JP7301218B2 - オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

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Description

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼に関する。
本願は、２０２０年３月３０日に、日本に出願された特願２０２０－０６０９１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
ステンレス鋼は代表的な耐食材料として各種用途に使用されているが、最近では耐候性の高い鋼種が開発されたこともあり、屋根、外装などの建築用資材の用途が増加しつつある。これらの外装建材用途では、単に腐食による発銹や穴開きが生じないだけでなく、施工後における外観上の美麗さが要求される。
意匠性を向上させたステンレス鋼板として、例えば、特許文献１には、重量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０９％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：２０％以上４０％以下、Ｍｏ：０．５％以上６．０％以下、Ｃｒ＋Ｍｏ：２４．５％以上、Ｎ：０．１％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．８％以下、Ｔｉ：０．０１％以上０．８％以下、Ａｌ：０．００８％以上１．０％以下、さらに、Ｎｉ：０．１％以上２５％以下、Ｃｕ：０．０１％以上３％以下のうち１種類以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物とからなる鋼板であって、表面粗度が算術平均粗さ（Ｒａ）で１．０μｍ以上であることを特徴とした防眩性と耐食性を兼ね備えたステンレス鋼板が開示されている。
また、特許文献２には、主成分として硫酸１０～２００ｇ／Ｌあるいは塩酸５～１５０ｇ／Ｌと、フッ酸、フッ化珪酸、フッ化ナトリウムから選ばれる１または２以上をそれぞれ１～４０ｇ／Ｌと、Ｆｅ３＋イオンを５～４０ｇ／Ｌとを含有し、硝酸を含有しない水溶液に粘性付与剤を加えてペースト状にした、ステンレス鋼用の酸洗剤が開示されている。さらに、特許文献２には、上記に加え、さらに、濃度が３５％に換算での過酸化水素５～１５ｇ／Ｌ、過硫酸ナトリウム５～１０ｇ／Ｌの何れかあるいは双方を含有する酸洗剤が開示されている。
特許文献１に開示されたステンレス鋼は、比較的耐食性が高い。しかし、海水等塩化物を含む湿潤環境においては発銹し、美麗な外観が損なわれる可能性があり、未だ改善の余地がある。
一方、オーステナイト系ステンレス鋼において、Ｃｒ、ＭｏおよびＮを比較的多く含有する、いわゆるスーパーオーステナイトステンレス鋼は、他のオーステナイト系ステンレス鋼と比較して、耐食性に優れる。しかしながら、スーパーオーステナイトステンレス鋼の製造において、仕上げに行う従来の酸洗では、成分の偏析により、鋼板表面の溶出にばらつきが生じる場合がある。具体的には、酸洗により溶出する部分は白色化し、溶出しない部分は光沢を有するため、スーパーオーステナイトステンレス鋼の外観にむらが確認される場合がある。特許文献２に記載の技術であっても、スーパーオーステナイトステンレス鋼の表面全体を溶出することは困難であり、外観にむらが確認される場合がある。このように、外観の美麗さが要求される外装建材に適用する場合、スーパーオーステナイトステンレス鋼には、改善の余地がある。
特開平９－２２８００２号公報 特開２００５－２９８２８号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、外観が美麗なオーステナイト系ステンレス鋼を提供することにある。
本発明者らは、外観むらが発生しないような酸洗条件について様々な検討を行った結果、成分偏析が存在するスーパーオーステナイトステンレス鋼であっても、酸化力を有する所定の酸性溶液で洗浄すれば、成分偏析に起因する外観むらを抑制できるという知見を得た。
上記知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］
質量％で、
Ｃ：０．１００％以下、
Ｓｉ：３．００％以下、
Ｍｎ：０．０１％以上５．００％以下、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ｎｉ：７．００％以上３８．００％以下、
Ｃｒ：１７．００％以上２８．００％以下、
Ｍｏ：１０．００％以下、
Ｎ：０．１００％超０．４００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、
鋼板表面の明度較差ΔＬが５以下である、オーステナイト系ステンレス鋼。
［２］
Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｃｕ：３．００％以下、
