JPH1161350A - 高Ｃｒ含有光輝焼鈍ステンレス鋼の水素脆性を除去する熱処理方法ならびに加工性の良い建材用ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダルやエンボス模様を活かすことができる手
法で窒化と水素脆化を防止した加工性の良いＴｉ含有高
耐候性フェライト系ステンレス鋼板を提供する。 【解決手段】 水素：85体積％以上の雰囲気中で光輝焼
鈍された、Ｃｒ：16〜35重量％、Ｔｉ：0.05〜(0.5−10
×Ｎ)重量％、Ａｌ：0.005〜0.3重量％、Ｍｏ：0〜6重
量％（無添加を含む）、Ｎｂ：0〜1.0重量％（無添加を
含む）を含有し、Ｎ：0.02重量％以下である窒化されて
いないステンレス鋼に対して、大気中または水素：15体
積％以下の雰囲気中で、加熱温度(℃)・保持時間(ｈ)が
図に示す点Ａ(50℃,30ｈ)，Ｂ(50℃,1000ｈ)，Ｃ(500
℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.03ｈ)で囲まれる範囲内となる加
熱処理を施して鋼中水素濃度を1ppm以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性に優れた高
Ｃｒ含有フェライト系ステンレス鋼の光輝焼鈍材におけ
る水素脆性を除去する熱処理方法、ならびに防眩性・意
匠性の高い表面性状、特にダル仕上調の凹凸を付与した
表面性状を有する耐食性，加工性に優れた高Ｃｒ含有建
材用フェライト系ステンレス鋼板およびその水素脆性を
防止する製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、屋根・外装・内装などの建築用資
材としてステンレス鋼が多く使用されるようになってき
た。屋根用の材料には表面光沢を抑えた防眩性が要求さ
れるため、一般にダル仕上げ材が用いられる。外装用、
内装用の材料には意匠性の面から種々の仕上げ材が使用
され、特に、玄関周りのフロント材や壁材にはダル調の
ランダム模様を有するエンボス仕上げ材が好んで使われ
る傾向にある。また、ドア・サッシのフレーム材にはＨ
Ｌ仕上げ材の他、鏡面仕上げ材が使用される場合も多
い。ダルやエンボス仕上げ材は、圧延によって凹凸を付
与したのち、歪取りのために光輝焼鈍を施して製造され
る場合が多い。また、鏡面仕上げ材も、原板には一般に
光輝焼鈍材が用いられる。

【０００３】これら建材用ステンレス鋼としては、従
来、SUS304やSUS316に代表されるオーステナイト系ステ
ンレス鋼が使用されていたが、海岸地区など海塩粒子が
飛散する環境においては耐発銹性が不十分な場合もあ
る。また、オーステナイト系ステンレス鋼は熱膨張係数
が比較的大きいため、長尺の屋根に適用した場合、温度
サイクルによる材料の劣化が起こりやすい。このため、
最近ではフェライト系ステンレス鋼が屋根・外装用材料
として使用されるようになった。

【０００４】しかし、フェライト系ステンレス鋼は、一
般的にはオーステナイト系ステンレス鋼よりも耐食性が
劣り、例えば代表的なSUS430では田園地区等の腐食環境
の穏やかな場所においても比較的短期間で赤錆を生じ
る。また、溶接時の加熱・冷却によって粒界腐食が生じ
やすい欠点もある。そこで、これらの欠点を改善すべ
く、種々の高耐食性フェライト系ステンレス鋼が開発さ
れている。例えば、耐候性の改善には高Ｃｒ化やＭｏの
添加、粒界腐食性の改善にはＣ，Ｎを固定するＮｂ，Ｔ
ｉの添加が有効であり、低炭素低窒素の22Ｃｒ−1Ｍｏ
−Ｎｂ鋼，30Ｃｒ−2Ｍｏ−Ｎｂ鋼が開発されている。
また、本発明者らは積極的にＮｂ，Ｔｉ，Ａｌを複合添
加し、酸洗仕上げ後の皮膜を改質してさらなる耐食性の
向上を図った22Ｃｒ−1.2Ｍｏ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ａｌ鋼や3
0Ｃｒ−2Ｍｏ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ａｌ鋼を開発した。

【０００５】光輝焼鈍用のフェライト系ステンレス鋼で
は一般的にＣ，Ｎの安定化元素としてＮｂが好まれ、Ｔ
ｉはむしろ嫌われる場合が多い。Ｔｉ含有鋼を光輝焼鈍
すると窒化による加工性低下が懸念され、またＴｉＮ等
の粗大な介在物が生成して表面疵の問題が生じやすいか
らである。Ｎｂ添加鋼ではそのような窒化や窒化物生成
の心配はない。

