JP6206624B1 - フェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents

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Abstract

溶接ビード（特にＴＩＧ溶接部）のブラックスポットが、曲げ加工時に剥離しにくいフェライト系ステンレス鋼板を提供する。質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１５０％、Ｃｒ：１８．０〜２５．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃａ：０．０００１〜０．００１５％、Ｏ（酸素）：０．００１５〜０．００４０％、およびＮ：０．０２５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、さらに下記（１）式を満たす、フェライト系ステンレス鋼板。０．５≦ＰＢＩ≦２０．０ ・・・（１）（ただし、ＰＢＩ＝（７Ａｌ＋２Ｔｉ＋Ｓｉ＋１０Ｚｒ＋１３０Ｃａ）×Ｏ（酸素）×１０００であり、式中のＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃａ、およびＯ（酸素）は、フェライト系ステンレス鋼板中の各成分の含有量［質量％］であり、含有しない元素は０とする。）

Description

本発明はフェライト系ステンレス鋼板に関する。さらには、溶接溶け込み性に優れ、かつ、溶接ビードのブラックスポットが曲げ加工時に剥離しにくいフェライト系ステンレス鋼板に関する。
フェライト系ステンレス鋼板は、多くのＮｉを含有しているオーステナイト系ステンレス鋼板に比較して安価で価格安定性に優れている。さらに、フェライト系ステンレス鋼板は耐発銹性に優れていることから、建築材料、輸送機器、家庭電化製品、厨房機器等の様々な用途に使用されている。
フェライト系ステンレス鋼板の中には、安定化元素としてＴｉを含有するＴｉ安定化フェライト系ステンレス鋼板がある。これは、Ｔｉを含有することにより鋼中にＴｉ炭窒化物を生成し、固溶ＣおよびＮを低減すること、ならびに｛１１１｝再結晶集合組織の発達を促進することで、加工性に優れた鋼板となる。しかしながら、Ｔｉ安定化フェライト系ステンレス鋼板は、ＴＩＧ溶接(Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ ｗｅｌｄｉｎｇ）時に十分なガスシールドを行っていても溶接ビード上にブラックスポットと呼ばれる酸化物が生成しやすい。
溶接ビード上へのブラックスポット生成を抑制する手法は、特許文献１および２に開示されている。
特許文献１には、ブラックスポットの生成の少ないフェライト系ステンレス鋼として、鋼組成のＢＩ値（３Ａｌ＋Ｔｉ＋０．５Ｓｉ＋２００Ｃａ）が０．８以下を満足するフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
特許文献２には、ブラックスポットの生成の少ないフェライト系ステンレス鋼として、鋼組成の上記ＢＩ値が０．８以下を満足するフェライト系ステンレス鋼が示されている。
特開２０１０−２０２９７３号公報 特開２０１２−３６４４４号公報
ブラックスポットが大きくかつ厚く生成した場合には、溶接ビードを含む鋼板を曲げ加工した際にブラックスポットが剥離して、この剥離した部分が隙間腐食の起点となり、耐食性低下の原因となることがあるという問題がある。特許文献１や２に開示された技術では、Ｔｉ安定化フェライト系ステンレス鋼板のブラックスポットについて、曲げ加工時の剥離抑制が不十分である。さらには、脱酸効果を有するＳｉ、Ａｌ、Ｔｉおよび、Ｃａの含有量についての上限を厳しく規制するため、フェライト系ステンレス鋼中の酸素濃度が高くなりやすい。よって、鋼中に酸化物が生成しやすくなり、鋼板の製造過程においてヘゲ（ｓｃａｂ）や表面欠陥が生成しやすくなるという問題を特許文献１や２に開示された技術は有している。
近年、上記のようなＴｉ安定化フェライト系ステンレス鋼板は、コストダウンを目的に、家庭用電化製品に多用されている。一方、その構造の複雑化に伴い、Ｔｉ安定化フェライト系ステンレス鋼板が、溶接部に曲げ加工を施した上で、厳しい腐食環境に曝される部位に適用されることがある。そこで、溶接ビードに曲げ加工を施した際にもブラックスポット剥離に起因した隙間腐食が発生しにくいＴｉ安定化ステンレス鋼板が求められている。
本発明は、ＴＩＧ溶接部のブラックスポットが、曲げ加工時に剥離しにくいフェライト系ステンレス鋼板を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題に対し、ブラックスポットの曲げ加工時の剥離を抑制するため総合的な検討を行った。その結果、Ｏ（酸素）含有量を一定の値以下とし、かつ、「（７Ａｌ＋２Ｔｉ＋Ｓｉ＋１０Ｚｒ＋１３０Ｃａ）×Ｏ（酸素）×１０００」にて示されるＰＢＩ値が一定の値以下である鋼組成とすることで、溶接ビード全長に占めるブラックスポットのビード方向の長さの総和の比（ブラックスポット生成長さ比）に関係なくブラックスポットの曲げ加工時の剥離が生じにくくなることを知見した。