Ｗ：２．００％以下、および
Ｖ：１．００％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有する、［１］に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
［３］
Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ａｌ：０．００１％以上０．３％以下、
Ｃａ：０．００１％以上０．３％以下、
Ｂ：０．０００１％以上０．１％以下、
Ｔｉ：０．００１％以上０．４０％以下、
Ｎｂ：０．００１％以上０．４０％以下、
Ｓｎ：０．００１％以上０．５％以下、
Ｚｒ：０．００１％以上０．５％以下、
Ｃｏ：０．００１％以上０．５％以下、
Ｍｇ：０．００１％以上０．５％以下、
Ｈｆ：０．００１％以上０．５％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上０．５％以下、
Ｔａ：０．００１％以上０．５％以下、
Ｇａ：０．００１％以上０．５％以下、および
Ｓｂ：０．００１％以上０．５％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有する、［１］または［２］に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
本発明の一態様によれば、外観が美麗なオーステナイト系ステンレス鋼を提供することが可能である。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜オーステナイト系ステンレス鋼＞
＜オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法＞
＜オーステナイト系ステンレス鋼＞
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．１００％以下、Ｓｉ：３．００％以下、Ｍｎ：０．０１％以上５．００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｎｉ：７．００％以上３８．００％以下、Ｃｒ：１７．００％以上２８．００％以下、Ｍｏ：１０．００％以下、Ｎ：０．１００％超０．４００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、鋼板表面の明度較差ΔＬが５以下である。
以下に、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼について詳細に説明する。なお、成分を示す％は質量％を意味する。
Ｃ：０．１００％以下
Ｃは、ステンレス鋼中に不可避的に含まれる元素であり、オーステナイト相の安定化や高温強度の向上に寄与する元素である。Ｃ含有量が過剰であると、耐溶接凝固割れ性の低下や、Ｃｒ系炭化物の析出に伴う耐食性の低下を引き起こす。そのため、Ｃ含有量は、０．１００％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．０６％以下であり、より好ましくは０．０４％以下である。一方、Ｃ含有量の下限は特に限定しないが、好ましくは０．００５％以上である。
Ｓｉ：３．００％以下
Ｓｉは、オーステナイト相の安定化に有効な元素である。しかしながら、Ｓｉ含有量が過剰であると、σ相の析出が促進される。そのため、Ｓｉ含有量は、３．００％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは１．００％以下であり、より好ましくは０．８０％以下である。一方、下限は特に制限しないが、Ｓｉによるオーステナイト相安定化の効果を得るため、Ｓｉ含有量は、０．０１％以上であることが好ましい。Ｓｉ含有量は、より好ましくは０．１０％以上である。
Ｍｎ：０．０１％以上５．００％以下
Ｍｎは、オーステナイト相の安定化に有効な元素である。Ｍｎによる上記効果を得るために、Ｍｎ含有量は、０．０１％以上とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．４％以上である。一方、Ｍｎ含有量が過剰であると、耐食性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は、５．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは２．００％以下であり、より好ましくは１．５０％以下である。
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、ステンレス鋼中に不純物として含まれる。Ｐは、熱間加工性を低下させる元素であるため、極力低減させることが好ましい。そのため、Ｐ含有量を０．１００％以下とする。Ｐ含有量は、好ましくは０．０８０％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。下限は特に限定しないが、コストの観点から、Ｐ含有量は、好ましくは０．００５％以上である。
