JP4306974B2 - 表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光輝焼鈍時の耐ブルーイング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼板は、オーステナイト系ステンレス鋼板に比べ、経済的な利点をもつことから広範囲に使用されており、高耐食性、高成形性とともに高表面品質を有することが要望されている。
【０００３】
フェライト系ステンレス鋼板の各種表面仕上げの中で表面光沢が要求されるＢＡ仕上げは、冷延板を無酸化雰囲気で光輝焼鈍し、冷延板の光沢をそのまま維持する高光沢仕上げである。このＢＡ仕上げ材を製造する際に、水素や窒素雰囲気中で光輝焼鈍されるが、この時表面が着色するブルーイングと呼ばれる現象が生じる場合が有り、これが発生すると表面品位の他に耐食性も劣化する。
【０００４】
ブルーイングは、光輝焼鈍時に酸化皮膜が厚くなることで生じ、光の干渉によって肉眼では表面が着色して見える。これを防止するためには、特開昭６０−２５５９１９号公報、特開平０１−３０６５２０号公報、特開平０１−１８５９６号公報に開示されているように、ＢＡ焼鈍時の雰囲気、露点を制御する方法が一般的であるが、この場合還元ガス流量の増加により生産コストが増加するほか、在炉時間が長く採らざるを得ない厚手の素材では、露点を下げてもブルーイングが発生する場合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、既知技術の問題点を解決するために、鋼成分について、光輝焼鈍時に表面酸化皮膜を形成するＳｉ，Ｍｎ，Ａｌ量を制御し、光輝焼鈍時に生成する酸化皮膜の組成を制御することにより、ブルーイング発生を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明者らはフェライト系ステンレス鋼板の耐ブルーイング性に及ぼす表面物性、酸化挙動御について詳細な研究を行った結果に基づき、以下に示す本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、光輝焼鈍時の耐ブルーイング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板に関するものであり、その要旨は、質量％にて、
Ｃ ≦０．１％、 Ｓｉ：０．２〜０．８％、 Ｍｎ：０．３〜１．０％、
Ｃｒ：１０〜２０％、Ａｌ：０．０５〜０．０９％、Ｎ ：０．０２〜０．０５％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物より成り、Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３を満たし、また更に、酸化皮膜中の各元素の濃度比が（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）＞０．１である、耐ブルーイング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について説明する。先ず、化学成分の限定理由を述べる。
Ｃは、加工性と耐食性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良いが、０．１％以下とした。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、０．０４〜０．０８％が望ましい。
【０００９】
Ｓｉは、光輝焼鈍時の保護性の酸化皮膜を形成し、酸化皮膜厚さの増加を抑制する効果を有する。脱酸素剤として作用するため添加されるが、固溶強化元素であり過度の添加は加工性が劣化するため、０．２〜０．８％とした。精錬コストを考慮すると０．３〜０．５％が望ましい。
【００１０】
Ｍｎは、光輝焼鈍時に非保護性の酸化皮膜を形成し、多量の添加は酸化皮膜の増加に繋がるため、その含有量は少ないほど良く、Ｍｎ：０．３〜１．０％とした。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、０．５〜０．８％が望ましい。
【００１１】
Ｃｒは、耐食性および耐高温酸化性の向上のため添加されるが、２０％超の添加により靱性の劣化が生じ、製造性が劣化する。１０％未満では酸化し易いため、Ｃｒの範囲は１０〜２０％とした。更に、耐食性と加工性の確保という観点では１６〜１８％が望ましい。
【００１２】
Ａｌは、Ｓｉと同様に光輝焼鈍時の保護性の酸化皮膜を形成し、酸化皮膜厚さの増加を抑制し、０．０５％以上の添加でその効果を有する。また、脱酸素剤として作用するため添加されるが、０．０９％超の添加によりＡｌ系酸化物がクラスター化し、表面疵の原因になる。また多量の添加は、溶接時の溶け込み性劣化やブラックスポットと呼ばれる溶接ビードの品位劣化をもたらす。一方、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、０．０５〜０．０９％の範囲とした。
【００１３】
Ｎは、Ｃと同様に加工性と耐食性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良く、０．０５％以下とした。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、０．０２〜０．０４％が望ましい。
【００１４】