一方、Ｏ（酸素）含有量やＰＢＩ値が極度に小さくなると、溶接ビードが板厚方向に溶け込みにくくなり溶接溶け込み性が低下することを知見した。そこで、Ｏ（酸素）含有量を一定の範囲内とし、かつ、ＰＢＩ値が一定の範囲内である鋼組成とすることで、良好な溶接溶け込み性と良好なブラックスポット剥離抑制を並立可能であることを本発明者らは見出した。その機構は以下によると推察される。
ブラックスポットは、ＴＩＧ溶接中に電極に引きずられるように溶接ビード上を粗大化しながら移動し、一定以上に粗大化すると溶接ビード淵に固定される。フェライト系ステンレス鋼板中において酸素と親和性の高い元素や酸素が少ないと、ＴＩＧ溶接時に形成される溶融池の表面張力は、温度が高くなるほど低下する。その結果、温度が高い溶接ビードの中央から、温度が低い溶接ビードの淵へ向かって、溶融池表面に強い流れが形成される。この強い流れにより、外向きのマランゴニ対流（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ Ｃｉｎｖｅｃｔｉｏｎ）が活発となる。その結果、ブラックスポットが比較的粗大でない状態でビード淵に固定されることとなる。これにより、ひとつひとつのブラックスポットが薄くかつ小さくなり、曲げ加工時に剥離が生じにくくなる。
一方、フェライト系ステンレス鋼板中に酸素と親和性の高い元素や酸素が少なくなりすぎると、外向きのマランゴニ対流が極度に活発となり、溶融地の「深さ／幅」比が極度に小さくなった結果、溶接ビードの板厚方向への溶接溶け込み性が低下する。
本発明は、上記の知見に基づきさらに検討を重ねて完成した。その要旨構成は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％以下、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．００１〜０．１５０％、Ｃｒ：１８．０〜２５．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃａ：０．０００１〜０．００１５％、Ｏ（酸素）：０．００１５〜０．００４０％、およびＮ：０．０２５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、さらに下記（１）式を満たす、フェライト系ステンレス鋼板。
０．５≦ＰＢＩ≦２０．０ ・・・（１）
（ただし、ＰＢＩ＝（７Ａｌ＋２Ｔｉ＋Ｓｉ＋１０Ｚｒ＋１３０Ｃａ）×Ｏ（酸素）×１０００であり、式中のＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃａ、およびＯ（酸素）は、フェライト系ステンレス鋼板中の各成分の含有量［質量％］であり、含有しない元素は０とする。）
［２］さらに、質量％で、Ｚｒ：０．０１〜０．８０％、Ｎｂ：０．０１％以上０．４０％未満、およびＶ：０．０１〜０．５０％から選ばれる１種以上を含有する、［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［３］さらに、質量％で、Ｃｕ：０．３０〜０．８０％、Ｎｉ：０．０１〜２．５０％、Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、Ｍｏ：０．０１〜２．００％、およびＷ：０．０１〜０．５０％から選ばれる１種以上を含有する、［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［４］さらに、質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、Ｙ：０．００１〜０．２０％、ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１〜０．１０％、Ｓｎ：０．０１〜０．５０％、およびＳｂ：０．０１〜０．５０％から選ばれる１種以上を含有する、［１］〜［３］のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［５］前記フェライト系ステンレス鋼板が、溶接部のブラックスポットが曲げ加工時に剥離しにくいものである、［１］〜［４］のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼板。
本発明によれば、ＴＩＧ溶接部のブラックスポットが、曲げ加工時に剥離しにくいフェライト系ステンレス鋼板を提供できる。また、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、溶接ビードの溶接溶け込み性に優れ、かつ、曲げ加工部を含め、耐食性に優れる。