Ｓ：０．００５０％以下
Ｓは、熱間加工時にオーステナイト粒界に偏析し、粒界の結合力を弱めることで熱間加工時の割れを誘発する元素である。そのため、Ｓ含有量は、極力低減させることが好ましい。そのため、Ｓ含有量は、０．００５０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００２０％以下であり、より好ましくは０．００１０％以下である。一方で、特に下限は設けないが、Ｓ含有量の極度の低減は製鋼コストの増大に繋がる。そのため、Ｓ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｓ含有量は、より好ましくは０．０００２％以上である。
Ｎｉ：７．００％以上３８．００％以下
Ｎｉは、オーステナイト相の安定化のために重要な元素である。Ｎｉによる上記効果を得るために、Ｎｉ含有量は、７．００％以上とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１６．００％以上であり、より好ましくは１８．００％以上である。一方、Ｎｉの過剰な含有は、材料コストの上昇を招き経済性を損ねる。そのため、Ｎｉ含有量は、３８．００％以下とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは３０．００％以下であり、より好ましくは２５．００％以下である。
Ｃｒ：１７．００％以上２８．００％以下
Ｃｒは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性向上に極めて重要な元素である。加えて、Ｃｒは、オーステナイト系ステンレス鋼の強度上昇にも寄与する元素である。そのため、Ｃｒ含有量は、１７．００％以上とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１８．００％以上であり、より好ましくは１９．００％以上である。一方、Ｃｒが過剰に含有されると、σ相が析出し易くなる。そのため、Ｃｒ含有量は２８．００％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは２５．００％以下であり、より好ましくは２２．００％以下である。
Ｍｏ：１０．００％以下
Ｍｏは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性向上に極めて重要な元素である。また、Ｍｏは、強度上昇に寄与する元素である。しかしながら、Ｍｏが過剰に含有されると、σ相が析出し易くなる。そのため、Ｍｏ含有量は、１０．００％以下とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは８．００％以下であり、より好ましくは７．００％以下である。一方、特に下限は設けないが、Ｍｏによる耐食性向上効果および強度上昇効果を安定して得るために、Ｍｏ含有量は、３．００％以上であることが好ましい。Ｍｏ含有量は、より好ましくは５．００％以上、さらに好ましくは５．００％超、最も好ましくは６．００％以上である。
Ｎ：０．１００％超０．４００％以下
Ｎは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性向上に極めて重要な元素である。また、Ｎは、オーステナイト安定化元素としての効果を有する。上記効果を得るために、Ｎ含有量は０．１００％超とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．１２０％以上であり、より好ましくは０．１５０％以上である。一方で、Ｎが過剰に含有すると、耐粒界腐食性や加工性を低下させる。そのため、Ｎ含有量は、０．４００％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．３００％以下であり、より好ましくは０．２５０％以下である。
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、上述した元素以外の残部は、Ｆｅおよび不純物である。しかしながら、上述した各元素以外の他の元素も、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。なお、ここで言う不純物とは、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本実施形態に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ：３．００％以下、Ｗ：２．００％以下、およびＶ：１．００％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有することが好ましい。なお、これらの元素は、含有されなくてもよいため、これらの元素の含有量の下限は、０％である。
Ｃｕ：３．００％以下
