JP4565758B2 - 成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼は家電用、自動車排気系用等多くの用途に用いられている。しかしフェライト系ステンレス鋼は、ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼のに比べて成形加工性が劣るため、成形用材料として用いた場合には成形時に破断する等の問題が生じることがあった。
この問題を解決するために、Ｃ，Ｎを低減し、これらを固定するためにＴｉやＮｂを添加して深絞り性を向上させた高純フェライト系ステンレス鋼が開発されてきた。この代表鋼種はＳＵＳ４３０ＬＸやＳＵＳ４３６Ｌである。
【０００３】
最近ではこれらの鋼種をベースとして、成形性を向上させるために製造方法や成分系の検討がされている。特開平９−２６３９００号公報では、成分、熱間圧延条件（温度、圧下率、速度等）を規定して、成形性を向上させる方法が提示されている。しかしこの方法では、熱間圧延での生産性低下を伴うと共に、圧下率が高いためにスケールキズの発生が生じることがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱間圧延時に圧下率の高い圧延を行うことなく、すなわち熱間圧延時にスケールキズを生じることなく、成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、熱間圧延時に圧下率の高い圧延を行うことなく、熱間圧延後の工程で成形性を向上させる方法を鋭意検討してきたが、高純フェライト系ステンレス鋼熱延板を用いて、その後の工程条件と製品板の深絞り性の関係を調査したところ、熱間圧延板あるいはその後に焼鈍をした材料を、１００〜５００℃の温度域において温間圧延した後に冷間圧延、焼鈍をすることで、製品板の深絞り性が向上することを見出した。
【０００６】
図１に製品板の平均ｒ値に及ぼす温間圧延の影響を示す。供試鋼はＳＵＳ４３０ＬＸ，ＳＵＳ４３６Ｌ，ＳＵＳ４４４の３鋼種である。いずれも熱間圧延後に２００℃で圧下率３０％の圧延を実施した後、冷間圧延、焼鈍に供した。なお熱間圧延は、スケールキズが発生しない程度の軽圧下の条件で圧延を行っている。
図１に示すとおり、いずれの鋼種も温間圧延によってｒ値が向上している。
【０００７】
本発明は上記知見に基づいて完成したものであって、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）鋼成分として、ｍａｓｓ％で、
Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、 Ｎ ：０．０００５〜０．０３％、
Ｃｒ：１０〜２５％、 Ｓｉ：０．０１〜１％、
Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ ：０．０４％未満、
Ｓ ：０．０１未満、 Ａｌ：０．００５〜０．２％、さらに
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種または２種以上を下記（１）式を満足するように含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼鋳造片を熱間圧延あるいは熱延板焼鈍後に、１００〜５００℃の温度域において、圧下率２０〜５０％の温間圧延を施し、該温間圧延後に冷間圧延、焼鈍の一方もしくは両方を施すことを特徴とする成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｚｒ／９１≧Ｃ／１２＋Ｎ／１４……（１）
（２）鋼成分として、さらにｍａｓｓ％で、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％を含有することを特徴とする前記（１）に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
（３）鋼成分として、さらにｍａｓｓ％で、Ｂ：０．０００５〜０．００５％を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
（４）鋼成分として、さらにｍａｓｓ％で、Ｍｏ：０．１〜２％、Ｎｉ：０．１〜２％、Ｃｕ：０．１〜２％の１種もしくは２種以上を含有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明について詳細に説明する。なお、下記の説明における％とはｍａｓｓ％を示すものである。
Ｃ，Ｎ：Ｃ，Ｎを多量に添加すると成形性が低下するため、それぞれ上限は０．０３％とした。一方、下限は精錬段階でのコストを考慮した場合には０．０００５％である。厳しい加工用途等に用いる場合には、Ｃ，Ｎ共に０．０００５〜０．０１５％とすることが好ましい。
【０００９】
Ｃｒ：Ｃｒは１０％未満ではステンレス鋼としての耐食性が不十分であり、２５％を超えると靱性が低下する場合があるため、１０〜２５％を範囲とした。また、Ｃｒ量が多くなると加工性が低下するため、加工用途としては１０〜１９％が好ましい。
【００１０】
Ｓｉ：Ｓｉは成形性の観点から低い方が好ましく、上限を１％とした。下限は不純物として混入する最低レベルの０．０１％とした。
【００１１】
Ｍｎ：ＭｎもＳｉ同様、成形性の観点から低い方が好ましく、上限を１％とした。下限は不純物として混入する最低レベルの０．０１％とした。
【００１２】
Ｐ：Ｐは不純物として０．０４％以上になると、材質の硬化が著しくなるため０．０４％未満とした。成形加工量が大きい用途に使用される場合には、０．０２％未満とすることが好ましい。
【００１３】
Ｓ：Ｓは０．０１％以上になると、ステンレス鋼の基本的特性である耐食性を劣化させるため０．０１％未満とした。
【００１４】
Ａｌ：Ａｌは脱酸元素として活用されるが、０．２％を超えると成形性、製造性を低下させるため、０．２％を上限とした。但し、不純物レベルとして０．００５％程度混入するため、これを下限とした。
【００１５】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ：これらの元素はＣ，Ｎを固定して加工性を向上させる元素である。単独であっても２種以上の複合であっても化学量論的にＣ，Ｎを上回る量を添加すれば、その固定効果が発揮されるためその下限を次式とした。
Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｚｒ／９１≧Ｃ／１２＋Ｎ／１４……（１）
上限は特に規定しないが、添加量が多すぎると材料が硬化しすぎるため、各元素とも０．５％以下とすることが好ましい。
【００１６】
上記の基本成分に加え、以下の成分を必要に応じて添加することができる。
Ｍｇ：Ｍｇは凝固組織を微細化する効果がある。その効果を発揮するのは０．０００５％以上であり、これを下限とした。また多量に添加してもその効果は飽和するため、０．０１％を上限とした。
【００１７】
Ｂ：加工性、特に二次加工性を向上させる元素である。０．０００５％以上添加することで効果が現れる。しかし、０．００５％より多くてもその効果は飽和する。
【００１８】
Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕ：これらは耐食性を向上する元素であり、耐食性が問題となる用途ではＭｏ，Ｎｉ，Ｃｕのうち１種又は２種以上を組み合わせて添加する。
それぞれ０．１％以上添加することにより効果が現れる。しかし、加工性を考慮すると上限はいずれも２％である。
【００１９】
本発明は、深絞り性向上のために熱間圧延後あるいは熱延板焼鈍後に温間圧延を実施することを特徴としている。温間圧延温度範囲は１００〜５００℃であり、この温度範囲を外れると成形性向上効果が小さくなる。この温度範囲内であれば、熱間圧延後の冷却過程で圧延しても良い。また成形性向上に効く圧下率は５％以上である。但し、圧下率が５０％を超えると生産性が低下するため、これを上限とした。温間圧延後の工程は、焼鈍、冷延、焼鈍とすることが好ましい。但し、温間圧延後の焼鈍を省略しても、また冷延途中に焼鈍を行っても良い。冷間圧延は１回以上行っても良い。なお、温間圧延の圧下率の下限は、実施例に基づいて２０％以上とする。
【００２０】
本発明法により深絞り性が向上する原因については現在のところ調査中であるが、温間圧延時に成形性向上に有利な集合組織が形成されるためと考えられる。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
表１に示すフェライト系ステンレス鋼を溶製し、熱間圧延、一部を焼鈍した。
本材料を用いて一部を温間圧延し、その後に冷間圧延、焼鈍の組み合わせによって製品板を作製した。製品板より引張試験片を切り出し、ｒ値を測定した。ｒ値は圧延方向と平行、垂直及び４５°の３方向にｎ＝２で１５％引張後の板幅及び板厚変化を測定し、平均のｒ値として算出した。
【００２２】
製造条件及びｒ値測定結果を併せて表２に示す。同一の鋼種でも、本発明の属す製造方法によりｒ値が０．２以上も向上している。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間圧延でスケールキズを発生させることのない、成形性、特に深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フェライト系ステンレス鋼のｒ値に及ぼす温間圧延の影響を、鋼種毎に示した図である。