また、上記化学成分を有するフェライト系ステンレス鋼の耐ブルーイング性を向上させるためには、酸化皮膜を形成するＭｎ，ＳｉおよびＡｌの組成バランスの最適化が重要であることを見出した。
図１にＭｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）と光輝焼鈍後の表面色度の関係を示す。ここで、表面色度としては、ＪＩＳ Ｚ８７２９におけるｂ^* を色差計で測定した。これより、Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３の場合にｂ^* が３未満となるが、ｂ^* が３以上となると肉眼で薄い着色が認識され、３未満では肉眼で着色が認識できないレベルである。すなわち、Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３とすることで、ブルーイング発生を防止できる。
【００１５】
Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３でブルーイングが生じない理由については、酸化皮膜厚さが影響しており、Ｍｎ，Ｓｉ，Ａｌの酸化皮膜生成は温度によって異なるものの、保護性皮膜形成による酸化抑制が影響していると考えられる。すなわち、ＳｉとＡｌの保護性酸化皮膜生成により、Ｍｎの非保護性酸化皮膜生成が抑制され、表面酸化被膜厚さの著しい増加が起きないと考えられる。
【００１６】
また、光輝焼鈍時に生成する酸化皮膜厚さについて、組成分析を詳細に行った結果、酸化皮膜中の各元素の濃度比（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）を制御することで、ブルーイングが防止できることがわかった。
図２に酸化皮膜中の（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）と鋼板表面のｂ^* の関係を示す。ここで、酸化皮膜中の（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）については、鋼板表面皮膜組成をオージェ電子分光器で測定し、酸素濃度が最大となる深さにおいて、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌの濃度比率を求め、これらの中でＳｉとＡｌの比率を求めたものである。これより、（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）＞０．１で鋼板表面のｂ^* が３未満となり、肉眼で着色が識別できないレベルとなる。
【００１７】
【実施例】
表１示す成分組成のフェライト系ステンレス鋼を溶製、鋳造した。その後、１１００〜１２００℃に加熱して熱間圧延して、３．８ｍｍ厚の熱延板とした。これを焼鈍−酸洗後、０．６ｍｍ厚まで冷間圧延し、露点−４５℃、Ｈ₂ とＮ₂ の比率が７５：２５の雰囲気中において、焼鈍温度８３０℃で光輝焼鈍した。
上記にようにして得られた０．６ｍｍ厚の光輝焼鈍材の表面について、ｂ^* を測定した結果を併せて表１に示す。
【００１８】
表１から明らかなように、本発明で規定する化学成分を有する鋼は、Ｍｎ／Ｓｉ＋Ａｌ＜３の場合にはｂ^* が３未満となり、耐ブルーイング性に優れている。比較例１２，１５，１６，１７は、Ｍｎ／Ｓｉ＋Ａｌが３以上となり、耐ブルーイング性に劣る。また比較例１１，１４は、Ｍｎ／Ｓｉ＋Ａｌ＜３であるが、それぞれＳｉ，Ａｌが本発明範囲外であり、耐ブルーイング性に劣る。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば光輝焼鈍時の耐ブルーイング性に優れ、表面品位と耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）と鋼板表面のｂ^* を示す図である。
【図２】酸化皮膜中の（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）と鋼板表面のｂ^* を示す図である。

Claims (2)

1. 質量％にて、
   Ｃ ≦０．１％、
   Ｓｉ：０．２〜０．８％、
   Ｍｎ：０．３〜１．０％、
   Ｃｒ：１０〜２０％、
   Ａｌ：０．０５〜０．０９％、
   Ｎ ：０．０２〜０．０５％、
   残部がＦｅおよび不可避的不純物より成り、Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３を満たすことを特徴とする表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
2. 質量％にて、
   Ｃ ≦０．１％、
   Ｓｉ：０．２〜０．８％、
   Ｍｎ：０．３〜１．０％、
   Ｃｒ：１０〜２０％、
   Ａｌ： ０．０５〜０．０９％、
   Ｎ ：０．０２〜０．０５％、
   残部がＦｅおよび不可避的不純物より成り、Ｍｎ／（Ｓｉ＋Ａｌ）＜３を満たし、酸化皮膜中の各元素の濃度比が（Ｓｉ＋Ａｌ）／（Ｆｅ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋Ｍｎ＋Ａｌ）＞０．１であることを特徴とする表面性状に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

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