酸化してしまい、導電性が高いＭｎ及びＣｒの複合酸化物を主体とする酸化皮膜を形成することができない。特に、上記の特徴を有する前処理皮膜を安定して形成する観点から、酸化性雰囲気におけるＯ2濃度は、好ましくは１．５体積％以上、より好ましくは２体積％以上である。なお、酸化性雰囲気におけるＯ2濃度の上限値は、特に限定されないが、一般的に２０体積％である。
均熱温度が８５０℃未満であると、圧延（例えば冷間圧延）時に付与されたステンレス鋼材の歪が除去され難いとともに、所定の厚みの前処理皮膜を形成することができない。また、均熱温度が１０５０℃を超えると、急激な酸化皮膜の形成に伴うＣｒ2Ｏ3層の成長が起こってしまい、所望の組成を有する前処理皮膜を形成することができない。特に、上記の特徴を有する前処理皮膜を安定して形成する観点から、均熱温度は、好ましくは８５５～１０４５℃、より好ましくは８６０～１０４０℃である。
なお、均熱時間は、均熱温度に応じて適宜調整すればよいが、好ましくは２秒以上６０秒未満、より好ましくは５～５５秒である。
なお、均熱時間は、均熱温度に応じて適宜調整すればよいが、好ましくは２秒以上６０秒未満、より好ましくは５～５５秒である。
圧延材としては、特に限定されず、熱延材、冷延材などを用いることができる。圧延材は、当該技術分野において公知の方法に従って製造することができる。例えば、冷延材は、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製し、熱間圧延、焼鈍及び酸洗を行った後、冷間圧延することによって製造することができる。
＜スポット溶接構造体＞
本発明の実施形態に係るスポット溶接構造体は、上記のステンレス鋼材をスポット溶接した後、８００℃未満の温度で黒色化熱処理を行うことによって製造することができる。
上記のステンレス鋼材は、スポット溶接が可能な前処理皮膜を有しているため、スポット溶接構造体を容易に製造することができる。また、黒色化熱処理の温度が８００℃未満であるため、冷間加工時に付与されたステンレス鋼材の歪が除去されず、スポット溶接構造体の寸法精度の低下を抑制することもできる。
本発明の実施形態に係るスポット溶接構造体は、上記のステンレス鋼材をスポット溶接した後、８００℃未満の温度で黒色化熱処理を行うことによって製造することができる。
上記のステンレス鋼材は、スポット溶接が可能な前処理皮膜を有しているため、スポット溶接構造体を容易に製造することができる。また、黒色化熱処理の温度が８００℃未満であるため、冷間加工時に付与されたステンレス鋼材の歪が除去されず、スポット溶接構造体の寸法精度の低下を抑制することもできる。
上記のステンレス鋼材は、スポット溶接の前に、プレス、ロールフォーミングなどの冷間加工が行われていてもよい。このような冷間加工を行うことにより、所望の形状のスポット溶接構造体を製造することができる。
スポット溶接の条件は、特に限定されず、当該技術分野において公知の条件に従って行うことができる。例えば、２つの被溶接材の少なくとも一方に上記のステンレス鋼材を用い、一対の電極で２つの被溶接材を挟み、加圧しつつ通電する。このとき接触面に発生する抵抗熱により、２つの被溶接材を局部的に発熱及び溶融させることで溶接することができる。
黒色化熱処理の温度以外の条件は、当該技術分野において公知の条件に従って行うことができる。具体的には、黒色化熱処理の雰囲気は、酸化性雰囲気下で行えばよい。また、黒色化皮膜を安定して形成する観点から、黒色化熱処理の温度は、好ましくは５００～７９５℃、より好ましくは５１０～７９０℃である。さらに、黒色化熱処理の時間は、好ましくは６０～４０００分、より好ましくは８０～３５００分である。
上記のようにして製造される本発明の実施形態に係るスポット溶接構造体は、ステンレス母材とスポット溶接部とを備える。
ステンレス母材は、上記の組成を有する素地と、素地の表面に形成された黒色化皮膜であって、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において明度指数Ｌ*が４５．０以下、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が±５．００以内である黒色化皮膜とを含む。明度指数Ｌ*、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が上記範囲内であれば、所望の黒色色調が得られているということができる。
ここで、本明細書において「明度指数Ｌ*」及び「クロマネチックス指数ａ*及びｂ*」は、ＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９に準拠して測定することができる。
ステンレス母材は、上記の組成を有する素地と、素地の表面に形成された黒色化皮膜であって、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において明度指数Ｌ*が４５．０以下、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が±５．００以内である黒色化皮膜とを含む。明度指数Ｌ*、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が上記範囲内であれば、所望の黒色色調が得られているということができる。
