JPH10259458A - 打抜きだれの少ないマルテンサイト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】打抜きだれの生成を抑制して後の研削工程の負
荷軽減を実現することが可能なディスクブレーキ用マル
テンサイト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供
する 【解決手段】本発明の課題は、Ｃ：０．００５〜０．４
０質量％、Ｓｉ：１．０質量％以下、Ｍｎ：１．０質量
％以下、Ｎｉ：１．０質量％以下、Ｃｒ：１０〜１８質
量％、Ｃｕ：１．０質量％以下、Ｎ：０．１０質量％以
下を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもち、焼鈍後の
ビッカース硬さが１４０〜２００ＨＶである鋼板に冷間
圧延を施し、冷間圧延前のビッカース硬さに比べて、冷
間圧延後のビッカース硬さの増加率が２０〜４０％の範
囲となるように硬質化させたマルテンサイト系ステンレ
ス鋼板によって達成される。該鋼板の硬質化は、焼鈍酸
洗後の冷間圧延において５〜１５％の範囲の圧下率を施
すことにより達成される。また、冷間圧延は、酸洗およ
び冷間圧延を連続して実施可能な一ライン内に設けられ
た出側圧延機にて施すことが生産性の点からは望まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やオートバ
イなどの輸送用車両のディスクブレーキ用素材であっ
て、打抜き工程でのだれが少なく、後工程の研削作業時
間の短縮を可能にしたマルテンサイト系ステンレス鋼板
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、輸送車両用ディスクブレーキ素材
には、高炭素普通鋼が多く用いられてきたが、近年ステ
ンレス鋼の優れた耐食性や意匠性が広く認識されるにし
たがってマルテンサイト系ステンレス鋼が用いられるよ
うになっている。ところで、ディスクブレーキは、打抜
きにより所定形状とした後、焼入れおよび場合によって
は焼入れ後焼戻し処理を施して硬質化し、さらにその後
表面を平坦にするべく研削加工を施して製造されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】マルテンサイト系ステ
ンレス鋼板を用いてディスクブレーキを製造するに際し
ては、打抜き→マルテンサイト化熱処理→平坦化のため
の研削の各工程をとっている。ここで、打抜きに供され
る鋼板は、箱型焼鈍を施して軟質なフェライト組織とし
たものであり、マルテンサイト化熱処理後の硬質なもの
ではない。その理由は、軟質な鋼板を供することにより
高価な打抜き金型寿命の長期化を図り、製造コストを低
く抑えることにある。反面、軟質な材料により打抜きを
行うため、打抜き時のだれが大きくなり、その後マルテ
ンサイト化熱処理によって硬質化したものを研削するに
あたっては、だれ部分の除去に長時間を要し研削工程の
負荷が大きいという問題がある。

【０００４】近年、ディスクブレーキ用素材としてマル
テンサイト系ステンレス鋼が広く利用されるに及んで生
産性の向上とコストダウン、すなわち軟質で打抜き金型
の摩耗が少なく、かつ打抜きだれが少なくて後の研削工
程の負荷軽減をも可能にするという相反する要求を両立
し得る素材の実現が強く望まれていた。本発明は、この
ような問題を解消するべく案出されたものであり、打抜
き加工時の軟質性を維持して金型の長寿命化を図るとと
もに、打抜きだれの生成を抑制して後の研削工程の負荷
軽減を実現することが可能なディスクブレーキ用マルテ
ンサイト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、Ｃ：
０．００５〜０．４０質量％、Ｓｉ：１．０質量％以
下、Ｍｎ：１．０質量％以下、Ｎｉ：１．０質量％以
下、Ｃｒ：１０〜１８質量％、Ｃｕ：１．０質量％以
下、Ｎ：０．１０質量％以下を含み、残部が実質的にＦ
ｅの組成をもち、焼鈍後のビッカース硬さが１４０〜２
００ＨＶである鋼板に冷間圧延を施し、冷間圧延前のビ
ッカース硬さに比べて、冷間圧延後のビッカース硬さの
増加率が２０〜４０％の範囲となるように硬質化させた
マルテンサイト系ステンレス鋼板によって達成される。
該鋼板の硬質化は、焼鈍酸洗後の冷間圧延において５〜
１５％の範囲の圧下率を施すことにより達成される。ま
た、冷間圧延は、酸洗および冷間圧延を連続して実施可
能な一ライン内に設けられた出側圧延機にて施すことが
生産性の点からは望ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明者らは、マルテンサイト系
ステンレス鋼の製造方法から、打抜き加工、熱処理およ
び研削に至るディスクブレーキ製造工程までをも一貫し
て素材特性と加工性について検討を行った結果、本発明
に至った。