Ｃｕは、オーステナイト相の安定化に有効な元素である。しかしながら、Ｃｕの過剰な含有は、オーステナイト相の強度低下につながり、熱間加工性も損なわれることがある。そのため、Ｃｕ含有量は、３．００％以下であることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは２．００％以下である。一方、下限は特に制限しないが、Ｃｕによるオーステナイト相安定化効果を安定して得るために、Ｃｕ含有量は、０．１０％以上であることが好ましい。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．５０％以上である。
Ｗ：２．００％以下
Ｗは、炭窒化物を形成し、耐食性を改善する効果がある。しかしながら、Ｗが多量に含有されても、耐食性の効果が飽和する。そのため、Ｗ含有量は、２．００％以下であることが好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは１．００％以下である。一方、Ｗによる上記効果を安定して得るためには、Ｗ含有量は、０．０１％以上であることが好ましい。Ｗ含有量は、より好ましくは０．０５％以上である。
Ｖ：１．００％以下
Ｖは、炭窒化物を形成し、耐食性を改善する効果がある。しかしながら、Ｖが多量に含有されても、耐食性の効果が飽和する。そのため、Ｗ含有量は、１．００％以下であることが好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．５０％以下である。一方、Ｖによる上記効果を安定して得るためには、Ｖ含有量は、０．０５％以上であることが好ましい。Ｖ含有量は、より好ましくは０．１０％以上である。
さらに、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ａｌ：０．００１％以上０．３％以下、Ｃａ：０．００１％以上０．３％以下、Ｂ：０．０００１％以上０．１％以下、Ｔｉ：０．００１％以上０．４０％以下、Ｎｂ：０．００１％以上０．４０％以下、Ｓｎ：０．００１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．５％以下、Ｃｏ：０．００１％以上０．５％以下、Ｍｇ：０．００１％以上０．５％以下、Ｈｆ：０．００１％以上０．５％以下、ＲＥＭ：０．００１％以上０．５％以下、Ｔａ：０．００１％以上０．５％以下、Ｇａ：０．００１％以上０．５％以下、およびＳｂ：０．００１％以上０．５％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有することが好ましい。なお、これらの元素は、含有されなくてもよいため、これらの元素の含有量の下限は、０％である。
Ａｌ：０．００１％以上０．３％以下
Ａｌは脱酸効果を有する元素である。Ａｌによる脱酸効果を安定して得るためには、Ａｌ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ａｌ含有量は、より好ましくは、０．０１％以上である。一方、Ａｌは、多量に含有されると非金属介在物が多量に生成して加工性や靭性が低下することがある。そのため、Ａｌ含有量は、好ましくは、０．３％以下である。Ａｌ含有量は、更に好ましくは０．３０％以下であり、より好ましくは、０．１０％以下である。
Ｃａ：０．００１％以上０．３％以下
Ｃａは、脱酸および熱間加工性の向上に有効な元素である。Ｃａによる上記効果を安定して得るためには、Ｃａ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｃａ含有量は、より好ましくは０．００２％以上である。一方、Ｃａが過剰に存在すると、かえって熱間加工性が低下する。そのため、Ｃａ含有量は、０．３％以下であることが好ましい。Ｃａ含有量は、更に好ましくは０．３０％以下であり、より好ましくは０．０１％以下である。
Ｂ：０．０００１％以上０．１％以下
Ｂは、熱間加工性を改善する元素である。Ｂによる熱間加工性改善効果を安定して得るためには、Ｂ含有量は、０．０００１％以上であることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．０００２％以上である。一方、Ｂが過剰に存在すると、かえって熱間加工性が低下する。そのため、Ｂ含有量は、０．１％以下であることが好ましい。Ｂ含有量は、更に好ましくは０．１０％以下であり、より好ましくは０．００１％以下である。
Ｔｉ：０．００１％以上０．４０％以下
Ｔｉは、炭窒化物を形成し、耐食性を改善する元素である。そのため、Ｔｉ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．００５％以上である。一方、Ｔｉを過剰に含有させても効果は飽和する。そのため、Ｔｉ含有量は、０．４０％以下であることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｎｂ：０．００１％以上０．４０％以下