図１は、後述の表１の実施例Ｎｏ．３において、生成したブラックスポットの外観を示す図である。
以下に、本発明の実施形態を、その最良の形態を含めて説明する。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、下記（１）式を満足するものである。
０．５≦ＰＢＩ≦２０．０・・・（１）
ただし、ＰＢＩ＝（７Ａｌ＋２Ｔｉ＋Ｓｉ＋１０Ｚｒ＋１３０Ｃａ）×Ｏ（酸素）×１０００
（なお、（１）式中のＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃａ、およびＯ（酸素）は、フェライト系ステンレス鋼板中の各成分の含有量［質量％］であり、含有しない元素は０とする。）
Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、およびＣａは、酸素との親和力が特に強い元素であり、酸化物となりやすい。これらの元素の量の値と、酸素量の値との積が大きいと、ブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすい。上記（１）式におけるＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、およびＣａの係数は、溶接ビードの溶接溶け込み性へ与える影響、および、曲げ加工時にブラックスポットの剥離を引き起こす影響、の大きさに基づいて決定されている。
上記ＰＢＩ値が２０．０を超えると、曲げ加工時にブラックスポットが剥離する。この剥離を抑制するため、ＰＢＩ値は２０．０以下とする。また、ＰＢＩ値が５．０以下である場合には、曲げ加工時にブラックスポットの剥離をさらに効果的に抑制できる。
上記ＰＢＩ値が０．５未満となると、溶接ビードの板厚方向への溶接溶け込み性が低下する。よって、本発明ではＰＢＩ値を０．５以上とする。ＰＢＩ値が１．５以上である場合には、溶接ビードの溶接溶け込み性が優れる。
また、ＰＢＩ値が１．５以上の場合は、ＰＢＩ値が１．５未満の場合よりも曲げ加工時にブラックスポットの剥離抑制が良好となる。これは、上述したようにＰＢＩ値が１．５以上の場合は１．５未満の場合よりも溶接溶け込み性が良いことが影響していると考えられる。よって、本発明では、ＰＢＩ値は１．５以上５．０以下が更に好ましい。
次に、本発明で成分組成を前述の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼の成分を示す％については、特に断らない限り質量％を意味する。
Ｃ：０．０２０％以下
Ｃは、鋼の強度を高めるのに有効な元素である。よって、Ｃ含有量を０．００１％以上にすることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．０２０％を超えると、耐食性および加工性が著しく低下する。よって、Ｃ含有量は０．０２０％以下とする。Ｃ含有量は好ましくは０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％
Ｓｉは、脱酸剤として有用な元素である。この効果はＳｉ含有量を０．０５％以上にすることで得られる。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．０８％以上である。Ｓｉ含有量が０．５０％を超えると鋼が硬質化して加工性が低下する。また、式（１）を満足する組成においても、フェライト系ステンレス鋼板のＴＩＧ溶接において生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすくなり、この剥離した部分が隙間腐食の起点となる場合がある。従って、Ｓｉ含有量は０．５０％以下とする。Ｓｉ含有量は、０．３０％以下が好ましく、０．１５％以下がより好ましい。
Ｍｎ：０．０５〜０．５０％
Ｍｎには、脱酸作用がある。この効果はＭｎ含有量を０．０５％以上にすることで得られる。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．１０％以上であり、より好ましくは０．１５％以上であり、さらに好ましくは０．１７％以上である。Ｍｎ含有量が０．５０％を超えるとＭｎＳの析出および粗大化を促して耐食性の低下を招く。よって、Ｍｎ含有量は０．５０％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．３０％未満であり、より好ましくは０．２０％以下である。
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは耐食性を低下させる元素である。また、Ｐは結晶粒界に偏析することで熱間加工性を低下させる。そのため、Ｐ含有量は可能な限り低いほうが望ましく、０．０４０％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０３０％以下である。なお、Ｐ含有量の下限は特に規定しない。