【０００６】ところが、先に示した高耐候性開発鋼であ
る22Ｃｒ−1.2Ｍｏ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ａｌ鋼や30Ｃｒ−2Ｍ
ｏ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ａｌ鋼では、酸洗後の耐食性向上や加
工性向上の観点からＴｉの添加は欠くことができない。
したがって、これらの開発鋼を光輝焼鈍に供する場合に
は前述したＴｉ窒化物の問題が残る。だからといって、
酸洗仕上げ用と光輝焼鈍仕上げ用に別々の鋼種を保有し
て使い分けるのは、材料メーカーや流通業者にとって不
経済なことである。

【０００７】そこで本発明者らは、特願平8−27447号に
おいて、Ｔｉを含有する高Ｃｒフェライト系ステンレス
鋼の窒化を防止した光輝焼鈍方法を開示した。具体的に
は、 窒素濃度をできるだけ下げる（＝水素濃度をできるだ
け高める）か、あるいは、窒化が起こらずかつ酸化着
色も起こらない範囲に露点および温度を厳密にコントロ
ールする手段を示した。ただし、一般的な連続光輝焼鈍
ラインでは設備的に露点の厳密なコントロールは困難で
あるため、上記の手段は採用し難い。このため、大量
生産には水素濃度を高める上記の手段の方が適してい
ると言える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが本発明者らの
実験の結果、営業用の連続光輝焼鈍ラインにおいて水素
濃度を高めた操業を行った場合、Ｔｉ窒化物の生成は防
止できるものの、今度は新たに水素吸収に起因すると考
えられる加工性劣化、すなわち水素脆化の問題が生じ
た。このような水素脆化はラボ実験では見られなかった
ものであり、その原因は後述するように連続焼鈍ライン
では鋼板の冷却速度が非常に速く水素の放出が不十分で
あるためと考えられた。

【０００９】水素脆化は光輝焼鈍後の鋼板を長期間放置
することで徐々に解消していくが、営業生産において長
期間の放置は納期を遅らせ好ましくない。また、光輝焼
鈍後の鋼板に適度な冷間圧延を加えることによって水素
の放出を促進する方法も考えられる。しかしこの方法は
光輝焼鈍後に調質圧延を必要とする光沢仕上げ（鏡面仕
上げを含む）には適用できるが、ダルやエンボスのよう
な粗面化表面を形成させた仕上げには適用できない。そ
こで本発明は、長期間放置することなく光輝焼鈍材の水
素脆性を除去できる方法であって建材用のニーズが大き
いダルやエンボス仕上げにも適用できる方法を提供し、
また、ＴｉとＡｌを複合添加した高耐候性高Ｃｒステン
レス鋼のダルやエンボス仕上げ鋼板であって窒化と水素
脆性をともに解消した加工性の良い鋼板、およびその製
造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、光輝焼鈍されたＣｒ：16〜35重
量％を含有するステンレス鋼に対して、大気中または水
素：15体積％以下の雰囲気中で、加熱温度(℃)・保持時
間(ｈ)が図６に示す点Ａ(50℃,30ｈ)，Ｂ(50℃,1000
ｈ)，Ｃ(500℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.03ｈ)で囲まれる範囲
内（境界を含む）となる加熱処理を施す高Ｃｒ含有光輝
焼鈍ステンレス鋼の水素脆性を除去する熱処理方法であ
る。ここで、図６は縦軸が対数目盛の片対数グラフであ
り、横軸に加熱温度(℃)、縦軸に保持時間(ｈ)をとった
ものである。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て特に、水素：85体積％以上の雰囲気中で光輝焼鈍され
た、Ｃｒ：16〜35重量％、Ｔｉ：0.05〜(0.5−10×Ｎ)
重量％、Ａｌ：0.005〜0.3重量％、Ｍｏ：0〜6重量％
（無添加を含む）、Ｎｂ：0〜1.0重量％（無添加を含
む）を含有し、Ｎ：0.02重量％以下であるステンレス鋼
を対象としており、かつ鋼中水素濃度を1ppm以下にする
ものである。