ここで、本明細書において「明度指数Ｌ*」及び「クロマネチックス指数ａ*及びｂ*」は、ＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９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スポット溶接構造体は、スポット溶接によって製造可能であり、寸法精度も良好である。
スポット溶接構造体の例としては、特に限定されないが、例えば、マフラーなどの排気系部品、取り付け治具と接合される外装建材パネルなどが挙げられる。
スポット溶接構造体の例としては、特に限定されないが、例えば、マフラーなどの排気系部品、取り付け治具と接合される外装建材パネルなどが挙げられる。
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。
表１に示す組成（残部はＦｅ及び不純物である）を有するステンレス鋼を溶製し、熱間圧延して厚み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み１．０ｍｍの冷延板を得た。次に、冷延板を表２に示す条件で前処理してステンレス鋼板を得た。前処理において、酸化性雰囲気は、雰囲気炉内でＯ2ガスとＮ2ガスとの導入比を調整することで所定のＯ2濃度に制御した。得られたステンレス鋼板から５００ｍｍ（圧延方向）×１００ｍｍ（幅方向）の試験片を切り出した。
上記の試験片について、以下の評価を行った。
（前処理皮膜の厚み及びＭｎ分率）
試験片から５０ｍｍ角の測定用試験片を切り出し、表面をアセトンで脱脂させた。次に、ＪＩＳ Ｋ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光法（ＧＤ－ＯＥＳ）を用いて前処理皮膜の分析を行った。
ＧＤ－ＯＥＳでは、得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいて表面からＯ（酸素）が最大値の１／４となるポイントまでの深さを前処理皮膜の厚みとした。
また、ＧＤ－ＯＥＳでは、得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいてＯ（酸素）ピーク強度が最大値の１／２のポイントにおける各元素の濃度を以下の式によって算出した値をＭｎ分率とした。
Ｍｎ分率＝Ｍｎ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ａｌ濃度＋Ｓｉ濃度）
試験片から５０ｍｍ角の測定用試験片を切り出し、表面をアセトンで脱脂させた。次に、ＪＩＳ Ｋ０１４４：２０１８に準拠するグロー放電発光分光法（ＧＤ－ＯＥＳ）を用いて前処理皮膜の分析を行った。
ＧＤ－ＯＥＳでは、得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいて表面からＯ（酸素）が最大値の１／４となるポイントまでの深さを前処理皮膜の厚みとした。
また、ＧＤ－ＯＥＳでは、得られた深さ方向の成分濃度プロファイルにおいてＯ（酸素）ピーク強度が最大値の１／２のポイントにおける各元素の濃度を以下の式によって算出した値をＭｎ分率とした。
Ｍｎ分率＝Ｍｎ濃度／（Ｆｅ濃度＋Ｃｒ濃度＋Ａｌ濃度＋Ｓｉ濃度）
（スポット溶接性）
試験片から５０ｍｍ角の溶接用試験片を２枚切り出し、表面をアセトンで脱脂させた。次に２枚の溶接用試験片を重ねて中心部にスポット溶接を施した。スポット溶接は、電極径φ６ｍｍ、圧力４．５ｋＮ、電流５ｋＡ、通電時間０．０９秒とした。次に、接合された構造体について、精密切断機を用い、スポット溶接部の中央を通るように切断した。この断面を樹脂埋めし、鏡面研磨した後、フッ硝酸でエッチングを施した。その後、スポット溶接部にナゲットが形成されているものを○（スポット溶接性が良好）、ナゲットが形成されていないものを×（スポット溶接性が不十分）と判断した。
上記の結果を表２に示す。
試験片から５０ｍｍ角の溶接用試験片を２枚切り出し、表面をアセトンで脱脂させた。次に２枚の溶接用試験片を重ねて中心部にスポット溶接を施した。スポット溶接は、電極径φ６ｍｍ、圧力４．５ｋＮ、電流５ｋＡ、通電時間０．０９秒とした。次に、接合された構造体について、精密切断機を用い、スポット溶接部の中央を通るように切断した。この断面を樹脂埋めし、鏡面研磨した後、フッ硝酸でエッチングを施した。その後、スポット溶接部にナゲットが形成されているものを○（スポット溶接性が良好）、ナゲットが形成されていないものを×（スポット溶接性が不十分）と判断した。
上記の結果を表２に示す。
次に、上記の試験片について、表３に示す条件で黒色化熱処理を行って以下の評価を行った。なお、黒色化熱処理の雰囲気は、大気雰囲気とした。
（色調）