Ｓ：０．０３０％以下
ＳはＭｎと析出物ＭｎＳを形成する。このＭｎＳは腐食の起点となり、耐食性の低下を招く。よって、Ｓ含有量は低いほうが望ましく、０．０３０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．０２０％以下である。Ｓ含有量は、より好ましくは０．０１０％以下であり、さらに好ましくは０．００５％以下である。なお、Ｓ含有量の下限は特に規定しない。
Ａｌ：０．００１〜０．１５０％
Ａｌは、脱酸に有効な元素である。この効果はＡｌ含有量が０．００１％以上で得られる。Ａｌ含有量は、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上である。Ａｌ含有量が０．１５０％を超えると熱間圧延時に潤滑効果を有するスラブ上表面スケールの生成が抑制され、表面欠陥が生成しやすくなり、製造性が低下する。また、Ａｌ含有量が０．１５０％を超えると、式（１）を満足する組成においても、鋼板のＴＩＧ溶接において生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすくなり、この剥離した部分が隙間腐食の起点となる場合がある。従って、Ａｌ含有量は０．１５０％以下とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．１００％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ｃｒ：１８．０〜２５．０％
Ｃｒは表面に不動態皮膜を形成して耐食性を高める元素である。Ｃｒ含有量が１８．０％未満では十分な耐食性が得られない。よって、Ｃｒ含有量は１８．０以上とし、好ましくは２０．０％以上であり、より好ましくは２０．５％以上である。Ｃｒ含有量が２５．０％を超えるとσ相や４７５℃脆性の影響で靱性が低下しやすくなる。よってＣｒ含有量は２５．０％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは２３．０％以下であり、より好ましくは２１．５％以下である。
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％
Ｔｉは、脱酸に有効な元素である。また、ＴｉはＣおよびＮを固定してＣｒ炭窒化物および脱Ｃｒ層の生成を抑えて鋭敏化を防ぎ、耐食性を向上させる元素である。さらに｛１１１｝再結晶集合組織の発達を促進させることで、Ｔｉは加工性を向上させる。この効果はＴｉ含有量が０．０１％以上で得られる。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．２０％以上である。Ｔｉ含有量が０．５０％を超えるとフェライト系ステンレス鋼板が硬質化し、曲げ加工性が低下し、さらにＴｉＮが腐食の起点となり、耐食性が低下する。また、Ｔｉ含有量が０．５０％を超えると、式（１）を満足する組成においても、鋼板のＴＩＧ溶接において生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすくなり、この剥離した部分が隙間腐食の起点となる場合がある。以上より、Ｔｉ含有量は０．５０％以下とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．４０％以下であり、より好ましくは０．３０％以下である。
Ｃａ：０．０００１〜０．００１５％
Ｃａは、脱酸に有効な元素である。この効果はＣａ含有量が０．０００１％以上で得られる。Ｃａ含有量は、好ましくは０．０００２％以上であり、より好ましくは０．０００３％以上である。Ｃａが０．００１５％を超えて含有されると、式（１）を満足する組成においても、鋼板のＴＩＧ溶接において生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすくなり、この剥離した部分が隙間腐食の起点となる場合がある。従って、Ｃａ含有量は０．００１５％以下とする。Ｃａ含有量は、好ましくは０．００１０％以下であり、より好ましくは０．０００５％以下である。
Ｏ（酸素）：０．００１５〜０．００４０％
Ｏ（酸素）は、ＴＩＧ溶接における溶接ビードの板厚方向への溶接溶け込み性を向上させる元素である。この効果はＯ（酸素）含有量が０．００１５％以上で得られる。Ｏ（酸素）含有量は、好ましくは０．００２０％以上であり、より好ましくは０．００２５％以上である。Ｏ（酸素）が０．００４０％を超えて含有されると、式（１）を満足する組成においても、鋼板のＴＩＧ溶接において生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすくなり、この剥離した部分が隙間腐食の起点となる場合がある。従って、Ｏ（酸素）含有量は０．００４０％以下とする。Ｏ（酸素）含有量は、好ましくは、０．００３５％以下であり、より好ましくは０．００３０％以下である。
Ｎ：０．０２５％以下
