JP6738927B1 - Ferritic stainless steel sheet - Google Patents
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Abstract
【課題】電池の軽量化に寄与でき、ヤング率に優れ、かつ、電池ケース等への成形性にも優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０３０％、Ｓｉ：０．０１〜５．００％、Ｍｎ：０．０１〜２．００％、Ｐ：≦０．０５０％、Ｓ：≦０．０１００％、Ｃｒ：９．０〜３０．０％、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、Ｔｉ：０．０１〜１．００％およびＮｂ：０．０１〜１．００％の１種又は２種、Ａｌ：０．０１〜５．００％、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、Ｎ：０．００１〜０．０５０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、０．２％耐力を３００ＭＰａ以上、密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下、全伸びを２５．０％以上、ヤング率を１８７．０ＧＰａ以上を満足することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板を採用する。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferritic stainless steel plate which can contribute to weight reduction of a battery, has an excellent Young's modulus, and is also excellent in formability for a battery case or the like. SOLUTION: In mass%, C: 0.001 to 0.030%, Si: 0.01 to 5.00%, Mn: 0.01 to 2.00%, P: ≤0.050%, S : ≤ 0.0100%, Cr: 9.0 to 30.0%, Ni: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.01 to 1.00% and Nb: 0.01 to 1.00% 1 or 2, Al: 0.01 to 5.00%, B: 0.0001 to 0.0050%, N: 0.001 to 0.050%, and the balance is Fe and impurities. , 0.2% proof stress is 300 MPa or more, density is 7.55 g/cm3 or less, total elongation is 25.0% or more, and Young's modulus is 187.0 GPa or more. .. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、フェライト系ステンレス鋼板に関し、特に電池部品に使用されるフェライト系ステンレス鋼板に関する。 The present invention relates to a ferritic stainless steel sheet, and more particularly to a ferritic stainless steel sheet used for battery parts.
自動車の排気系統は、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャー、触媒コンバーター、フレキシブルチューブ、フロントパイプ、センターパイプおよびマフラーなどに加え、近年搭載が増加しているＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラー、排熱回収器、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）、ＧＰＦ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）および尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）といった環境対応部品から構成される。これらの排気系部材は、エンジンから排出される高温の排気ガスが通される。このため、排気系部材を構成する材料には、耐酸化性、高温強度、疲労特性など多様な特性が要求される。また、これらの中で、特に内面凝縮水腐食および外面塩害環境に曝される排気系部材は、腐食による耐穴開き性に優れた特性が要求される。 Exhaust systems for automobiles include exhaust manifolds, turbochargers, catalytic converters, flexible tubes, front pipes, center pipes and mufflers, as well as EGR (Exhaust Gas Recirculation) coolers, exhaust heat recovery units, DPFs (Diesel) that have been installed in recent years. Particulate Filter), GPF (Gasoline Particulate Filter) and urea SCR (Selective Catalytic Reduction) are included. High-temperature exhaust gas discharged from the engine is passed through these exhaust system members. For this reason, various materials such as oxidation resistance, high temperature strength, and fatigue characteristics are required for the material forming the exhaust system member. Further, among these, the exhaust system members exposed to the inner surface condensed water corrosion and the outer surface salt damage environment are required to have excellent characteristics of perforation resistance due to corrosion.
上記の中で例えばエキゾーストマニホールドや触媒コンバーターのケースは、特に高温の排ガスに曝されるため、耐熱性を重視した優れたステンレス鋼が使用される。一方、排気系統の後方に配置させるセンターパイプやマフラー等は、排ガス温度が低くなるため、耐食性を重視したステンレス鋼が使用される。ステンレス鋼の中でオーステナイト系ステンレス鋼は、耐熱性や加工性に優れているが、熱膨張係数が大きい。そのため、排気マニホールドの様に加熱・冷却を繰り返し受ける部材にオーステナイト系ステンレス鋼を適用した場合には、熱疲労破壊が生じやすい。また、フェライト系ステンレス鋼に比べると、オーステナイト系ステンレス鋼は、スケール剥離性に劣る場合がある他、高価なＮｉを多量に含有するためコスト高になる課題がある。よって、自動車の排気系部材には、主にフェライト系ステンレス鋼が多用されている。 Among the above, for example, the case of the exhaust manifold and the case of the catalytic converter are exposed to the exhaust gas at a high temperature, and therefore, excellent stainless steel that emphasizes heat resistance is used. On the other hand, the center pipe, the muffler, and the like arranged behind the exhaust system have a low exhaust gas temperature, and thus stainless steel with emphasis on corrosion resistance is used. Among stainless steels, austenitic stainless steel has excellent heat resistance and workability, but has a large coefficient of thermal expansion. Therefore, when austenitic stainless steel is applied to a member that is repeatedly heated and cooled like an exhaust manifold, thermal fatigue fracture is likely to occur. Further, in comparison with ferritic stainless steel, austenitic stainless steel may be inferior in scale releasability, and since it contains a large amount of expensive Ni, it has a problem of high cost. Therefore, ferritic stainless steel is mainly used for automobile exhaust system members.
近年、排ガス規制の強化、エンジン性能の向上、車体軽量化などの観点から、自動車の排気系統には、高耐熱および高耐食フェライト系ステンレス鋼が使用されている。このうち、耐熱性が重視される部品には、例えばＳＵＳ４３０Ｊ１（Ｎｂ添加鋼）、Ｎｂ−Ｓｉ添加鋼、ＳＵＳ４４４（Ｎｂ−Ｍｏ添加鋼）、Ｎｂ−Ｃｕ添加鋼が適用されている（特許文献１）。これらは、いずれも合金コストが高いＮｂ添加が前提となっており、Ｎｂによる固溶強化あるいは析出強化によって高温強度を高くし、熱疲労寿命を向上するものであった。 2. Description of the Related Art In recent years, high heat resistance and high corrosion resistance ferritic stainless steels have been used in automobile exhaust systems from the viewpoints of tightening exhaust gas regulations, improving engine performance, and reducing vehicle weight. Among them, for example, SUS430J1 (Nb-added steel), Nb-Si-added steel, SUS444 (Nb-Mo-added steel), and Nb-Cu-added steel are applied to parts in which heat resistance is important (Patent Document 1). ). All of these are premised on the addition of Nb, which has a high alloy cost, and are intended to increase the high temperature strength and improve the thermal fatigue life by solid solution strengthening or precipitation strengthening by Nb.
一方、排気系統の後方に配置するセンターパイプやマフラー等は、耐食性が重視されるため、ＳＵＨ４０９Ｌ（Ｔｉ添加鋼）、ＳＵＳ４３０ＬＸ（Ｔｉ添加鋼）、ＳＵＳ４３６Ｌ（Ｔｉ−Ｍｏ添加鋼）等が使用される。また、センターパイプやマフラー等には、ＣｒやＭｏにより外面塩害腐食あるいは内面凝縮水腐食性を向上させた鋼も多く適用されている。 On the other hand, for the center pipe, the muffler and the like arranged behind the exhaust system, since corrosion resistance is important, SUH409L (Ti added steel), SUS430LX (Ti added steel), SUS436L (Ti-Mo added steel), etc. are used. Further, for center pipes, mufflers, and the like, many steels having Cr or Mo with improved salt corrosion corrosion on the outer surface or condensed water on the inner surface are used.