表面に形成された黒色化皮膜の任意の５箇所について、測定径３ｍｍφの分光測色計を用いてＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９に準拠した色調測定を行い、平均値をＪＩＳ Ｚ８７８１－４：２０１３に準拠するＣＩＥＬＡＢ（Ｌ*ａ*ｂ*表色系）である明度指数Ｌ*、クロマネチックス指数ａ*、ｂ*で示した。
表面に形成された黒色化皮膜の任意の５箇所について、測定径３ｍｍφの分光測色計を用いてＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９に準拠した色調測定を行い、平均値をＪＩＳ Ｚ８７８１－４：２０１３に準拠するＣＩＥＬＡＢ（Ｌ*ａ*ｂ*表色系）である明度指数Ｌ*、クロマネチックス指数ａ*、ｂ*で示した。
上記の色調の測定条件は、以下の通りとした。
装置：コニカミノルタ 分光測色計 ＣＭ－７００ｄ
光源：パルスキセノンランプ
受光素子：デュアル３６素子シリコンフォトダイオードアレイ
ターゲットマスク：φ３ｍｍ
測定：１０°視野
補助イルミナント：Ｄ６５ 昼光、色温度６５０４Ｋ
正反射処理モード：ＳＣＩ
装置：コニカミノルタ 分光測色計 ＣＭ－７００ｄ
光源：パルスキセノンランプ
受光素子：デュアル３６素子シリコンフォトダイオードアレイ
ターゲットマスク：φ３ｍｍ
測定：１０°視野
補助イルミナント：Ｄ６５ 昼光、色温度６５０４Ｋ
正反射処理モード：ＳＣＩ
（熱変形：寸法精度）
上記の試験片から７５ｍｍ（圧延方向）×１０ｍｍ（幅方向）の測定用試験片を切り出した。次に、３００Ｎ万能試験機において、内側半径８ｍｍのポンチを用いて両脚が平行となるようにＵ字曲げ加工を行い、両脚の間隔を測定した。次に、上記と同様の条件で黒色化熱処理を行った後、両脚の間隔を再度測定した。なお、黒色化熱処理を行う際、平坦なＡｌ2Ｏ3板上に片脚を載せるように設置した。この評価において、黒色化熱処理の前後における両脚の間隔の平均差（ΔＨ）が５ｍｍ以内であれば、熱変形が小さく、寸法精度が良好であると判断した。
上記の結果を表３に示す。
上記の試験片から７５ｍｍ（圧延方向）×１０ｍｍ（幅方向）の測定用試験片を切り出した。次に、３００Ｎ万能試験機において、内側半径８ｍｍのポンチを用いて両脚が平行となるようにＵ字曲げ加工を行い、両脚の間隔を測定した。次に、上記と同様の条件で黒色化熱処理を行った後、両脚の間隔を再度測定した。なお、黒色化熱処理を行う際、平坦なＡｌ2Ｏ3板上に片脚を載せるように設置した。この評価において、黒色化熱処理の前後における両脚の間隔の平均差（ΔＨ）が５ｍｍ以内であれば、熱変形が小さく、寸法精度が良好であると判断した。
上記の結果を表３に示す。
表２及び３に示されるように、実施例１～１０のステンレス鋼板は、厚みが５０～２００ｎｍ、Ｍｎ分率が０．３０以上の前処理皮膜を有しているため、スポット溶接が可能であるとともに、黒色化熱処理によって所望の黒色色調を得ることができた。また、実施例８は、黒色化熱処理の温度を高く設定したため寸法精度が十分でなかったが、実施例１～７、９及び１０は、黒色化熱処理の温度を低く設定したため寸法精度も向上させることができた。
これに対して比較例１のステンレス鋼板は、前処理を行わなかったため、黒色化熱処理によって所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例２のステンレス鋼板は、前処理の均熱温度が高すぎたため、Ｍｎ分率が低く、厚みが大きい前処理皮膜が形成された。その結果、スポット溶接性が十分でなかった。
比較例３及び４のステンレス鋼板は、前処理のＯ2濃度又は均熱温度が低すぎたため、Ｍｎ分率が低く、厚みが小さい前処理皮膜が形成された。その結果、所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例５のステンレス鋼板は、素地のＭｎ含有量が少なすぎたため、前処理皮膜のＭｎ分率が低くなってしまい、所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例６のステンレス鋼板は、素地のＭｎ含有量が多すぎたため、所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例７のステンレス鋼板は、素地のＡｌ含有量が多すぎたため、前処理によってＡｌ酸化物が濃化した前処理皮膜となり、Ｍｎ分率が低くなってしまった。その結果、スポット溶接性が十分でなかった。
比較例８のステンレス鋼板は、素地のＣｒ含有量が少なすぎたため、厚みが大きい前処理皮膜が形成された。その結果、スポット溶接性が十分でなかった。
比較例９のステンレス鋼板は、素地のＣｒ含有量が多すぎたため、前処理皮膜のＭｎ分率が低くなってしまった。その結果、スポット溶接性が十分でないとともに、所望の黒色色調を付与することもできなかった。
比較例２のステンレス鋼板は、前処理の均熱温度が高すぎたため、Ｍｎ分率が低く、厚みが大きい前処理皮膜が形成された。その結果、スポット溶接性が十分でなかった。