Ｎが０．０２５％を超えて含有されると耐食性と加工性が著しく低下する。従って、Ｎ含有量は０．０２５％以下とする。Ｎは極力低減することが好ましく、Ｎ含有量は、好ましくは０．０２０％以下であり、より好ましくは０．０１５％以下である。なお、Ｎ含有量の下限は特に規定しない。
以上、基本成分について説明したが、本発明ではその他にも、以下に述べる元素を適宜含有させることができる。
Ｚｒ：０．０１〜０．８０％
ＺｒはＴｉ同様に、脱酸に有効な元素である。また、ＺｒはＣおよびＮを固定してＣｒ炭窒化物および脱Ｃｒ層の生成を抑えて鋭敏化を防ぎ、耐食性を向上させる元素である。この効果を得る観点からＺｒ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｚｒ含有量はより好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０３％以上である。一方、Ｚｒ含有量が０．８０％を超えるとフェライト系ステンレス鋼板を硬質化させて曲げ加工性を低下させるおそれがある。また、Ｚｒ含有量が０．８０％を超えると、式（１）を満足する組成においても、鋼板のＴＩＧ溶接において生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しやすくなり、これが隙間腐食の起点となる場合がある。従って、Ｚｒ含有量は０．８０％以下とする。Ｚｒ含有量はより好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
Ｎｂ：０．０１％以上０．４０％未満
ＮｂはＴｉ同様に、ＣおよびＮを固定してＣｒ炭窒化物および脱Ｃｒ層の生成を抑えて鋭敏化を防ぎ、耐食性を向上させる元素である。この効果を得る観点から、Ｎｂ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｎｂ含有量はより好ましくは０．０３％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。Ｎｂ含有量が０．４０％以上となるとフェライト系ステンレス鋼板を硬質化させて加工性を低下させるおそれがあり、さらに再結晶温度の上昇を招き製造性を低下させる。従って、Ｎｂ含有量は０．４０％未満が好ましい。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１５％以下である。
Ｖ：０．０１〜０．５０％
Ｖは、フェライト系ステンレス鋼板の耐隙間腐食性を向上させる元素である。この効果を得る観点からＶ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．０３％以上であり、さらに好ましくは０．０５％以上である。Ｖ含有量が０．５０％を超えると、加工性が低下するおそれがある。そのため、Ｖ含有量は０．５０％以下が好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以下である。
Ｃｕ：０．３０〜０．８０％
Ｃｕは不動態皮膜を強化し、耐食性を向上させる元素である。一方、Ｃｕが過剰に含有されるとε−Ｃｕが析出しやすくなり、耐食性を低下させるおそれがある。そのため、Ｃｕ含有量は０．３０〜０．８０％が好ましい。Ｃｕ含有量について、下限側は０．３５％以上がより好ましく、０．４０％以上がさらに好ましい。Ｃｕ含有量について、上限側は０．５０％以下がより好ましく、０．４５％以下がさらに好ましい。
Ｎｉ：０．０１〜２．５０％
Ｎｉは、酸によるアノード反応を抑制し、より低いｐＨでも不動態の維持を可能にする元素である。すなわちＮｉは、耐隙間腐食性の向上に効果が高く、活性溶解の状態における腐食の進行を顕著に抑制して耐食性を向上させる。この効果を得る観点から、Ｎｉ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｎｉ含有量はより好ましくは０．０５％以上であり、さらに好ましくは０．１０％以上である。Ｎｉ含有量が２．５０％を超えると加工部に水素脆化割れが発生しやすくなる。従って、Ｎｉ含有量は２．５０％以下が好ましい。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．８０％以下であり、さらに好ましくは０．２５％以下である。
Ｃｏ：０．０１〜０．５０％
Ｃｏは、フェライト系ステンレス鋼の耐隙間腐食性を向上させる元素である。この効果を得る観点から、Ｃｏ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｃｏ含有量はより好ましくは０．１０％以上である。Ｃｏ含有量が０．５０％を超えると、加工性が低下するおそれがある。そのため、Ｃｏ含有量は０．５０％以下が好ましい。Ｃｏ含有量は、より好ましくは０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１５％以下である。