ところで、近年では車体軽量化による燃費向上、熱効率向上、排ガス浄化のために排気管の各箇所に環境対応部品（ＥＧＲクーラー、排熱回収機、ＤＰＦ、ＧＰＦ等）が搭載される動きが加速しているが、排気系統全体の重量が増える傾向にある。排気系統を構成する各種の排気系部材の点数増加に伴う重量増を抑えて車体軽量化を図るためには、各種の排気系部材に使用される鋼板の板厚を減らす、即ち薄肉化することが必要となる。また、部品点数が多くなるため排気系統全体のコストが増加しており、この対策として素材コストの低減も必要である。しかしながら、素材の高強度、熱疲労寿命の向上および高耐食化が必要であり、一般的には合金元素を多量に添加することで高温強度や耐食性を向上させる方法がとられる。この場合、合金コストが高くなる他、鋼板製造性が劣化する場合がある。また、耐食性を向上させる元素が必ずしも高温強度を向上させるわけでは無く、コスト増を抑えつつ高強度化と高耐食化を両立し得る鋼は見出されていなかった。 By the way, in recent years, the movement of mounting environment-friendly parts (EGR cooler, exhaust heat recovery machine, DPF, GPF, etc.) in various parts of the exhaust pipe has accelerated in order to improve fuel efficiency, improve thermal efficiency, and purify exhaust gas by reducing the vehicle body weight. However, the weight of the entire exhaust system tends to increase. In order to reduce the weight of the vehicle body by suppressing the weight increase due to the increase in the number of various exhaust system members that make up the exhaust system, reduce the thickness of the steel plate used for various exhaust system members, that is, reduce the thickness. Is required. Further, since the number of parts is increased, the cost of the exhaust system as a whole is increasing, and as a countermeasure against this, it is necessary to reduce the material cost. However, high strength of the material, improvement of thermal fatigue life and high corrosion resistance are required, and in general, a method of improving high temperature strength and corrosion resistance by adding a large amount of alloying elements is adopted. In this case, the alloy cost increases and the steel plate productivity may deteriorate. Further, the element that improves the corrosion resistance does not necessarily improve the high temperature strength, and a steel capable of achieving both high strength and high corrosion resistance while suppressing the cost increase has not been found.
これに対して、耐熱用フェライト系ステンレス鋼として、ＣｕやＡｌを活用した技術が開示されている。特許文献２には、Ｃｕの析出強化をＴｉ−Ｂとの複合添加により効率的に高温強度を向上させる鋼が開示されている。また、特許文献３には、Ａｌ、Ｔｉ，ＣｒおよびＮｉ添加量の最適化により熱疲労特性と酸化性に優れた鋼が開示されている。更に、特許文献４と特許文献５には、加工性と酸化性に優れたＡｌ添加フェライト系ステンレス鋼が開示されている。この他、Ａｌ添加鋼については、特許文献６と特許文献７にも溶接性や水蒸気酸化特性に対する影響が開示されている。 On the other hand, a technique utilizing Cu or Al as a heat-resistant ferritic stainless steel is disclosed. Patent Document 2 discloses a steel in which precipitation strengthening of Cu is efficiently added to Ti-B to improve high-temperature strength. Further, Patent Document 3 discloses a steel having excellent thermal fatigue properties and oxidizability by optimizing the amounts of Al, Ti, Cr and Ni added. Further, Patent Documents 4 and 5 disclose Al-added ferritic stainless steels having excellent workability and oxidizing property. In addition, regarding Al-added steel, Patent Documents 6 and 7 also disclose the influence on weldability and steam oxidation characteristics.
一方、電気自動車は、電池を搭載してモーターで走行するものであり、電池部品が多数搭載されている。この中で、電池ケース、電池モジュール、電池パック、電池セルと呼ばれる発電部品にはステンレス鋼、アルミニウム、樹脂、Ｎｉめっき鋼板等が使用されている。特に電池ケースの重量は、電気自動車１台あたり数十キロとなる場合があり、その軽量化が求められている。電池部品用ステンレス鋼は特許文献８〜１０に開示されている。 On the other hand, an electric vehicle is equipped with a battery and is driven by a motor, and has many battery components. Among them, stainless steel, aluminum, resin, Ni-plated steel plate and the like are used for power generation parts called battery cases, battery modules, battery packs and battery cells. In particular, the weight of the battery case may be several tens of kilograms per electric vehicle, and it is required to reduce its weight. Stainless steels for battery parts are disclosed in Patent Documents 8 to 10.
特許文献８には、オーステナイト系ステンレス鋼箔を素材としたリチウムイオン２次電池用ケースの製造方法が開示されている。特許文献９には、耐熱性に優れた電気自動車搭載用電池ケースにオーステナイト系ステンレス鋼板の適用が開示されている。更に、特許文献１０には、大容量バッテリーの電極材および電極ケースとしてＣｒを１６〜３２％添加したフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
大容量バッテリーには、安全性、軽量化、高性能化が求められており、電池内の短絡や外部衝撃が起きると電解液が燃焼し発火する可能性がある。また、電解液による腐食の懸念もある。そのため、耐熱性及び耐食性の観点から、電池部材に使用される鋼材の成分調整されている。しかしながら、特許文献８〜１０には、電池ケースの軽量化を達成する具体的な方法は記載されておらず、電池部品の軽量化が進められない状況であった。
Patent Document 8 discloses a method for manufacturing a case for a lithium ion secondary battery using an austenitic stainless steel foil as a raw material. Patent Document 9 discloses application of an austenitic stainless steel sheet to a battery case for electric vehicle mounting, which has excellent heat resistance. Further, Patent Document 10 discloses a ferritic stainless steel containing 16 to 32% of Cr as an electrode material and an electrode case of a large capacity battery.
High-capacity batteries are required to be safe, lightweight, and high-performance, and there is a possibility that the electrolyte may burn and ignite when a short circuit in the battery or an external shock occurs. There is also a concern about corrosion due to the electrolytic solution. Therefore, from the viewpoint of heat resistance and corrosion resistance, the composition of the steel material used for the battery member is adjusted. However, Patent Documents 8 to 10 do not describe a specific method for achieving the weight reduction of the battery case, and the weight reduction of the battery component cannot be advanced.
また、電池部品の軽量化、すなわち薄肉化を進めると、電池部品の剛性が低下するおそれがある。特に、電池ケースは立方体状の箱型のものが多く、平坦部が存在する。電池ケースの平坦部の剛性が低下すると、外部からの衝撃で容易に変形し、また、電池内の圧力が上昇すると膨れ等の変形が起きる。そのため、電池ケースをはじめとする電池部品には剛性が求められ、すなわちヤング率を高めることが求められる。 Further, when the weight of the battery component is reduced, that is, the thickness of the battery component is reduced, the rigidity of the battery component may decrease. In particular, many battery cases have a cubic box shape and have a flat portion. If the rigidity of the flat portion of the battery case is lowered, it is easily deformed by an external impact, and if the pressure inside the battery rises, deformation such as swelling occurs. Therefore, rigidity is required for the battery parts such as the battery case, that is, the Young's modulus is required to be increased.