【０００７】打抜きにより発生するだれは、打抜き素材
を硬質化することにより抑制することが可能であり、後
工程の研削負荷を低減することができるが、打抜き素材
をマルテンサイト組織のものにすると硬質に過ぎ、打抜
き金型の寿命を縮めてしまう。したがって、打抜き素材
を軟質なフェライト組織のまま、打抜き時のだれ生成量
を抑制することを検討した。その結果、鋼板の焼鈍後の
ビッカース硬さを１４０〜２００ＨＶとし、その後の冷
間圧延において５〜１５％という比較的軽度の圧下を加
え、鋼板表層をひずみ硬化させることにより、本質的に
は軟質なフェライト組織のまま打抜き加工されるため金
型摩耗を軽減し、かつ表層のひずみ硬化の作用により打
抜きだれの生成量を焼鈍ままの素材に比較して１／２以
下にまで抑制することを可能にした。打抜き時のだれ量
が抑制されることにより、マルテンサイト化熱処理後の
研削工程の負荷が著しく軽減される。なお、硬質化のた
めの冷間圧延は、酸洗および冷間圧延が連続して実施可
能な一ラインの出側圧延機にて行うことが生産効率上有
利である。

【０００８】以下に本発明における成分、含有量、諸条
件等について説明する。 Ｃ：０．００５〜０．４０質量％ Ｃは、焼入れ処理後の硬さを得るために有効な成分であ
り、０．００５質量％以上を必要とする。しかし、多量
に含有すると過度に硬質化するため、上限を０．４０質
量％とする。 Ｓｉ：１．０質量％以下 Ｓｉは溶製時の脱酸剤として有効な元素であるが、多量
に含有すると硬さを上昇させて打抜き時の金型摩耗を招
くため、その含有量は低い方が好ましく、上限を１．０
質量％とする。

【０００９】Ｍｎ：１．０質量％以下 Ｍｎは、焼入れ温度範囲を広げる効果を有するため、焼
入れ材の品質安定性に有効な元素であるが、多量に含有
すると熱延板焼鈍後の酸洗時の脱スケール性が劣化する
ため、その上限を１．０質量％とする。 Ｎｉ：１．０質量％以下 Ｎｉは、Ｍｎと同様に焼入れ温度範囲を広げる効果を有
するため、焼入れ材の品質安定性に有効な元素である
が、高価な元素であるため経済性の観点から上限を１．
０質量％とする。

【００１０】Ｃｒ：１０〜１８質量％ Ｃｒは、耐食性の観点から１０質量％以上を必要とす
る。しかし、多量に含有すると熱延板焼鈍後の硬さを上
昇させるとともに原料費増加という経済性の観点から、
その上限を２０質量％とする。 Ｃｕ：１．０質量％以下 Ｃｕは、Ｍｎと同様に焼入れ温度範囲を広げる効果を有
するため、焼入れ材の品質安定性に有効な元素である
が、多量に含有すると熱間加工性を劣化させるため、上
限を１．０質量％とする。

【００１１】Ｎ：０．１０質量％以下 Ｎは、固溶強化元素として有用な元素であるが、多量に
含有すると高温域でのわずかな温度変化に対してオース
テナイト生成量が著しく変動するため、それにともない
焼入れ後のマルテンサイト量も変動する。したがって、
焼入れ材の品質安定性の観点から上限を０．１０質量％
とする。

【００１２】その他、本発明の目的を損なわない範囲で
各種の特性を向上させるために、以下の元素を含んでも
差し支えない。耐食性改善の目的で３質量％以下のＭ
ｏ、析出強化および組織微細化の目的で０．５質量％以
下のＴｉ，Ｎｂ、熱間加工性および靭性改善の目的で
０．０５質量％以下のＢ、熱間加工性改善の目的で０．
０５質量％以下の希土類元素（ＲＥＭ；Ｌａ，Ｃｅな
ど）、Ｙ。

【００１３】鋼板硬さ：焼鈍後硬さで１４０〜２００Ｈ
Ｖ 硬さ増加率：２０〜４０％ ここで、硬さ増加率とは以下の式にて与えられる値をい
う。 ［（冷間圧延後の硬さ−焼鈍酸洗材の硬さ）］／焼鈍酸
洗材の硬さ×１００(%) 打抜き素鋼板は、金型摩耗軽減のために本質的に軟質な
フェライト組織であることが必要であるため、その焼鈍
後の硬さは１４０〜２００ＨＶとする。一方、打抜きに
より生成するだれ量を、焼鈍酸洗まま材を打抜いた場合
のだれ量の１／２以下に抑制するためには、冷間圧延前
（焼鈍後）の硬さに比べた冷間圧延後の硬さを増加率で
２０％以上硬質化する必要がある。しかし、過度に硬質
化すると打抜き時の剪断抵抗が増加し金型摩耗の増大に
つながるため、硬さの増加率の上限を４０％とする。