Ｍｏ：０．０１〜２．００％
Ｍｏには、フェライト系ステンレス鋼板の耐隙間腐食性を向上させる効果がある。この効果を得る観点からＭｏ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．１０以上であり、さらに好ましくは０．３０％以上である。Ｍｏ含有量が２．００％を超えると、粗大な金属間化合物を生成させ、靱性を低下させるおそれがある。そのため、Ｍｏ含有量は２．００％以下が好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは１．００％以下であり、さらに好ましくは０．６０％以下である。
Ｗ：０．０１〜０．５０％
Ｗは、フェライト系ステンレス鋼板の耐隙間腐食性を向上させる元素である。この効果を得る観点から、Ｗ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは０．１０％以上である。Ｗ含有量が０．５０％を超えると、加工性が低下するおそれがある。そのため、Ｗ含有量は０．５０％以下が好ましい。Ｗ含有量はより好ましくは０．３０％以下である。
Ｂ：０．０００３〜０．００３０％
Ｂは、熱間加工性や２次加工性を向上させる元素であり、Ｔｉ添加鋼へのＢ添加が有効であることが知られている。この効果を得る観点から、Ｂ含有量は０．０００３％以上が好ましい。Ｂ含有量はより好ましくは０．００１０％以上である。Ｂ含有量が０．００３０％を超えると靱性が低下するおそれがある。従って、Ｂ含有量は０．００３０％以下が好ましい。Ｂ含有量はより好ましくは０．００２５％以下である。
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％
Ｍｇは、溶鋼中でＡｌとともにＭｇ酸化物を形成し脱酸剤として作用する。この効果を得る観点からＭｇ含有量は０．０００５％以上が好ましい。Ｍｇ含有量はより好ましくは０．００１０％以上である。Ｍｇ含有量が０．０１００％を超えると鋼の靱性が低下して製造性が低下するおそれがある。従って、Ｍｇ含有量は０．０１００％以下が好ましい。Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．００５０％以下であり、さらに好ましくは０．００３０％以下である。
Ｙ：０．００１〜０．２０％
Ｙは、溶鋼の粘度減少を抑制し、溶鋼の清浄度を向上させる元素である。この効果を得る観点からＹ含有量は０．００１％以上が好ましい。Ｙ含有量が０．２０％を超えると、加工性が低下するおそれがある。よって、Ｙ含有量は０．２０％以下が好ましい。Ｙ含有量はより好ましくは０．１０％以下である。
ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１〜０．１０％
ＲＥＭ（希土類金属：Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄなどの原子番号５７〜７１の元素）は、耐高温酸化性を向上させる元素である。この効果を得る観点からＲＥＭ含有量は０．００１％以上が好ましい。ＲＥＭ含有量はより好ましくは０．００５％以上である。ＲＥＭ含有量が０．１０％を超えると、熱間圧延の際に表面欠陥が生じるおそれがある。よって、ＲＥＭ含有量は０．１０％以下が好ましい。ＲＥＭ含有量はより好ましくは０．０５％以下である。
Ｓｎ：０．０１〜０．５０％
Ｓｎは、圧延時における変形帯の生成の促進による加工肌荒れの抑制に効果的である。この効果を得る観点から、Ｓｎの含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｓｎの含有量はより好ましくは０．０３％以上である。Ｓｎの含有量が０．５０％を超えると加工性が低下するおそれがある。よって、Ｓｎ含有量は０．５０％以下が好ましい。Ｓｎ含有量はより好ましくは０．２０％以下である。
Ｓｂ：０．０１〜０．５０％
Ｓｂは、Ｓｎと同様に、圧延時における変形帯の生成の促進による加工肌荒れの抑制に効果的である。この効果を得る観点から、Ｓｂ含有量は０．０１％以上が好ましい。Ｓｂ含有量はより好ましくは０．０３％以上である。Ｓｂの含有量が０．５０％を超えると加工性が低下するおそれがある。よって、Ｓｂ含有量は０．５０％以下が好ましい。Ｓｂ含有量はより好ましくは０．２０％以下である。
以上の成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物である。