特許文献１１には、低比重フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法が開示されている。特にＣｒ、Ａｌ、Ｓｉの添加量を調整し、かつ鋼の比重を低くすることで高温強度、耐酸化性、耐食性及び加工性に優れた低比重フェライト系ステンレス鋼が得られることを示しているが、ヤング率については何ら検討されていない。 Patent Document 11 discloses a low specific gravity ferritic stainless steel sheet and a method for producing the same. In particular, it has been shown that a low specific gravity ferritic stainless steel excellent in high temperature strength, oxidation resistance, corrosion resistance and workability can be obtained by adjusting the addition amounts of Cr, Al and Si and reducing the specific gravity of steel. However, no consideration has been given to Young's modulus.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電池の軽量化に寄与でき、強度及びヤング率に優れ、かつ、電池ケース等への成形性にも優れた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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a ferritic stainless steel sheet that can contribute to weight reduction of a battery, is excellent in strength and Young's modulus, and is also excellent in moldability into a battery case or the like. Is an issue.
上記課題を解決する本発明の要旨は、以下の通りである。 The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
（１） 質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．０３０％、
Ｓｉ：０．０１〜５．００％、
Ｍｎ：０．０１〜２．００％、
Ｐ：≦０．０５０％、
Ｓ：≦０．０１００％、
Ｃｒ：９．０〜３０．０％、
Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．０１〜１．００％およびＮｂ：０．０１〜１．００％の１種又は２種、Ａｌ：０．０１〜５．００％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｎ：０．００１〜０．０５０％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物であり、
０．２％耐力を３００ＭＰａ以上、鋼板の密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下、全伸びを２５．０％以上、ヤング率を１８７．０ＧＰａ以上を満足することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
（２） 更に質量％で、
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｓｎ：０．００１〜３．００％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．００１〜１．０００％、
Ｖ：０．００１〜１．０００％、
Ｓｂ：０．００１〜０．１００％、
Ｃｏ：０．００１〜０．５００％、
Ｃａ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｚｒ：０．０００１〜０．０３００％、
Ｇａ：０．０００１〜０．０１００％、
Ｔａ：０．００１〜０．０５０％、
ＲＥＭ：０．００１〜０．１００％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする（１）に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
（３） 電池系部品に適用される（１）または（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
（４） 電池ケースに適用される（１）または（２）に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
(1) In mass%,
C: 0.001 to 0.030%,
Si: 0.01 to 5.00%,
Mn: 0.01 to 2.00%,
P: ≤0.050%,
S: ≤0.0100%,
Cr: 9.0 to 30.0%,
Ni: 0.01 to 0.50%,
Ti: 0.01 to 1.00% and Nb: 0.01 to 1.00%, one or two kinds, Al: 0.01 to 5.00%,
B: 0.0001 to 0.0050%,
N: 0.001 to 0.050% is contained,
The balance is Fe and impurities,
A ferritic stainless steel sheet having a 0.2% proof stress of 300 MPa or more, a steel sheet density of 7.55 g/cm 3 or less, a total elongation of 25.0% or more and a Young's modulus of 187.0 GPa or more.
(2) Further, in mass%,
Mo: 0.01 to 3.00%,
Sn: 0.001 to 3.00%,
Cu: 0.01 to 0.50%,
W: 0.001-1.000%,
V: 0.001-1.000%,
Sb: 0.001 to 0.100%,
Co: 0.001 to 0.500%,
Ca: 0.0001 to 0.0050%,
Mg: 0.0001 to 0.0050%,
Zr: 0.0001 to 0.0300%,
Ga: 0.0001 to 0.0100%,
Ta: 0.001 to 0.050%,
REM: 0.001 to 0.100% of 1 type or 2 types or more are contained, The ferritic stainless steel plate as described in (1) characterized by the above-mentioned.
(3) The ferritic stainless steel sheet according to (1) or (2), which is applied to battery-based components.
(4) The ferritic stainless steel sheet according to (1) or (2) applied to a battery case.
本発明によれば、電池の軽量化に寄与でき、強度及びヤング率に優れ、かつ、電池ケース等への成形性にも優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel sheet that can contribute to weight reduction of a battery, is excellent in strength and Young's modulus, and is also excellent in formability for a battery case or the like.
大容量バッテリーの電池ケースやその他の部材（以下、電池系部品という）は、安全性、耐食性、耐酸化性、耐火性等を十分に満足する必要がある。このため、従来より電池部品素材として様々な素材が検討されている。しかしながら、ステンレス鋼は、重量や加工性の観点から、他素材に比べて不利であり、電池ケース等の電池部品には積極的に適用されてこなかった。 A battery case of a large capacity battery and other members (hereinafter referred to as battery system parts) need to sufficiently satisfy safety, corrosion resistance, oxidation resistance, fire resistance and the like. Therefore, various materials have been studied as battery material materials. However, stainless steel is more disadvantageous than other materials in terms of weight and workability, and has not been positively applied to battery parts such as battery cases.
そこで、本発明者らは、比較的、Ｃｒ量が低く安価なフェライト系ステンレス鋼において、強度を向上させ且つ比重を低くすることで、電池ケースの薄肉軽量化及び素材自体の軽量化を達成することを目的として、鋭意研究を推進した。そして、かかる目的を達成すべく種々の検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
以下、本発明者らが得た新たな知見について説明する。
Therefore, the present inventors have achieved a reduction in the thickness of the battery case and a reduction in the weight of the raw material itself by improving the strength and the specific gravity of the ferritic stainless steel, which has a relatively low Cr content and is inexpensive. For that purpose, we promoted earnest research. Then, as a result of various studies to achieve such an object, the following findings were obtained.
Hereinafter, new knowledge obtained by the present inventors will be described.
フェライト系ステンレス鋼板にＡｌやＳｉを添加することで、高強度化及び低比重化を同時に達成することができる。特に、鋼成分を調整して０．２％耐力を３００ＭＰａ以上とし、かつ密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下とすることで、電池ケースの薄肉軽量化及び素材自体の軽量化が達成できることを見出した。また、全伸びを２５．０％以上とし、ヤング率を１８７．０ＧＰａ以上とすることで、電池ケースへの適用を可能にすることに成功した。 By adding Al or Si to the ferritic stainless steel sheet, high strength and low specific gravity can be achieved at the same time. In particular, it was found that by adjusting the steel composition so that the 0.2% proof stress is 300 MPa or more and the density is 7.55 g/cm 3 or less, it is possible to reduce the thickness and weight of the battery case and the material itself. It was Further, by setting the total elongation to 25.0% or more and the Young's modulus to 187.0 GPa or more, it has succeeded in enabling application to a battery case.
以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼板（以下、単に鋼板とも称する。）の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the ferritic stainless steel sheet (hereinafter, also simply referred to as a steel sheet) of the present invention will be described.