Ｎｂは、炭窒化物を形成し、耐食性を改善する元素である。そのため、Ｎｂ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．００２％以上である。一方、Ｎｂを過剰に含有させても効果は飽和する。そのため、Ｎｂ含有量は、０．４０％以下であることが好ましい。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｓｎ：０．００１％以上０．５％以下
Ｓｎは、耐酸化性の向上に有効な元素である。Ｓｎによる耐酸化性向上効果を安定して得るためには、Ｓｎ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｎ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｓｎが過剰に含有されると、熱間加工性を低下させることがある。そのため、Ｓｎ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｓｎ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｚｒ：０．００１％以上０．５％以下
Ｚｒは、強度を向上させる元素である。Ｚｒによる強度向上効果を安定して得るためには、Ｚｒ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｚｒ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｚｒが過剰に存在すると、靭性が低下することがある。そのため、Ｚｒ含有量は、好ましくは０．５％以下である。Ｚｒ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｃｏ：０．００１％以上０．５％以下
Ｃｏは、耐食性向上に有効な元素である。Ｃｏによる上記効果を安定して得るためには、Ｃｏ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｏ含有量は、より好ましくは、０．０１％以上である。一方、Ｃｏが過剰に存在すると、硬質化することがあるため、Ｃｏ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｃｏ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは、０．１０％以下である。
Ｍｇ：０．００１％以上０．５％以下
Ｍｇは、脱酸および熱間加工性の向上に有効な元素である。Ｍｇによる上記効果を安定して得るためには、Ｍｇ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｍｇ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｍｇの過剰な含有は、製造コストの著しい増加を招く。そのため、Ｍｇ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｍｇ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｈｆ：０．００１％以上０．５％以下
Ｈｆは、耐食性を向上させる元素である。Ｈｆによる上記効果を安定して得るためには、Ｈｆ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｈｆ含有量は、より好ましくは、０．０１％以上である。一方、Ｈｆが過剰に含有されると、加工性が低下することがある。そのため、Ｈｆ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｈｆ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
ＲＥＭ：０．００１％以上０．５％以下
ＲＥＭ（希土類元素）は、脱酸および熱間加工性、耐食性の向上に有効な元素である。ＲＥＭによる上記効果を安定して得るためには、ＲＥＭ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。ＲＥＭ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、ＲＥＭの過剰な含有は、製造コストの著しい増加を招く。そのため、ＲＥＭ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。ＲＥＭ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
なお、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙの２元素、およびＬａからＬｕまでの１５元素（ランタノイド）であり、ＲＥＭは、上記の元素から選択される１種以上である。２種類以上の元素がＲＥＭとして含有される場合、ＲＥＭ含有量とは、含有される元素の合計量を言う。
Ｔａ：０．００１％以上０．５％以下