次に本発明のフェライト系ステンレス鋼板の好適な製造方法について説明する。上記した成分組成の鋼を、転炉、電気炉および、真空溶解炉等の公知の方法で溶製し、さらにＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法等にて二次精錬を行い、酸素濃度を制御する。その後連続鋳造法あるいは造塊−分塊法により鋼素材（スラブ）とする。この鋼素材を１０００℃〜１２００℃に加熱後、仕上げ温度を７００℃〜１０００℃の条件で、板厚２．０ｍｍ〜５．０ｍｍになるように熱間圧延する。こうして作製した熱延板を８５０℃〜１１００℃の温度で焼鈍し酸洗を行い、次に、冷間圧延を行い、８００℃〜１０００℃の温度で冷延板焼鈍を行う。冷延板焼鈍後には酸洗を行い、スケールを除去する。スケールを除去した冷延板にはスキンパス圧延を行ってもよい。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は上記のような冷延板製品のみに限らず、熱延板製品としても有効である。また、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、曲げ加工用に好適である。さらに、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、溶接部に曲げ加工を施す用途にも好適である。該溶接部を形成する溶接法は特に限定されず、好ましくはＴＩＧ溶接により溶接部を形成する。
以下、本発明の実施例を説明する。本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されない。
表１〜５に示す成分組成（残部はＦｅおよび不可避的不純物）を有するフェライト系ステンレス鋼を１００ｋｇ鋼塊に溶製した後、１２００℃の温度に加熱して熱間圧延を行って板厚３．０ｍｍの熱延板を得た。その後、１０５０℃での焼鈍、および通常の方法での酸洗を行った後、板厚１．０ｍｍまでの冷間圧延し、さらに９００℃での焼鈍、通常の方法での酸洗を行った。
得られた冷延焼鈍板を３５ｍｍ×２００ｍｍに切り出し、両面を＃６００のエメリー紙にて乾式研磨した後、端面を平滑に加工して試験片とした。得られた試験片について、Ｉ字開先のＴＩＧ溶接を実施し、溶接部材を作製した。ＴＩＧ溶接条件は、溶接電流７０Ａ、溶接電圧１１Ｖ、溶接速度４０ｃｍ／ｍｉｎとした。また、シールドガスにはアルゴンを用い、トーチ側は１５Ｌ／ｍｉｎ、裏面側は１０Ｌ／ｍｉｎとした。
＜ブラックスポットの加工時剥離＞
ブラックスポットの加工時の剥離を評価するため、得られた溶接部材から、溶接ビードを含む３０ｍｍ×２００ｍｍの曲げ試験片を切り出し、ブラックスポット生成部が曲げ中心となるように１８０°密着曲げを実施した。曲げ部先端部付近のみを切り出し、曲げ部最先端部について光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて、それぞれ１２０倍および３０００倍にて観察し、両者にて剥離が認められなかったものを「○」（合格：優れている）、光学顕微鏡にて剥離が認められず走査型電子顕微鏡にて剥離が認められたものを「□」（合格）、両者で剥離が認められたものを「▲」（不合格）として評価した。評価結果を表１〜５「加工時剥離」欄に示す。
＜ブラックスポット加工部の耐食性＞
ブラックスポット加工部の耐食性を評価するため、上記曲げ加工を施した曲げ試験片について、複合サイクル腐食試験を実施した。試験片は、端部をビニールテープで覆った後、曲げ部先端が鉛直上方向となるように試験装置内へ設置した。試験環境はＪＡＳＯ Ｍ６０９−９１に準拠し、１サイクルを塩水噴霧（５％ＮａＣｌ)２ｈ→乾燥（６０℃）４ｈ→湿潤（５０℃）２ｈとした。１０サイクルの試験の後、流れさびが認められなかったものを「○」（合格：優れている）、１０サイクルの試験の後は流れさびが認められたが５サイクルの試験の後の時点では流れさびが認められなかったものを「□」（合格）、５サイクルの試験の後の時点で流れさびが認められたものを「▲」（不合格）として評価した。評価結果を表１〜５「耐食性」欄に示す。
＜溶接溶け込み性＞
溶接ビードの板厚方向への溶接溶け込み性を評価するため、上記溶接部材について表ビードと裏ビードとのビード幅を計測した。表ビードのビード幅を裏ビードのビード幅で除した値（表ビードのビード幅÷裏ビードのビード幅の値）が２以下であったものを「○」（合格：優れている）、２より大きく３以下であったものを「□」（合格）、３より大きかったものを「▲」（不合格）として評価した。評価結果を表１〜５「溶接性」欄に示す。
得られた結果を表１〜５に示す。発明例は「加工時剥離」、「耐食性」および「溶接性」いずれも合格である。さらに発明例のうちＰＢＩ値が１．５以上５．０以下であるものは、ブラックスポットの加工時剥離の評価、ブラックスポット生成部の曲げ加工後の耐食性、および溶接ビードの板厚方向への溶接溶け込み性がいずれも「○」で優れている。即ち、溶接ビードの曲げ加工時にブラックスポットが剥離せず耐食性に優れており、さらには溶接ビードが溶け込みやすいことが分かる。
試験Ｎｏ．１１６、１１８、１２０〜１２３、１２７の比較例は、それぞれＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｏ、Ｚｒの含有量が本発明の範囲よりも高いため、ブラックスポットが曲げ加工時に剥離し、その部分の耐食性が劣る。