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０３０％、Ｓｉ：０．０１〜５．００％、Ｍｎ：０．０１〜２．００％、Ｐ：≦０．０５０％、Ｓ：≦０．０１００％、Ｃｒ：９．０〜３０．０％、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、Ｔｉ：０．０１〜１．００％およびＮｂ：０．０１〜１．００％の１種又は２種、Ａｌ：０．０１〜５．００％、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、Ｎ：０．００１〜０．０５０％を含有し、残部がＦｅおよび不純物であり、０．２％耐力を３００ＭＰａ以上、密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下、全伸びを２５．０％以上、ヤング率を１８７．０ＧＰａ以上を満足するフェライト系ステンレス鋼板である。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、更に質量％で、Ｍｏ：０．０１〜３．００％、Ｓｎ：０．００１〜３．００％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、Ｗ：０．００１〜１．０００％、Ｖ：０．００１〜１．０００％、Ｓｂ：０．００１〜０．１００％、Ｃｏ：０．００１〜０．５００％、Ｃａ：０．０００１〜０．００５０％、Ｍｇ：０．０００１〜０．００５０％、Ｚｒ：０．０００１〜０．０３００％、Ｇａ：０．０００１〜０．０１００％、Ｔａ：０．００１〜０．０５０％、ＲＥＭ：０．００１〜０．１００％の１種又は２種以上を含有してもよい。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、電池系部品に適用されることが好ましい。
更に、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板は、電池ケースに適用されることが好ましい。
The ferritic stainless steel sheet of the present embodiment is, in mass%, C: 0.001 to 0.030%, Si: 0.01 to 5.00%, Mn: 0.01 to 2.00%, P: ≤. 0.050%, S: ≤ 0.0100%, Cr: 9.0 to 30.0%, Ni: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.01 to 1.00% and Nb: 0. 01-1.00% 1 type or 2 types, Al: 0.01-5.00%, B: 0.0001-0.0050%, N: 0.001-0.050%, and the balance. Is Fe and impurities, and is a ferritic stainless steel sheet satisfying 0.2% proof stress of 300 MPa or more, density of 7.55 g/cm 3 or less, total elongation of 25.0% or more, and Young's modulus of 187.0 GPa or more. is there.
Further, the ferritic stainless steel sheet of the present embodiment is further mass %, Mo: 0.01 to 3.00%, Sn: 0.001 to 3.00%, Cu: 0.01 to 0.50%, W: 0.001 to 1.000%, V: 0.001 to 1.000%, Sb: 0.001 to 0.100%, Co: 0.001 to 0.500%, Ca: 0.0001 to 0.0050%, Mg: 0.0001 to 0.0050%, Zr: 0.0001 to 0.0300%, Ga: 0.0001 to 0.0100%, Ta: 0.001 to 0.050%, REM : 0.001 to 0.100% of 1 type(s) or 2 or more types may be contained.
Further, the ferritic stainless steel sheet of the present embodiment is preferably applied to battery-based parts.
Furthermore, the ferritic stainless steel sheet of this embodiment is preferably applied to a battery case.
まず、本実施形態に係る鋼板の成分組成を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、特に断りのない限り質量％を意味する。 First, the reason for limiting the component composition of the steel sheet according to this embodiment will be described. In addition, about% showing the composition of steel, unless otherwise specified, it means mass %.
Ｃは、耐食性、耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低く抑える必要がある。そのため、Ｃの含有量の上限を０．０３０％以下とする。しかしながら、Ｃ量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｃ量の下限を０．００１％以上とする。Ｃ量の好ましい範囲は、０．００２〜０．０２０％である。 C deteriorates corrosion resistance, intergranular corrosion resistance, and workability, so that its content must be kept low. Therefore, the upper limit of the C content is 0.030% or less. However, excessively lowering the amount of C increases the scouring cost, so the lower limit of the amount of C is made 0.001% or more. The preferable range of the amount of C is 0.002 to 0.020%.
Ｓｉは密度が２．３ｇ／ｃｍ３であり、Ｆｅの密度（７．９ｇ／ｃｍ３）よりも軽い元素であり、かつ鋼の強度を増加させるため本実施形態における最も重要な元素の１つである。さらにＳｉは、表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。そのため、Ｓｉの含有量の下限を０．０１％以上とする。ただし、Ｓｉの過度な含有は鋼の伸び減少を引き起こし、加工性を低下させるため、Ｓｉの含有量の上限を５．００％以下とする。Ｓｉ量の好ましい範囲は、０．３０〜３．００％、より好ましい範囲は０．７０〜１．２０％である。 Si has a density of 2.3 g/cm 3 , is an element lighter than the density of Fe (7.9 g/cm 3 ), and is one of the most important elements in the present embodiment because it increases the strength of steel. Is. Furthermore, Si is a very beneficial element that not only concentrates on the surface and suppresses the occurrence of corrosion, but also reduces the corrosion rate of the base material. Therefore, the lower limit of the Si content is set to 0.01% or more. However, the excessive content of Si causes the elongation of the steel to be reduced and the workability to be deteriorated, so the upper limit of the content of Si is set to 5.00% or less. A preferable range of the amount of Si is 0.30 to 3.00%, and a more preferable range is 0.70 to 1.20%.
Ｍｎは、脱酸元素として有用であるが、過剰量のＭｎを含有させると、耐食性を劣化させる。そのため、Ｍｎ量を０．０１〜２．００％とする。Ｍｎ量の好ましい範囲は、０．０５〜１．００％、より好ましい範囲は０．０２〜０．５０％である。 Mn is useful as a deoxidizing element, but if an excessive amount of Mn is contained, corrosion resistance deteriorates. Therefore, the amount of Mn is set to 0.01 to 2.00%. The preferable range of the amount of Mn is 0.05 to 1.00%, and the more preferable range is 0.02 to 0.50%.
Ｐは、加工性、溶接性、耐食性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、Ｐ量を０．０５０％以下とする。Ｐ量の好ましい範囲は、０．０３０％以下である。Ｐの低減は精錬工程の操業負荷が増大するため、Ｐの下限は０．００１％以上であってもよい。 Since P is an element that deteriorates workability, weldability, and corrosion resistance, it is necessary to limit its content. Therefore, the amount of P is 0.050% or less. The preferable range of the amount of P is 0.030% or less. Since the reduction of P increases the operation load of the refining process, the lower limit of P may be 0.001% or more.
Ｓは、耐食性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、Ｓ量を０．０１００％以下とする。Ｓ量の好ましい範囲は、０．００７０％以下である。Ｓの低減は精錬工程の操業負荷が増大するため、Ｓの下限は０．０００１％以上であってもよい。 Since S is an element that deteriorates corrosion resistance, its content needs to be limited. Therefore, the amount of S is set to 0.0100% or less. The preferable range of the amount of S is 0.0070% or less. Since the reduction of S increases the operation load of the refining process, the lower limit of S may be 0.0001% or more.
Ｃｒは、塩害環境での耐食性を確保するために、９．０％以上の含有が必要である。Ｃｒの含有量を増加させるほど、耐食性は向上するが、加工性、製造性を低下させる。そのため、Ｃｒ量の上限を３０．０％以下とする。Ｃｒ量の好ましい範囲は、９．５〜２５．０％、より好ましい範囲は１０．０〜１６．０％である。 Cr must be contained in an amount of 9.0% or more in order to ensure corrosion resistance in a salt damage environment. As the Cr content increases, the corrosion resistance improves, but the workability and manufacturability decrease. Therefore, the upper limit of the Cr content is 30.0% or less. The preferable range of the Cr amount is 9.5 to 25.0%, and the more preferable range is 10.0 to 16.0%.