Ｔａは、炭窒化物を形成し、耐食性を改善する。Ｔａによる上記効果を安定して得るためには、Ｔａ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｔａ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、過剰にＴａが含有しても、上記効果は飽和する。このため、Ｔａ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｔａ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは、０．１０％以下である。
Ｇａ：０．００１％以上０．５％以下
Ｇａは耐食性および加工性向上に寄与する元素である。Ｇａによる上記効果を安定して得るためには、Ｇａ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｇａ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｇａ含有量が０．５％超では、上記効果が飽和し、コスト増に繋がるのみである。そのため、Ｇａ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｇａ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
Ｓｂ：０．００１％以上０．５％以下
Ｓｂは、耐酸化性の向上に有効な元素である。Ｓｂによる耐酸化性向上効果を安定して得るためには、Ｓｂ含有量は、０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｂ含有量は、より好ましくは０．０１％以上である。一方、Ｓｂが過剰に含有されると、熱間加工性を低下させることがある。そのため、Ｓｂ含有量は、０．５％以下であることが好ましい。Ｓｂ含有量は、更に好ましくは０．５０％以下であり、より好ましくは０．１０％以下である。
［表面性状］
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、明度較差ΔＬが５以下である。
明度較差ΔＬとは、ＪＩＳ Ｚ ８７３０：２００９に準拠して求められる明度Ｌの最大値と最小値の差を言う。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼の形状が板状である場合、明度較差ΔＬは、圧延方向に直交する板幅方向に亘って連続的に明度Ｌを測定した場合の、測定明度（Ｌ値）の最大値と最小値の差である。目的とする建材を得るうえで板幅の一部をスリット等により除去する場合には、明度Ｌの測定領域は、除去する部分を除いた部分とする。
明度較差ΔＬは、圧延方向長さを１０等分し、その１０個の区分それぞれの圧延方向中央位置における板幅方向の明度較差ΔＬ’を算出し、そのうち最も数値が大きいものを明度較差ΔＬとする。
オーステナイト系ステンレス鋼の形状が棒状または管状である場合、軸方向長さを１０等分し、その１０個の区分の軸方向中央位置について、円周に沿って連続的に明度Ｌを測定して明度較差ΔＬ’を算出する。そして、算出された明度較差ΔＬ’のうち、最も数値が大きいものを明度較差ΔＬとする。
明度較差ΔＬが５以下であれば、それを用いた外装建材では外観むらの発生が認められないか、あるいは極めて軽度であるため問題にならない。一方、明度較差ΔＬが５超である場合は、調質圧延、ダル圧延、エンボス圧延、研磨などの各種仕上げ処理を施したとしても、外観むらの発生を安定して防止することは極めて困難である。
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、薄板、厚板、線材、棒材等、種々の形状であってよい。
ここまで、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼を説明した。本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法は、特段制限されないが、例えば、以下の方法で製造することができる。以下に、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を説明する。
＜オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法＞
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、製鋼工程、熱間圧延工程、熱延後の焼鈍工程、熱延板の酸洗工程、冷間圧延工程、冷延後の焼鈍工程、および酸洗仕上工程、を含む。酸洗仕上工程以外の工程については、製造条件は特段制限されず、公知の方法を適用することができる。
［酸洗仕上工程］