Claims (4)

1. 鋼成分として、ｍａｓｓ％で、
   Ｃ ：０．０００５〜０．０３％、
   Ｎ ：０．０００５〜０．０３％、
   Ｃｒ：１０〜２５％、
   Ｓｉ：０．０１〜１％、
   Ｍｎ：０．０１〜１％、
   Ｐ ：０．０４％未満、
   Ｓ ：０．０１％未満、
   Ａｌ：０．００５〜０．２％を含有し、さらに、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種または２種以上を下記（１）式を満足するように含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼鋳造片を熱間圧延あるいは熱延板焼鈍後に、１００〜５００℃の温度域において、圧下率２０〜５０％の温間圧延を施し、該温間圧延後に冷間圧延、焼鈍の一方もしくは両方を施すことを特徴とする成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
   Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３＋Ｚｒ／９１≧Ｃ／１２＋Ｎ／１４……（１）
2. 鋼成分として、さらにｍａｓｓ％で、
   Ｍｇ：０．０００５〜０．０１％
   を含有することを特徴とする請求項１に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
3. 鋼成分として、さらにｍａｓｓ％で、
   Ｂ ：０．０００５〜０．００５％
   を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。
4. 鋼成分として、さらにｍａｓｓ％で、
   Ｍｏ：０．１〜２％、
   Ｎｉ：０．１〜２％、
   Ｃｕ：０．１〜２％
   の１種もしくは２種以上を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板の製造方法。

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