Ｎｉは、耐食性を向上させるため、０．０１％以上の含有が必要である。ただし、多量の含有は合金コスト増加に繋がるため、Ｎｉ量の上限を０．５０％以下とする。Ｎｉ量の好ましい範囲は、０．０３〜０．４０％、より好ましい範囲は０．０５〜０．３０％である。 Ni is required to be contained in an amount of 0.01% or more in order to improve the corrosion resistance. However, the inclusion of a large amount leads to an increase in alloy cost, so the upper limit of the Ni content is made 0.50% or less. The preferable range of the amount of Ni is 0.03 to 0.40%, and the more preferable range is 0.05 to 0.30%.
ＴｉおよびＮｂは、ステンレス鋼の鋭敏化を防止するために、いずれか１種または２種を０．０１％以上含有する必要がある。ただし、多量の含有は合金コスト増加や鋼中介在物増加による耐食性低下、製造性低下に繋がるため、ＴｉおよびＮｂ量の上限をそれぞれ１．００％以下とする。ＴｉおよびＮｂ量の好ましい範囲は、０．０３〜０．５０％、より好ましい範囲は０．１０〜０．２５％である。 Ti and Nb must contain 0.01% or more of any one or two of them in order to prevent sensitization of stainless steel. However, a large content leads to a decrease in corrosion resistance and a decrease in manufacturability due to an increase in alloy cost and an increase in inclusions in steel, so the upper limits of the amounts of Ti and Nb are set to 1.00% or less. The preferable range of the amount of Ti and Nb is 0.03 to 0.50%, and the more preferable range is 0.10 to 0.25%.
Ａｌは密度が２．７ｇ／ｃｍ３であり、Ｆｅの密度（７．９ｇ／ｃｍ３）よりも軽い元素であり、かつ鋼の強度を増加させるため本実施形態における重要な元素である。さらにＡｌは、表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。そのため、Ａｌの含有量の下限を０．０１％以上とする。ただし、Ａｌの過度な含有は材料の伸び減少を引き起こし、加工性を低下させる。またヤング率の低下も引き起こすため、Ａｌの含有量の上限を５．００％以下とする。Ａｌ量の好ましい範囲は、０．０５〜４．５０％、より好ましい範囲は０．８０〜４．００％である。 Al has a density of 2.7 g/cm 3 , is an element lighter than the density of Fe (7.9 g/cm 3 ), and is an important element in the present embodiment because it increases the strength of steel. Further, Al is a very useful element that not only concentrates on the surface to suppress the occurrence of corrosion but also reduces the corrosion rate of the base material. Therefore, the lower limit of the Al content is 0.01% or more. However, excessive inclusion of Al causes the elongation of the material to be reduced and the workability to be reduced. Further, since the Young's modulus is also lowered, the upper limit of the Al content is set to 5.00% or less. The preferable range of the amount of Al is 0.05 to 4.50%, and the more preferable range is 0.80 to 4.00%.
Ｂは、ホウ化物を生成しヤング率を増加させる極めて重要な元素であり、０．０００１％以上の含有が必要である。ただし、多量の含有は硬質化を生じるためＢ量の上限を０．００５０％以下とする。Ｂ量の好ましい範囲は、０．０００３〜０．００４０％、より好ましい範囲は０．０００５〜０．００３０％である。 B is an extremely important element that forms a boride and increases Young's modulus, and it is necessary to contain 0.0001% or more. However, a large content causes hardening, so the upper limit of B content is made 0.0050% or less. The preferable range of the amount of B is 0.0003 to 0.0040%, and the more preferable range is 0.0005 to 0.0030%.
Ｎは、耐孔食性に有用な元素であるが、耐粒界腐食性、加工性を低下させる。そのため、Ｎの含有量を低く抑える必要がある。そのため、Ｎ量の上限を０．０５０％以下とする。しかしながら、Ｎ量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｎ量の下限を０．００１％以上とする。Ｎ量の好ましい範囲は、０．００２〜０．０２０％である。 N is an element useful for pitting corrosion resistance, but reduces intergranular corrosion resistance and workability. Therefore, it is necessary to keep the N content low. Therefore, the upper limit of the amount of N is set to 0.050% or less. However, if the N content is excessively reduced, the scouring cost increases, so the lower limit of the N content is set to 0.001% or more. The preferable range of the amount of N is 0.002 to 0.020%.
以上、本実施形態の鋼板の基本的な成分組成について説明したが、上記成分に加えさらに下記に示す元素１種または２種以上を選択的に含有させると好ましい。下記に示す元素の下限は、０％であってもよい。 The basic component composition of the steel sheet of the present embodiment has been described above, but it is preferable to selectively contain one or more of the following elements in addition to the above components. The lower limit of the elements shown below may be 0%.
Ｍｏは、耐食性を向上させるため、０．０１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップに繋がる。そのため、Ｍｏ量の上限を３．００％以下とする。Ｍｏ量の好ましい範囲は、０．０５〜１．００％である。 Mo improves 0.01% or more in order to improve corrosion resistance. However, excessive inclusion deteriorates workability and is expensive, which leads to an increase in cost. Therefore, the upper limit of the amount of Mo is 3.00% or less. The preferable range of the amount of Mo is 0.05 to 1.00%.
Ｓｎは、耐食性を向上させるため、０．００１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Ｓｎ量の上限を３．００％以下とする。Ｓｎ量の好ましい範囲は、０．００５〜１．００％である。 Sn improves the corrosion resistance, so 0.001% or more can be contained. However, excessive inclusion leads to cost increase. Therefore, the upper limit of the Sn amount is set to 3.00% or less. The preferable range of the Sn amount is 0.005 to 1.00%.
Ｃｕは、６００〜８００℃程度の中温度域における高温強度向上に有効な元素であるとともに耐錆性を向上させる元素であるため、必要に応じて０．０１％以上含有させる。また、高温高サイクル疲労特性を考慮すると、０．１０％以上の含有が望ましい。一方、Ｃｕの過度に含有させることは、常温延性および耐酸化性に支障が生じる。また、Ｃｕは靭性を劣化させる元素であり、本発明はＡｌ及びＳｉの含有により靭性の低い鋼であるため、上限を０．５０％以下とする。また、酸洗性を考慮すると０．４０％以下がよく、合金コストを考慮すると０．３０％以下が望ましい。 Cu is an element effective for improving the high temperature strength in the medium temperature range of about 600 to 800° C. and an element for improving the rust resistance. Therefore, if necessary, 0.01% or more is contained. Further, considering the high temperature high cycle fatigue characteristics, the content of 0.10% or more is desirable. On the other hand, if Cu is excessively contained, room temperature ductility and oxidation resistance are impaired. Further, Cu is an element that deteriorates toughness, and since the present invention is a steel having low toughness due to the inclusion of Al and Si, the upper limit is made 0.50% or less. Further, considering the pickling property, 0.40% or less is preferable, and considering the alloy cost, 0.30% or less is desirable.
Ｗは、耐食性を向上させるため、１．０００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｗ量の下限を０．００１％以上とする。Ｗ量の好ましい範囲は、０．００５〜０．８００％である。 W improves the corrosion resistance, so W can be contained at 1.000% or less. In order to obtain a stable effect, the lower limit of W content is set to 0.001% or more. The preferable range of the W amount is 0.005 to 0.800%.