試験Ｎｏ．１１７、１１９の比較例は、それぞれＣｒ、Ｔｉの含有量が本発明の範囲よりも低いため、ブラックスポットは曲げ加工時に剥離しないが、その部分の耐食性が劣る。
試験Ｎｏ．１２４〜１２５の比較例は、Ｏ（酸素）の含有量が本発明の範囲よりも低いため、溶接ビードの溶接溶け込み性が劣る。
試験Ｎｏ．１２６の比較例は、Ｎの含有量が本発明の範囲よりも高いため、ブラックスポットは曲げ加工時に剥離しないが、その部分の耐食性が劣る。
試験Ｎｏ．１２８〜１２９の比較例は、各元素の含有量は本発明の範囲内であるものの、ＰＢＩ値が２０．０を超えるため、ブラックスポットが曲げ加工時に剥離し、その部分の耐食性が劣る。
試験Ｎｏ．１３０〜１３２の比較例は、各元素の含有量は本発明の範囲内であるものの、ＰＢＩ値が０．５未満であるため、溶接ビードの溶接溶け込み性が劣る。
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、溶接ビードの溶接溶け込み性に優れ、かつ、溶接時に生成するブラックスポットが曲げ加工時に剥離しにくく、ブラックスポット剥離に起因した隙間腐食が発生しにくい。このため、エレベーターの内板をはじめとして、インテリア、ダクトフード、マフラーカッタ、ロッカー、家電製品用部品、事務用品用部品、自動車内装用部品、自動車排気用配管、建材、排水溝の蓋、海上輸送用コンテナー、器物、厨房機器、建築内外装材、自動車部品、エスカレータ、鉄道車両、電気装置筐体外板等に本発明のフェライト系ステンレス鋼板は好適である。

Claims (5)

  1. 質量％で、
    Ｃ：０．０２０％以下、
    Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
    Ｍｎ：０．０５〜０．５０％、
    Ｐ：０．０４０％以下、
    Ｓ：０．０３０％以下、
    Ａｌ：０．００１〜０．１５０％、
    Ｃｒ：１８．０〜２５．０％、
    Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
    Ｃａ：０．０００１〜０．００１５％、
    Ｏ（酸素）：０．００２５〜０．００４０％、および
    Ｎ：０．０２５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
    さらに下記（１）式を満たす、ＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板。
    ０．５≦ＰＢＩ≦２０．０ ・・・（１）
    （ただし、ＰＢＩ＝（７Ａｌ＋２Ｔｉ＋Ｓｉ＋１０Ｚｒ＋１３０Ｃａ）×Ｏ（酸素）×１０００であり、式中のＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃａ、およびＯ（酸素）は、ＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板中の各成分の含有量［質量％］であり、含有しない元素は０とする。）
  2. さらに、質量％で、
    Ｚｒ：０．０１〜０．８０％、
    Ｎｂ：０．０１％以上０．４０％未満、および
    Ｖ：０．０１〜０．５０％から選ばれる１種以上を含有する、請求項１に記載のＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板。
  3. さらに、質量％で、
    Ｃｕ：０．３０〜０．８０％、
    Ｎｉ：０．０１〜２．５０％、
    Ｃｏ：０．０１〜０．５０％、
    Ｍｏ：０．０１〜２．００％、および
    Ｗ：０．０１〜０．５０％から選ばれる１種以上を含有する、請求項１または２に記載のＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板。
  4. さらに、質量％で、
    Ｂ：０．０００３〜０．００３０％、
    Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、
    Ｙ：０．００１〜０．２０％、
    ＲＥＭ（希土類金属）：０．００１〜０．１０％、
    Ｓｎ：０．０１〜０．５０％、および
    Ｓｂ：０．０１〜０．５０％から選ばれる１種以上を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載のＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板。
  5. 前記ＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板が、ＴＩＧ溶接部のブラックスポットが曲げ加工時に剥離しにくいものである、請求項１〜４のいずれかに記載のＴＩＧ溶接用フェライト系ステンレス鋼板。
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