JP5151223B2 - スピニング加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(Ti-48×C/12-48×N/14-48×S/32)×P≦0.002・・・(1)
C≦12×S/32・・・(2)
C≦0.015%
Cは、Cr炭化物を形成し、Cr炭化物の周囲にCr濃度の低い領域を生成させ、耐食性が劣化する、いわゆる鋭敏化の原因となるため、後述するTiにより炭化物TiCとして析出させる必要がある。C量が0.015%を超えると、TiCが多くなり、加工硬化が過剰に抑制されて歪みが集中し、スピニング加工時に破断しやすくなる。したがって、C量は0.015%以下とする。
Siは、鋼の固溶強化元素である。Si量が0.3%を超えると、鋼が硬質低延性化するので、Si量は0.3%以下とする。
Mnは、MnSを形成して耐食性を劣化させる。そのため、ステンレス鋼として通常必要な耐食性を維持すべく、Mn量は0.3%以下とする。
Pは、鋼を固溶強化するとともに、脆化しやすくする。P量が0.04%を超えると、鋼の延性が著しく低下するため、P量の上限は0.04%とする。
Sは、上述したようにMnSとして析出して耐食性を劣化させるとともに、TiSまたはTi4C2S2を形成してスピニング加工時のへらと鋼板との焼き付きを助長する。このため、S量は0.008%以下とする。
Alは脱酸剤であり、鋼の清浄度を向上させる。そのため、Al量は0.02%以上含有させることが望ましい。しかし、Al量が0.06%を超えると、脱酸生成物が多量に生成しスピニング加工時に破断の起点となるので、Al量は0.06%以下とする。
Nは、本発明で重要なスピニング加工時の潤滑剤となる粗大TiNの形成に必要な元素である。N量が0.004%未満では、粗大TiNの析出量が少なく潤滑効果が得られない。一方、N量が0.012%を超えると、直方体であるTiNの長辺が長くなり、へらと鋼板との摩擦によりTiNが脱落し、この脱落後の孔を起点に破断が起こりやすくなる。このため、N量は0.004%以上0.012%以下とする。
Tiは、上述したようにTiCとしてCを析出させるとともに、本発明でスピニング加工時の潤滑剤となる粗大TiNを形成させる重要な元素である。Ti量が0.2%未満では、TiNの析出量が少なく、また、TiNは粗大化しない。一方、Ti量が0.4%を超えると、TiNが粗大化し過ぎ、へらと鋼板との摩擦により脱落し、この脱落後の孔が起点となって亀裂が生じ、破断が起こりやすくなる。このため、Ti量は0.2%以上0.4%以下とする。
Crは、フェライト系ステンレス鋼板の加工硬化挙動を制御する重要な元素である。Cr量が20%未満だと、鋼板が加工硬化しやすくなり、へらと鋼板が焼き付きを起こしやすくなる。一方、Cr量が23%を超えると、Cr酸化膜が薄くなり、Cr酸化膜が破れて鋼板表面が露出し、焼き付きが起こりやすくなったりする。このため、Cr量は20%以上23%以下とする。
Cuは、Crと同様、フェライト系ステンレス鋼板の加工硬化挙動を制御する重要な元素である。Cu量が0.3%未満だと、加工硬化しやすくなり、スピニング加工時にへらと鋼板が焼き付きやすくなる。一方、Cu量が0.6%を超えると、スピニング加工時のへらと鋼板との摩擦熱でCuがクラスターを形成するため、鋼板が硬質化し、破断が起こりやすくなる。このため、Cu量は0.3%以上0.6%以下とする。
上記のようにCr量とCu量を制御しただけでは、必ずしも鋼板の加工硬化挙動をスピニング加工にとって最適化できるとは限らない。そのため、さらにCr量とCu量の積Cr×Cuを制御する必要がある。Cr×Cuが5未満だと、鋼板の加工硬化が大きすぎてスピニング加工時にへらと鋼板が焼き付きやすくなり、15を超えると、鋼板の加工硬化が過剰に抑制されて歪みが集中し、スピニング加工時に破断しやすくなる。このため、Cr×Cuは5以上15以下とする。
フェライト粒径が35μmを超えると、スピニング加工時にフェライト粒界より破断が生じやすくなる。特に、次に述べる粗大なTiNが粒界に存在すると、この傾向が顕著になる。このため、フェライト粒径は35μm以下とする。
フェライト粒内のTiNは、鋼板中にとどまり、あるいは鋼板から脱落してへらと鋼板の間で転がり、へらと鋼板との潤滑剤となって、スピニング加工時の焼き付きを防止する。しかし、形状が直方体であるTiNが、このような潤滑剤の役割を果たすには、スピニング加工の周方向に平行な断面において、短辺の長さが0.1μm以上で、長辺の長さが5μm以下であり、かつフェライト粒内に5個/mm2以上の割合で存在する必要がある。これは、短辺の長さが0.1μm未満では、スピニング加工時にへらで押されて鋼板内へ押し込まれ、潤滑効果がなくなり、長辺の長さが5μmを超えると、へらと鋼板との摩擦により脱落し、この脱落後の孔が起点となって亀裂が生じ、破断が起こりやすくなり、フェライト粒内に存在する割合が5個/mm2未満では、個数の絶対数が少なく、潤滑効果を発揮できないためである。
上述したように、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、例えば、上記の成分組成を有するスラブを、1000℃以上で30分以上加熱後、仕上温度800℃以上で熱間圧延を行い、巻取温度400〜550℃で巻取った後、再結晶焼鈍を行い、さらに冷間圧延、再結晶焼鈍を行うことにより製造できる。
TiNの大きさを、上記のような短辺の長さと長辺の長さに制御するには、スラブを1000℃以上で30分以上加熱する必要がある。ただし、加熱温度が1280℃超え、もしくは加熱時間が300分超えると、TiNが過剰に粗大化しやすくなることから、加熱温度は1280℃以下に、加熱時間は300分以下にすることが望ましい。また、TiNの密度は、本発明範囲のTi、Nの量と加熱条件の両者が同時に満たされたときに、本発明の最適値が実現される。
熱間圧延の仕上温度が800℃未満では、圧延荷重が増加して表面粗さが粗くなり、スピニング加工時に鋼板の流れが不均一になり、しわが発生しやすくなる。このため、熱間圧延の仕上温度は800℃以上とする。
巻取温度が400℃未満では、巻取り時にTiCが析出せず、その後の再結晶焼鈍時に微細に析出して伸びを極端に低下させ、スピニング加工時に破断を引き起こす。一方、巻取温度が550℃を超えると、TiCが凝集粗大化し、スピニング加工時にへらと鋼板との摩擦により脱落して、鋼板とへらが焼き付きやすくなる。このため、巻取温度は400℃以上550℃以下とする。
Claims (2)
- 質量%で、C≦0.015%、Si≦0.3%、Mn≦0.3%、P≦0.04%、S≦0.008%、Al≦0.06%、0.004%≦N≦0.012%、0.2%≦Ti≦0.4%、20%≦Cr≦23%、0.3%≦Cu≦0.6%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、5≦Cr×Cu≦15である成分組成を有し、かつフェライト粒径が35μm以下で、前記フェライト粒内に、短辺の長さが0.1μm以上で、長辺の長さが5μm以下のTiNが5個/mm2以上存在することを特徴とするスピニング加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- 請求項1に記載の成分組成を有するスラブを、1000℃以上で30分以上加熱後、仕上温度800℃以上で熱間圧延を行い、巻取温度400〜550℃で巻取った後、再結晶焼鈍を行い、さらに冷間圧延、再結晶焼鈍を行うことを特徴とするスピニング加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
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