Ｖは、耐食性を向上させるため、１．０００％以下含有することができる。安定した効果を得ためには、Ｖ量の下限を０．００１％以上とする。Ｖ量の好ましい範囲は、０．００５〜０．５００％である。 V can be contained in an amount of 1.000% or less in order to improve the corrosion resistance. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the amount of V is made 0.001% or more. The preferable range of the amount of V is 0.005 to 0.500%.
Ｓｂは、耐全面腐食性を向上させるため、０．１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｓｂ量の下限を０．００１％以上とする。Ｓｂ量の好ましい範囲は、０．０１０〜０．０８０％である。 Sb can be contained in an amount of 0.100% or less in order to improve the general corrosion resistance. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the Sb amount is set to 0.001% or more. The preferable range of the amount of Sb is 0.010 to 0.080%.
Ｃｏは、二次加工性と靭性を向上させるために、０．５００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｃｏ量の下限を０．００１％以上とする。Ｃｏ量の好ましい範囲は、０．０１０〜０．３００％である。 Co can be contained in an amount of 0.500% or less in order to improve secondary workability and toughness. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the Co amount is set to 0.001% or more. The preferable range of the Co amount is 0.010 to 0.300%.
Ｃａは、脱硫のために含有されるが、過剰に含有すると、水溶性の介在物ＣａＳが生成して耐食性を低下させる。そのため、０．０００１〜０．００５０％の範囲でＣａを含有することができる。Ｃａ量の好ましい範囲は、０．０００５〜０．００３０％である。 Ca is contained for desulfurization, but if it is contained in excess, water-soluble inclusion CaS is generated to reduce corrosion resistance. Therefore, Ca can be contained in the range of 0.0001 to 0.0050%. The preferable range of the amount of Ca is 0.0005 to 0.0030%.
Ｍｇは、組織を微細化し、加工性、靭性の向上にも有用である。そのため、０．００５０％以下の範囲でＭｇを含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｍｇ量の下限を０．０００１％以上とする。Ｍｇ量の好ましい範囲は、０．０００５〜０．００３０％である。 Mg is also useful for refining the structure and improving workability and toughness. Therefore, Mg can be contained in the range of 0.0050% or less. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the amount of Mg is made 0.0001% or more. The preferable range of the amount of Mg is 0.0005 to 0.0030%.
Ｚｒは、耐食性を向上させるために、０．０３００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｚｒ量の下限を０．０００１％以上とする。Ｚｒ量の好ましい範囲は、０．００１０〜０．０１００％である。 Zr can be contained in an amount of 0.0300% or less in order to improve the corrosion resistance. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the Zr amount is set to 0.0001% or more. The preferable range of the Zr amount is 0.0010 to 0.0100%.
Ｇａは、耐食性と耐水素脆化性を向上させるために、０．０１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｇａ量の下限を０．０００１％以上とする。Ｇａ量の好ましい範囲は、０．０００５〜０．００５０％である。 Ga can be contained in an amount of 0.0100% or less in order to improve corrosion resistance and hydrogen embrittlement resistance. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the amount of Ga is made 0.0001% or more. The preferable range of the amount of Ga is 0.0005 to 0.0050%.
Ｔａは、耐食性を向上させるために、０．０５０％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｔａ量の下限を０．００１％以上とする。Ｔａ量の好ましい範囲は、０．００５〜０．０３０％である。 Ta can be contained in an amount of 0.050% or less in order to improve the corrosion resistance. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the Ta amount is set to 0.001% or more. The preferable range of the Ta amount is 0.005 to 0.030%.
ＲＥＭは、脱酸効果等を有するので、精練で有用な元素であるため、０．１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、ＲＥＭ量の下限を０．００１％以上とする。ＲＥＭ量の好ましい範囲は、０．００３〜０．０５０％である。 Since REM has a deoxidizing effect and the like, it is an element useful in scouring, and thus can be contained in an amount of 0.100% or less. In order to obtain a stable effect, the lower limit of the amount of REM is set to 0.001% or more. The preferable range of the REM amount is 0.003 to 0.050%.
ここで、ＲＥＭ（希土類元素）は、一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。ＲＥＭは、これら希土類元素から選択される１種以上であり、ＲＥＭの量とは、希土類元素の合計量である。 Here, REM (rare earth element) is a general term for two elements of scandium (Sc) and yttrium (Y) and 15 elements (lanthanoids) from lanthanum (La) to lutetium (Lu) according to a general definition. .. REM is one or more selected from these rare earth elements, and the amount of REM is the total amount of rare earth elements.
本実施形態の鋼板は、上述してきた元素以外は、Ｆｅ及び不純物からなるが、以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。例えば、本実施形態においては、Ｂｉ等を必要に応じて、０．００１〜０．１％含有させてもよい。なお、Ａｓ、Ｐｂ等の一般的な有害な元素や不純物元素はできるだけ低減することが好ましい。 The steel sheet of the present embodiment is composed of Fe and impurities other than the elements described above, but may be contained in addition to the elements described above within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, in the present embodiment, Bi or the like may be contained in an amount of 0.001 to 0.1%, if necessary. It is preferable to reduce general harmful elements such as As and Pb and impurity elements as much as possible.
本実施形態の鋼板の０．２％耐力は３００ＭＰａ以上とする。これはフェライト系ステンレス鋼の強度として高い部類に入る値である。また本実施形態の鋼板の密度は７．５５ｇ／ｃｍ３以下とする。通常のフェライト系ステンレス鋼の場合、その密度は７．７〜７．９ｇ／ｃｍ３程度であるが、本実施形態の鋼板のように密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下とすることで、従来のフェライト系ステンレス鋼と比べて２〜４％以上の軽量化効果が得られる。 The 0.2% proof stress of the steel sheet of this embodiment is 300 MPa or more. This is a value in the high category of strength of ferritic stainless steel. The density of the steel sheet of this embodiment is 7.55 g/cm 3 or less. In the case of ordinary ferritic stainless steel, its density is about 7.7 to 7.9 g/cm 3 , but by setting the density to 7.55 g/cm 3 or less like the steel sheet of the present embodiment, 2 to 4% or more weight reduction effect can be obtained as compared with the above ferritic stainless steel.
また本実施形態の鋼板の全伸びは２５．０％以上とし、ヤング率は１８７．０ＧＰａ以上とする。全伸びを２５．０％以上とすることで一般的な電池ケース形状への加工が可能になる。またヤング率を１８７．０ＧＰａ以上とすることで、電池内の圧力が上昇した場合であっても膨れ等の変形を抑制できる。また、外部からの衝撃を受けても容易に変形することがない。 The total elongation of the steel sheet of this embodiment is 25.0% or more, and the Young's modulus is 187.0 GPa or more. By setting the total elongation to 25.0% or more, processing into a general battery case shape becomes possible. Further, by setting the Young's modulus to 187.0 GPa or more, deformation such as swelling can be suppressed even when the pressure inside the battery rises. Further, it is not easily deformed even when it receives an impact from the outside.