酸洗仕上工程では、酸洗溶液に、ステンレス素材を１０秒以上浸漬する。酸洗溶液は、濃度が１０～２００ｇ／Ｌの硫酸及び濃度が５～１５０ｇ／Ｌの塩酸のうち、いずれか一方又は両方と、濃度が４０ｇ／Ｌ以下のフッ酸、濃度が４０ｇ／Ｌ以下のフッ化珪酸、および、濃度が４０ｇ／Ｌ以下のフッ化ナトリウムから選ばれる１または２以上が合計のＦ換算量で１ｇ／Ｌ以上と、溶存オゾン濃度が０．５～２．０ｍｇ／Ｌのオゾンと、を含有し、残部は、水である。
酸洗溶液は、濃度が１０～２００ｇ／Ｌの硫酸及び濃度が５～１５０ｇ／Ｌの塩酸のうち、いずれか一方又は両方を含有する。
酸洗溶液が硫酸を含有する場合、硫酸濃度が１０ｇ／Ｌ未満であると、ステンレス素材表面のスケール除去に長時間を要する。そのため、酸洗溶液が硫酸を含有する場合、硫酸濃度は、１０ｇ／Ｌ以上である。硫酸濃度は、好ましくは２０ｇ／Ｌ以上であり、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上である。一方、硫酸濃度が２００ｇ／Ｌ超であると、酸による浸食が激しく、酸洗後のステンレス鋼の表面性状が劣化する。そのため、酸洗溶液が硫酸を含有する場合、硫酸濃度は、２００ｇ／Ｌ以下である。硫酸濃度は、好ましくは１５０ｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは１００ｇ／Ｌ以下である。
酸洗溶液が塩酸を含有する場合、塩酸濃度が５ｇ／Ｌ未満であると、ステンレス素材表面のスケール除去に長時間を要する。そのため、酸洗溶液が塩酸を含有する場合、塩酸濃度は、５ｇ／Ｌ以上である。塩酸濃度は、好ましくは１０ｇ／Ｌ以上であり、より好ましくは５０ｇ／Ｌ以上である。一方、塩酸濃度が１５０ｇ／Ｌ超であると、酸による浸食が激しく、酸洗後のステンレス鋼の表面性状が劣化する。そのため、酸洗溶液が塩酸を含有する場合、塩酸濃度は、１５０ｇ／Ｌ以下である。塩酸濃度は、好ましくは１２０ｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは１００ｇ／Ｌ以下である。
酸洗溶液は、濃度が４０ｇ／Ｌ以下のフッ酸、濃度が４０ｇ／Ｌ以下のフッ化珪酸、および、濃度が４０ｇ／Ｌ以下のフッ化ナトリウムから選ばれる１または２以上を合計のＦ換算量で１ｇ／Ｌ以上となるように含有する。
酸洗溶液に含有される、フッ酸、フッ化珪酸、またはフッ化ナトリウムの濃度が、合計のＦ換算量で１ｇ／Ｌ未満であると、ステンレス素材表面のスケール除去に長時間を要する。そのため、フッ酸、フッ化珪酸、および、フッ化ナトリウムから選ばれる１または２以上を含有する場合、含有される化合物の濃度は、合計のＦ換算量で、１ｇ／Ｌ以上である。これらの濃度は、合計のＦ換算量で、好ましくは、５ｇ／Ｌ以上であり、より好ましくは１０ｇ／Ｌ以上である。
一方、酸洗溶液に含有される、フッ酸、フッ化珪酸、またはフッ化ナトリウムの濃度が、それぞれ４０ｇ／Ｌ超であると、スケール除去の効果が飽和し、製造コストの増加に繋がる。そのため、酸洗溶液に含有される、フッ酸、フッ化珪酸、またはフッ化ナトリウムの濃度のそれぞれは、４０ｇ／Ｌ以下である。これらの濃度は、好ましくは、３０ｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは２０ｇ／Ｌ以下である。
酸洗溶液は、溶存オゾン濃度が０．５～２．０ｍｇ／Ｌのオゾンを含有する。オゾンは、酸化剤であり、酸洗後のオーステナイト系ステンレス鋼の表面を均一に白色化する。溶存オゾン濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満であると、酸洗後のオーステナイト系ステンレス鋼の表面が均一に白色化しない。そのため、溶存オゾン濃度は、０．５ｍｇ／Ｌ以上である。溶存オゾン濃度は、好ましくは０．８ｍｇ／Ｌ以上であり、より好ましくは１．０ｍｇ／Ｌ以上である。一方、溶存オゾン濃度が２．０ｍｇ／Ｌ超であると、白色化の効果が飽和する。そのため、溶存オゾン濃度は、２．０ｍｇ／Ｌ以下である。溶存オゾン濃度は、好ましくは１．８ｍｇ／Ｌ以下であり、より好ましくは１．５ｍｇ／Ｌ以下である。
酸洗溶液中の溶存オゾン濃度の調整方法は、特段制限されないが、例えば、酸洗溶液にオゾンガスを下方から通じて溶存オゾン濃度を調整すればよい。なお、溶存オゾン濃度の測定は、例えば、市販の溶存オゾン計を用いればよい。
酸洗溶液への浸漬時間は、１０秒以上である。酸洗時間が１０秒未満であると、酸洗後のオーステナイト系ステンレス鋼の表面が均一に白色化しない。過剰に酸洗時間が長い場合、鋼材成分の溶解により酸洗液の劣化を招くため、酸洗時間は、好ましくは６０秒以下であり、より好ましくは２０秒以下である。
なお、酸洗溶液は、酸化剤として硝酸を使用することもできるが、硝酸を使用して酸洗した場合、窒素酸化物が生成することがある。窒素酸化物を処理するためには格別の設備や処理が必要になる。そのため、酸洗溶液は、硝酸溶液を含有しない方が好ましい。
上記酸洗仕上工程を経て得られたオーステナイト系ステンレス鋼は、明度較差ΔＬが５以下であり、外観上、むらが認識されず、美麗である。また、上記酸洗仕上工程を経て得られたオーステナイト系ステンレス鋼は、上述した化学成分を有するため、高い耐食性を有する。