比較例３及び４のステンレス鋼板は、前処理のＯ2濃度又は均熱温度が低すぎたため、Ｍｎ分率が低く、厚みが小さい前処理皮膜が形成された。その結果、所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例５のステンレス鋼板は、素地のＭｎ含有量が少なすぎたため、前処理皮膜のＭｎ分率が低くなってしまい、所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例６のステンレス鋼板は、素地のＭｎ含有量が多すぎたため、所望の黒色色調を付与することができなかった。
比較例７のステンレス鋼板は、素地のＡｌ含有量が多すぎたため、前処理によってＡｌ酸化物が濃化した前処理皮膜となり、Ｍｎ分率が低くなってしまった。その結果、スポット溶接性が十分でなかった。
比較例８のステンレス鋼板は、素地のＣｒ含有量が少なすぎたため、厚みが大きい前処理皮膜が形成された。その結果、スポット溶接性が十分でなかった。
比較例９のステンレス鋼板は、素地のＣｒ含有量が多すぎたため、前処理皮膜のＭｎ分率が低くなってしまった。その結果、スポット溶接性が十分でないとともに、所望の黒色色調を付与することもできなかった。
以上の結果からわかるように、本発明によれば、スポット溶接が可能であり、黒色化熱処理を行っても寸法精度が良好なステンレス鋼材を提供することができる。また、本発明によれば、スポット溶接によって製造可能であり、寸法精度が良好なスポット溶接構造体及びその製造方法を提供することができる。
Claims (6)
- 質量基準で、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する素地と、
前記素地の表面に形成された前処理皮膜であって、厚みが５０～２００ｎｍ、Ｍｎ分率が０．３０以上である前処理皮膜と
を含むステンレス鋼材。 - 前記素地は、質量基準で、Ｎｂ：０．５０％以下、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下、Ｗ：１．００％以下、ＲＥＭ：０．１００％以下、Ｃａ：０．１００％以下、Ｓｎ：０．１００％以下、Ｂ：０．０１００％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に記載のステンレス鋼材。
- スポット溶接に用いられる、請求項１又は２に記載のステンレス鋼材。
- ステンレス母材とスポット溶接部とを備えるスポット溶接構造体であって、
前記ステンレス母材は、
質量基準で、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．１００％以下、Ｃｒ：１６．００～２５．００％、Ｎｉ：１．００％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｎ：０．１００％以下、Ａｌ：１．００％以下、Ｔｉ：０．０８～０．５０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する素地と、
前記素地の表面に形成された黒色化皮膜であって、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において明度指数Ｌ*が４５．０以下、クロマネチックス指数ａ*及びｂ*が±５．００以内である黒色化皮膜と
を含むスポット溶接構造体。 - 前記素地は、質量基準で、Ｎｂ：０．５０％以下、Ｚｒ：１．００％以下、Ｃｏ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下、Ｗ：１．００％以下、ＲＥＭ：０．１００％以下、Ｃａ：０．１００％以下、Ｓｎ：０．１００％以下、Ｂ：０．０１００％以下から選択される少なくとも１種を更に含む、請求項４に記載のスポット溶接構造体。
- 請求項１～３のいずれか一項に記載のステンレス鋼材をスポット溶接した後、８００℃未満の温度で黒色化熱処理を行う、スポット溶接構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2022035680A JP2023131036A (ja) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | ステンレス鋼材、スポット溶接構造体及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP2023131036A true JP2023131036A (ja) | 2023-09-21 |
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Family Applications (1)
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| JP2022035680A Pending JP2023131036A (ja) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | ステンレス鋼材、スポット溶接構造体及びその製造方法 |
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