本実施形態の鋼板の製造方法は、製鋼−熱間圧延−熱延板焼鈍・酸洗−冷間圧延−冷延板焼鈍・酸洗の各工程よりなり、各工程の製造条件については、冷間圧延工程以外は特に規定するものではない。すなわち、冷間圧延工程以外の工程については、特に制限はなく従来公知の方法を適用できる。ちなみに、代表的な製造条件を示すと、以下のとおりである。 The method for producing a steel sheet of the present embodiment comprises steps of steel making-hot rolling-hot rolled sheet annealing/pickling-cold rolling-cold rolled sheet annealing/pickling. Other than the hot rolling process, there is no particular definition. That is, the processes other than the cold rolling process are not particularly limited, and conventionally known methods can be applied. Incidentally, the typical manufacturing conditions are as follows.
製鋼においては、上記成分組成を含有する鋼を、転炉溶製し、続いて２次精錬を行う方法が好適である。溶製した溶鋼は、公知の鋳造方法（連続鋳造）に従ってスラブとする。スラブは、所定の温度に加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延される。 In steelmaking, a method in which steel containing the above component composition is melted in a converter and then secondary refining is performed is preferable. The melted molten steel is made into a slab according to a known casting method (continuous casting). The slab is heated to a predetermined temperature and hot rolled to a predetermined plate thickness by continuous rolling.
熱間圧延後は熱延板焼鈍・酸洗を行うが、熱延板焼鈍工程は省略してもよい。 After hot rolling, hot rolled sheet annealing/pickling is performed, but the hot rolled sheet annealing step may be omitted.
酸洗後の冷間圧延は、通常のゼンジミアミル、タンデムミルのいずれで圧延してもよいが、鋼板の深絞り性を考慮するとタンデムミル圧延の方が望ましい。 The cold rolling after the pickling may be performed by any of a normal Sendzimir mill and a tandem mill, but the tandem mill rolling is preferable in consideration of the deep drawing property of the steel sheet.
冷間圧延工程においては、直径が４００ｍｍ以上のロールを用いて、６０％以上の圧下率で冷間圧延するのが好ましい。ここで、ロール径を４００ｍｍ以上とすることで、冷間圧延時の剪断歪みを抑制できる。剪断歪により導入される剪断変形は、ランダム方位粒の核生成サイトとなるため、抑制する必要がある。本実施形態では、ロール径を４００ｍｍ以上として剪断歪みを抑制することで剪断変形を小さくし、続く焼鈍工程において、ヤング率を向上させる｛１１１｝結晶方位の結晶粒の生成を促進させる。 In the cold rolling step, it is preferable to use a roll having a diameter of 400 mm or more and perform cold rolling at a reduction rate of 60% or more. Here, when the roll diameter is 400 mm or more, shear strain during cold rolling can be suppressed. The shear deformation introduced by the shear strain is a nucleation site of randomly oriented grains, and therefore needs to be suppressed. In this embodiment, the roll diameter is set to 400 mm or more to suppress the shear strain to reduce the shear deformation, and promote the generation of crystal grains of {111} crystal orientation that improves the Young's modulus in the subsequent annealing step.
また、冷間圧延時の圧下率が高くなると、再結晶の駆動力となる蓄積エネルギーが増大する。その結果、｛１１１｝結晶方位が優先核生成しやすくなり、また選択成長しやすくなる。このため冷間圧延の圧下率は、６０％以上であるのが好ましい。また冷間圧延の圧下率は７０％以上であるのがより好ましい。 Further, when the reduction ratio during cold rolling increases, the accumulated energy that is the driving force for recrystallization increases. As a result, the {111} crystal orientation is likely to generate preferential nuclei, and selective growth is facilitated. For this reason, it is preferable that the reduction ratio of cold rolling is 60% or more. Further, it is more preferable that the reduction ratio of cold rolling is 70% or more.
冷間圧延後は冷延板焼鈍（最終焼鈍）を行うが、冷間圧延の途中に中間焼鈍を入れてもよい。最終焼鈍は、再結晶温度以上、（再結晶温度＋１００）℃以下の範囲で焼鈍すればよく、その他の制限は特にない。なお中間および最終焼鈍はバッチ式焼鈍でも連続式焼鈍でも構わない。また、各焼鈍は、必要であれば水素ガスあるいは窒素ガスなどの無酸化雰囲気で焼鈍する光輝焼鈍でもよいし、大気中で焼鈍しても構わない。 After cold rolling, cold-rolled sheet annealing (final annealing) is performed, but intermediate annealing may be performed during cold rolling. The final annealing may be performed in the range of not less than the recrystallization temperature and not more than (recrystallization temperature+100)° C., and there is no particular limitation. The intermediate and final annealing may be batch annealing or continuous annealing. Further, each annealing may be bright annealing which is annealed in a non-oxidizing atmosphere such as hydrogen gas or nitrogen gas, or may be annealing in the air, if necessary.
更に、本実施形態に係る鋼板に潤滑塗装を施して、更にプレス成形を向上させてもよく、この場合の潤滑膜の種類は適宜選択すればよい。また、最終焼鈍後に形状矯正のために調質圧延やレベラーを付与しても構わないが、加工硬化能の低下を招くことから、これらは付与しないことが望ましい。 Further, the steel sheet according to the present embodiment may be subjected to lubrication coating to further improve press forming. In this case, the type of the lubricating film may be appropriately selected. Further, temper rolling or a leveler may be added to correct the shape after the final annealing, but it is desirable not to add these because it causes a decrease in work hardening ability.
以上説明した本実施形態の鋼板は、例えば電気自動車に搭載される電池の電池系部品に適用することができる。特に、本実施形態の鋼板を、二次電池、特に好ましくはリチウム二次電池の電池ケースに適用することで、重量軽減効果が大きくなる。電池系部品としては、電池ケースの他に、電極リード、封口材等を例示できる。 The steel sheet of the present embodiment described above can be applied to, for example, battery-based components of a battery mounted on an electric vehicle. In particular, by applying the steel sheet of the present embodiment to a battery case of a secondary battery, particularly preferably a lithium secondary battery, the weight reduction effect becomes large. In addition to the battery case, examples of the battery system component include an electrode lead and a sealing material.
以下に本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
なお、表中の下線部は本発明範囲から外れているものを示す。
Examples of the present invention will be described below, but the conditions in the examples are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the present invention, and the present invention is used in the following examples. It is not limited to the conditions. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.
The underlined parts in the table indicate those outside the scope of the present invention.
表１Ａに示す成分組成の鋼を溶製してスラブに鋳造し、スラブを熱間圧延して４ｍｍ厚の熱延コイルとした。その後、熱延コイルを酸洗し、１．２ｍｍ厚まで冷間圧延し、再結晶組織となる９００~１０００℃で冷延板焼鈍後、酸洗を施して製品板とした。 Steel having the composition of components shown in Table 1A was melted and cast into a slab, and the slab was hot-rolled to obtain a hot rolled coil having a thickness of 4 mm. Then, the hot-rolled coil was pickled, cold-rolled to a thickness of 1.2 mm, annealed at 900 to 1000° C. to obtain a recrystallized structure, and then pickled to obtain a product plate.
冷間圧延では、直径４００ｍｍ以上のロールを用いて、６０％以上の圧下率で冷間圧延した。また、冷間圧延後の最終焼鈍は上述のように９００〜１０００℃の範囲としたが、この範囲は、再結晶温度以上、（再結晶温度＋１００）℃以下の範囲に含まれていた。 In the cold rolling, a roll having a diameter of 400 mm or more was used and cold rolling was performed at a rolling reduction of 60% or more. Although the final annealing after cold rolling was performed in the range of 900 to 1000°C as described above, this range was included in the range of the recrystallization temperature or higher and the (recrystallization temperature +100)°C or lower.