ここまで、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を説明した。
以下に、実施例を示しながら、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は本発明のあくまでも一例であって、本発明が下記の例に限定されるものではない。
まず、表１Ａ～１Ｃに示す化学成分を有するステンレス鋼の素材を真空誘導溶解炉にて溶製し、鋳造して鋳片を得た。その後、それぞれの鋳片を１２００℃に均熱し、次いで熱間鍛造および熱間圧延を行い６ｍｍの熱延板を得た。熱延板を焼鈍、酸洗し、次いで冷間圧延して圧延方向長さ１ｍ、板幅方向長さ２００ｍｍ、板厚１ｍｍの冷延板を得た。冷延板に対し、表１Ｄ～１Ｆに示す条件の仕上げ酸洗工程を実施してステンレス鋼板を得た。
明度較差ΔＬを以下の方法で算出した。製造されたステンレス鋼板の圧延方向長さを１０等分し、その１０個の区分それぞれの圧延方向中央位置で板幅方向の明度較差ΔＬ’を算出し、算出された明度較差ΔＬ’のうちの最大値を明度較差ΔＬとした。明度較差ΔＬの算出に必要な明度Ｌは、ＪＩＳ Ｚ ８７３０：２００９に準拠した方法で測定した。また、明度Ｌの測定間隔は、１０ｍｍとした。
また、外観評価について、以下の方法で評価した。ステンレス鋼板の表面について、５０ｍｍ角が露出するように表面をマスキングし、その５０ｍｍ角で筋状のむらが認められるかを目視観察した。むらが認められた場合を評点１、認められなかった場合を評点０とした。上記評価をステンレス鋼板表面の１０か所で行い、評点の合計（０～１０）で評価した。この評点の合計が３以下であれば、実用上十分に美麗であると評価した。
表１Ｄ～１Ｆに製造条件および評価結果を示す。
Figure 0007301218000001
Figure 0007301218000002
Figure 0007301218000003
Figure 0007301218000004
Figure 0007301218000005
Figure 0007301218000006
得られた各鋼板の化学組成は、それぞれのステンレス鋼の素材の化学組成と実質的に同一であった。また、表１Ｄ～１Ｆに示すように、本実施形態に係るステンレス鋼板（発明例）は、外観が美麗であった。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的要件の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼は、外観の美麗さが要求される屋根、外装などの建築用資材に好適に適用される。

Claims (3)

  1. 質量％で、
    Ｃ：０．１００％以下、
    Ｓｉ：３．００％以下、
    Ｍｎ：０．０１％以上５．００％以下、
    Ｐ：０．１００％以下、
    Ｓ：０．００５０％以下、
    Ｎｉ：７．００％以上３８．００％以下、
    Ｃｒ：１７．００％以上２８．００％以下、
    Ｍｏ：１０．００％以下、
    Ｎ：０．１００％超０．４００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不純物からなり、
    鋼板表面の明度較差ΔＬが５以下である、オーステナイト系ステンレス鋼。
  2. Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
    Ｃｕ：３．００％以下、
    Ｗ：２．００％以下、および
    Ｖ：１．００％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有する、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
  3. Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
    Ａｌ：０．００１％以上０．３％以下、
    Ｃａ：０．００１％以上０．３％以下、
    Ｂ：０．０００１％以上０．１％以下、
    Ｔｉ：０．００１％以上０．４０％以下、
    Ｎｂ：０．００１％以上０．４０％以下、
    Ｓｎ：０．００１％以上０．５％以下、
    Ｚｒ：０．００１％以上０．５％以下、
    Ｃｏ：０．００１％以上０．５％以下、
    Ｍｇ：０．００１％以上０．５％以下、
    Ｈｆ：０．００１％以上０．５％以下、
    ＲＥＭ：０．００１％以上０．５％以下、
    Ｔａ：０．００１％以上０．５％以下、
    Ｇａ：０．００１％以上０．５％以下、および
    Ｓｂ：０．００１％以上０．５％以下からなる群から選択される１種または２種以上を含有する、請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
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