【００１４】冷間圧延の圧下率：５〜１５％ 冷間圧延後のビッカース硬さ増加率を２０％以上とする
ためには、圧下率で５％以上を必要とする。しかし、硬
さ増加率を４０％以下に抑えるには、圧下率の上限を１
５％としなければならない。

【００１５】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。 ［実施例１］表１に示す鋼Ｎｏ．１を真空溶解炉により
溶製し、１００ｋｇ鋼塊を得た。この１００ｋｇ鋼塊か
ら、厚さ３０ｍｍ、幅１４０ｍｍ、長さ１００ｍｍのブ
ロックを切り出し、該ブロックを抽出温度１２３０℃に
て熱間圧延を行い、厚さ６〜１２ｍｍの熱延板を得た。
この熱延板に８００℃、均熱２４時間の箱型焼鈍を施
し、酸洗の後種々の圧下率にて冷間圧延し、熱延焼鈍ま
ま材および冷間圧延材ともにいずれも厚さ６ｍｍの供試
材を得た。鋼Ｎｏ．１から得た供試材のＮｏ．をＡ〜Ｈ
とした。なお、ここで供試材Ｎｏ．Ａは、焼鈍酸洗まま
材である。

【００１６】

【表１】

【００１７】各供試材について、ビッカース硬さ、打抜
き時の剪断抵抗および打抜き後のだれ量を測定した。各
測定および評価方法を以下に示す。 ビッカース硬さ：ＪＩＳ−Ｚ２２４４に従い、荷重２０
ｋｇにて鋼板表面のビッカース硬さを測定した。 だれ生成量：ポンチ外径Φ１８ｍｍ、ダイス内径Φ１９
ｍｍ、クリアランス０．５ｍｍ、クリアランス比（クリ
アランス／供試材厚さ）＝８．３％、打抜き速度６００
ｍｍ／分の打抜き条件にて、打抜き試験を行った。打抜
き後、打抜き円盤のだれ量、すなわち図１に示すＺ_T を
レーザー式非接触変位計にて測定した。測定位置は同じ
く図１に示すが、打抜き素鋼板の圧延方向、圧延方向に
直角方向および圧延方向に４５度の方向各々について２
点、合計８点を測定してこれらの平均値をだれ生成量と
した。 打抜き時の剪断抵抗：打抜き試験機の駆動部とポンチと
の間に取付けたロードセルにより打抜き荷重を測定し、
（打抜き時の最大荷重／打抜き断面積）にて得られる応
力を剪断抵抗として求めた。

【００１８】試験結果をまとめて表２に示す。表２に示
す結果に基づく冷間圧延に伴う硬さ増加率とだれ生成量
との関係を図２に示す。焼鈍酸洗ままの供試材Ｎｏ．Ａ
のだれ量が１７０μｍであるのに対して、冷間圧延を施
した供試材Ｎｏ．Ｂ〜Ｈは、圧下率の増加、すなわち硬
さ増加率の増大に伴いだれ量は減少しており、硬さ増加
率を２０％以上とすれば、だれ量を焼鈍酸洗ままの１／
２以下とすることができる。

【００１９】次に、硬さ増加率と剪断抵抗との関係を図
３に示す。硬さ増加率の増大に伴い剪断抵抗は増加す
る。硬さ増加率が４０％を超えると、剪断抵抗は焼鈍酸
洗ままの場合に比べて１．１倍を超える５００Ｎ／ｍｍ
² 以上の大きな値を示すようになり、金型に対する負荷
が大きく寿命延命にとって好ましくない。したがって、
だれ量と金型の寿命延命とを両立させるためには、硬さ
増加率を２０〜４０％の範囲とするのが良い。

【００２０】

【表２】

【００２１】さらに、表２の結果に基づき、硬さ増加率
と冷間圧延の圧下率との関係を図４に示す。図４より、
さきに述べたところのだれ量と金型寿命延命のために必
要な硬さ増加率２０〜４０％を得ることのできる圧下率
は、５〜１５％の範囲である。

【００２２】［実施例２］表３に示す鋼Ｎｏ．２を電気
炉、転炉、真空脱炭工程にて７０トン溶製後、連続鋳造
にて、厚さ２００ｍｍ、幅１０３０ｍｍの１４トンスラ
ブ５本を得た。該スラブを抽出温度１２３０℃にて熱間
圧延を行い、厚さ６〜７．３ｍｍの熱延鋼帯を得た。こ
の熱延鋼帯に８００℃、均熱２４時間の箱型焼鈍を施し
た。鋼Ｎｏ．２から得た供試材Ｎｏ．Ｉ〜Ｎは酸洗・圧
延連続ラインを通板して種々の圧下率にて冷間圧延を行
い、厚さ６ｍｍに仕上げたものである。同じ鋼Ｎｏ．２
から得た供試材Ｎｏ．Ｏ〜Ｔは、別途構成されている酸
洗ラインと冷延ラインとを通板して、やはり厚さ６ｍｍ
に仕上げたものである。なお、ここで供試材Ｎｏ．Ｉ
は、焼鈍酸洗まま材である。