得られた製品板に対して、比重測定及び引張試験を行った。
比重の測定については、電子天秤により天秤法で算出した。密度が７．５５ｇ／ｃｍ３以下のものを「○（良好）」、密度が７．５５ｇ／ｃｍ３を超えるものを「×（不良）」とした。
A specific gravity measurement and a tensile test were performed on the obtained product plate.
The specific gravity was measured by an electronic balance by the balance method. Those having a density of 7.55 g/cm 3 or less were evaluated as “◯ (good)”, and those having a density of more than 7.55 g/cm 3 were evaluated as “x (bad)”.
引張試験については、圧延方向と平行な方向にＪＩＳ１３号Ｂ試験片を採取し、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して０．２％耐力及び全伸びを求め、０．２％耐力が３００ＭＰａ以上のもの、全伸びが２５．０％以上のものをそれぞれ「○（良好）」、０．２％耐力が３００ＭＰａ未満のもの、全伸びが２５．０％未満のものをそれぞれ「×（不良）」とした。 Regarding the tensile test, a JIS No. 13B test piece was taken in a direction parallel to the rolling direction, 0.2% proof stress and total elongation were determined according to JIS Z2241, and 0.2% proof stress of 300 MPa or more, total elongation 25.0% or more was evaluated as “◯ (good)”, 0.2% proof stress was less than 300 MPa, and total elongation was less than 25.0% was evaluated as “x (bad)”.
ヤング率については、切断および削り出しにより圧延方向と平行な方向に６０ｍｍ、圧延方向と垂直な方向に１０ｍｍ、板厚１．１ｍｍの試験片を作製し、日本テクノプラス株式会社製のＪＥ−ＲＴ型弾性率測定装置を用い、室温で共振法により測定した。ヤング率が１８７．０ＧＰａ以上のものを「〇（良好）」、１８７．０ＧＰａ未満のものを「×（不良）」とした。 Regarding the Young's modulus, a test piece having a thickness of 60 mm in a direction parallel to the rolling direction, 10 mm in a direction perpendicular to the rolling direction and a plate thickness of 1.1 mm was prepared by cutting and shaving, and JE-RT manufactured by Nippon Techno Plus Co., Ltd. It was measured by a resonance method at room temperature using a type elastic modulus measuring device. The Young's modulus of 187.0 GPa or more was evaluated as “◯ (good)”, and the Young's modulus of less than 187.0 GPa was evaluated as “x (bad)”.
得られた結果を表１Ｂ及び図１にまとめた。 The obtained results are summarized in Table 1B and FIG.
表１Ａ、表１Ｂ及び図１から明らかなように、本発明で規定する成分組成を有する鋼板は、比較例の鋼板に比べて高強度且つ低比重であり電池ケース用途に適していることがわかる。 As is clear from Table 1A, Table 1B and FIG. 1, it can be seen that the steel sheet having the composition defined by the present invention has higher strength and lower specific gravity than the steel sheets of Comparative Examples and is suitable for battery case applications. ..
通常のフェライト系ステンレス鋼の場合、その密度は７．７〜７．９ｇ／ｃｍ３程度であるが、本発明の鋼板のように密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下にすることが出来れば、従来の鋼板よりも２〜４％以上の軽量化効果が得られる。仮に、電池ケース用としてステンレス鋼を５０キログラム使用する場合、本発明鋼を適用することで１〜２キログラム以上の大幅な軽量化につながる。さらに、本発明鋼は高強度であり板厚を薄肉化できるため、軽量化効果はさらに大きくなる。 For normal ferritic stainless steel, the density is of the order of 7.7~7.9g / cm 3, the density as a steel sheet of the present invention as long as it can be 7.55 g / cm 3 or less, A weight reduction effect of 2 to 4% or more is obtained as compared with the conventional steel sheet. If 50 kg of stainless steel is used for the battery case, application of the steel of the present invention leads to a significant weight reduction of 1 to 2 kg or more. Further, since the steel of the present invention has high strength and can reduce the plate thickness, the weight reduction effect is further enhanced.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば軽量化に繋がる電池ケース用に特に好適なフェライト系ステンレス鋼板を提供することが可能である。これは電池部品の軽量化に寄与し、社会的寄与は格段に大きい。 As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel sheet that is particularly suitable for a battery case that leads to weight reduction. This contributes to the weight reduction of battery parts and the social contribution is remarkably large.
Claims (4)
Ｃ：０．００１〜０．０３０％、
Ｓｉ：０．０１〜５．００％、
Ｍｎ：０．０１〜２．００％、
Ｐ：≦０．０５０％、
Ｓ：≦０．０１００％、
Ｃｒ：９．０〜３０．０％、
Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｔｉ：０．０１〜１．００％およびＮｂ：０．０１〜１．００％の１種又は２種、Ａｌ：０．０１〜５．００％、
Ｂ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｎ：０．００１〜０．０５０％を含有し、
残部がＦｅおよび不純物であり、
０．２％耐力を３００ＭＰａ以上、鋼板の密度を７．５５ｇ／ｃｍ３以下、全伸びを２５．０％以上、ヤング率を１８７．０ＧＰａ以上を満足することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。 In mass %,
C: 0.001 to 0.030%,
Si: 0.01 to 5.00%,
Mn: 0.01 to 2.00%,
P: ≤0.050%,
S: ≤0.0100%,
Cr: 9.0 to 30.0%,
Ni: 0.01 to 0.50%,
Ti: 0.01 to 1.00% and Nb: 0.01 to 1.00%, one or two kinds, Al: 0.01 to 5.00%,
B: 0.0001 to 0.0050%,
N: 0.001 to 0.050% is contained,
The balance is Fe and impurities,
A ferritic stainless steel sheet having a 0.2% proof stress of 300 MPa or more, a steel sheet density of 7.55 g/cm 3 or less, a total elongation of 25.0% or more and a Young's modulus of 187.0 GPa or more.
Ｍｏ：０．０１〜３．００％、
Ｓｎ：０．００１〜３．００％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、
Ｗ：０．００１〜１．０００％、
Ｖ：０．００１〜１．０００％、
Ｓｂ：０．００１〜０．１００％、
Ｃｏ：０．００１〜０．５００％、
Ｃａ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１〜０．００５０％、
Ｚｒ：０．０００１〜０．０３００％、
Ｇａ：０．０００１〜０．０１００％、
Ｔａ：０．００１〜０．０５０％、
ＲＥＭ：０．００１〜０．１００％の１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼板。 Furthermore, in mass%,
Mo: 0.01 to 3.00%,
Sn: 0.001 to 3.00%,
Cu: 0.01 to 0.50%,
W: 0.001-1.000%,
V: 0.001-1.000%,
Sb: 0.001 to 0.100%,
Co: 0.001 to 0.500%,
Ca: 0.0001 to 0.0050%,
Mg: 0.0001 to 0.0050%,
Zr: 0.0001 to 0.0300%,
Ga: 0.0001 to 0.0100%,
Ta: 0.001 to 0.050%,
REM: 0.001-0.100% of 1 type(s) or 2 or more types are contained, The ferritic stainless steel plate of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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