【００２３】

【表３】

【００２４】供試材のビッカース硬さと剪断抵抗につい
ては、実施例１の場合と同様にして求めた。だれ生成量
は以下の条件による打抜き試験実施後の円盤にて測定し
た。測定方法は実施例１に同じである。打抜き試験条件
は、ポンチ外径Φ３０ｍｍ、ダイス内径Φ３１．４ｍ
ｍ、クリアランス０．７ｍｍ、クリアランス比（クリア
ランス／供試材厚さ）＝１１．７％、打抜き速度６００
ｍｍ／分である。

【００２５】試験結果を合わせて表４に示す。なお、表
４には硬さ増加率とともに、だれ量および剪断抵抗値に
ついても、焼鈍・酸洗まま材を基準値とした場合の各々
次式で与えられる比と変化率も示す。 だれ量比＝冷間圧延後のだれ量／焼鈍まま材のだれ量 剪断抵抗変化率（％）＝（冷間圧延後の剪断抵抗値−焼
鈍まま材の剪断抵抗値）／焼鈍まま材の剪断抵抗値×１
００

【００２６】また、表４には、酸洗・冷延連続ラインに
て製造した場合と酸洗と冷延とを別ラインに通板して製
造した場合の製造所要時間も合わせて示す。なお、この
製造所要時間には鋼帯の移動時間は含まない。

【００２７】表４より、硬さ増加率が２０〜４０％の範
囲にある供試材Ｎｏ．Ｋ〜ＭおよびＰ〜Ｓでは、焼鈍ま
ま材に比べてだれ量比が１／２以下であり、かつ剪断抵
抗変化率が１０％以下である。すなわち、だれ生成量が
極めて抑制されるとともに、打抜き時の金型寿命には影
響しない程度の剪断抵抗が達成されている。

【００２８】さらに、表４において、酸洗・圧延連続ラ
インを通板した場合と酸洗と冷延とが別のラインを通板
した場合の製造時間を比較すると、連続ラインを通板し
た場合の方が、おおよそ２０〜３０分短縮されている。
本発明技術における冷間圧延の圧下率５〜１５％程度で
あれば、さほど大きなミルパワーを必要としないため、
製造コスト面から連続ラインにて製造することが好まし
い。

【００２９】

【表４】

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明のマルテンサイト
系ステンレス鋼によれば、打抜き加工におけるだれ量を
抑制することができ、かつ打抜き時の剪断抵抗の増加が
ほとんどないため、打抜き金型の寿命を損なうことな
く、焼入れ処理後の研削工程の負荷を著しく低減するこ
とが可能であり、乗用車やオートバイなどのディスクブ
レーキ用として有用な材料を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】打抜きだれ量およびその測定位置を説明する
図。

【図２】硬さ増加率とだれ量との関係を示す図。

【図３】硬さ増加率と剪断抵抗との関係を示す図。

【図４】硬さ増加率と冷間圧延率との関係を示す図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ：０．００５〜０．４０質量％、Ｓｉ：
   １．０質量％以下、Ｍｎ：１．０質量％以下、Ｎｉ：
   １．０質量％以下、Ｃｒ：１０〜１８質量％、Ｃｕ：
   １．０質量％以下、Ｎ：０．１０質量％以下を含み、残
   部が実質的にＦｅの組成をもち、焼鈍後のビッカース硬
   さが１４０〜２００ＨＶである鋼板に冷間圧延を施し、
   冷間圧延前（焼鈍後）のビッカース硬さに比べて、冷間
   圧延後のビッカース硬さの増加率が２０〜４０％の範囲
   となるように硬質化させたことを特徴とする打抜きだれ
   の少ないマルテンサイト系ステンレス鋼板。
2. 【請求項２】焼鈍酸洗後に施す冷間圧延における圧下率
   が、５〜１５％の範囲であることを特徴とする請求項１
   に記載の打抜きだれの少ないマルテンサイト系ステンレ
   ス鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の冷間圧延を、箱型焼鈍後
   に、酸洗および冷間圧延を連続して実施可能な一ライン
   内に設けられた出側圧延機にて施すことを特徴とする請
   求項１に記載の打抜きだれの少ないマルテンサイト系ス
   テンレス鋼板の製造方法。