【００１２】請求項３の発明は、Ｃｒ：16〜35重量％、
Ｔｉ：0.05〜(0.5−10×Ｎ)重量％、Ａｌ：0.005〜0.3
重量％、Ｍｏ：0〜6重量％（無添加を含む）、Ｎｂ：0
〜1.0重量％（無添加を含む）を含有し、Ｎ：0.02重量
％以下であり、表面に十点平均粗さＲｚが1〜50μｍの
凹凸を形成して防眩性・意匠性を付与したフェライト系
ステンレス鋼板であって、表面には光輝焼鈍を経て生成
した不動態皮膜を有しており、その不動態皮膜にはＴｉ
濃化層およびＡｌ濃化層が存在し、深さ50μｍまでの表
層部には窒化物層が存在しない、加工性の良い高耐食性
建材用ステンレス鋼板である。ここで、十点平均粗さＲ
ｚはJIS B 0601に規定されるものである。また、深さ50
μｍまでの表層部とは、JIS B 0601に定義される「粗さ
曲線の平均線」を基準とした場合の深さ50μｍまでの領
域を意味する。Ｔｉ濃化層とは、ステンレス鋼素地のＴ
ｉ含有量に対して原子比で２倍以上のＴｉが存在する層
を意味する。同様に、Ａｌ濃化層とは、ステンレス鋼素
地のＡｌ含有量に対して原子比で２倍以上のＡｌが存在
する層を意味する。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て特に、鋼中水素濃度が1ppm以下であり、当該鋼板に18
0°密着曲げ試験を施したとき割れが発生しない鋼板を
規定したものである。

【００１４】請求項５の発明は、請求項３または４の鋼
板の製造方法の１態様を特定したものであり、フェライ
ト系ステンレス鋼板にダルまたはエンボス圧延を施して
表面に十点平均粗さＲｚが1〜50μｍの凹凸を形成した
のち、水素：85体積％以上の雰囲気中で光輝焼鈍を施
し、次いで大気中または水素：15体積％以下の雰囲気中
で加熱温度(℃)・保持時間(ｈ)が図６に示す点Ａ(50℃,
30ｈ)，Ｂ(50℃,1000ｈ)，Ｃ(500℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.
03ｈ)で囲まれる範囲内となる加熱処理を施すことを特
徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明者らは、高Ｃｒ含有ステン
レス鋼板を営業用の連続ラインで水素濃度を高めた条件
で光輝焼鈍した結果、当該光輝焼鈍後の鋼板には加工割
れの問題が生じることを経験した。このような加工割れ
はラボ実験では生じなかったものである。加工割れの生
じたサンプルを調べたところ、窒化物層の生成は見られ
なかった。ところがそのサンプル中の水素濃度を調べる
と、ラボで加工割れの生じなかったサンプルと比較して
明らかに高い濃度の水素が検出された。このことから営
業ライン材で問題となった加工割れは窒化物に起因する
ものではなく、水素脆化によるものであると考えられ
た。

【００１６】なぜ営業ラインでのみ水素脆化が顕在化す
るのかは定かではないが、ラボ機と営業ラインの違いと
して冷却速度の差が挙げられる。すなわち冷却速度は、
ラボ機では遅いのに対し、営業ラインでは非常に速い。
本発明で対象とするような高Ｃｒ鋼では水素の拡散速度
が遅いため、光輝焼鈍中に鋼中に固溶した水素は表面か
ら容易に放出されにくい状況にある。営業ラインのよう
に冷却速度が速い場合には鋼中の水素は表面から放出し
きれず冷却後も鋼中に凍結されるものと推測される。

【００１７】本発明者らの研究の結果、光輝焼鈍された
高Ｃｒ含有フェライト系ステンレス鋼に対して、水素濃
度が15体積％以下の雰囲気中で特定の加熱温度・保持時
間での熱処理を施したとき、鋼中の水素が放出されて水
素脆性を除去できることがわかった。このことを実験デ
ータの一例に基づいて説明する。実験にはＲｚ：15.6μ
ｍの凹凸を有するダル調ランダム柄のエンボス仕上げと
した30Ｃｒ−2Ｍｏ−Ｎｂ−Ｔｉ−Ａｌ鋼の鋼帯に、営
業用の連続光輝焼鈍ラインにより90体積％水素−窒素雰
囲気中で1050℃で光輝焼鈍を施した材料を用いた。

【００１８】図１は、光輝焼鈍後のサンプルを常温で放
置した日数と、曲げ角度および鋼中水素濃度の関係を表
したものである。曲げ角度とは、曲げ加工を付与して割
れが生じたときの曲げ角度を意味し、180°密着曲げで
割れが生じなかった場合に曲げ角度＝180°となる。常
温放置では水素濃度および曲げ角度とも変化は極めて遅
く、加工性の完全な回復は期待できない。図２は、光輝
焼鈍後のサンプルを大気中100℃までの温度で24時間保
持した場合の、曲げ角度および鋼中水素濃度を表したも
のである。50℃の加熱によって水素の放出が認められる
が、24時間の加熱で加工性を完全に回復するには100℃
を超える温度での加熱を要する。図３は、さらに加熱温
度を高めて曲げ加工性を調べたものである。例えば加熱
温度300℃では2時間以上の加熱で180°密着曲げが可能
になる。図４は、図３にプロットしたサンプルについて
色調を調査した結果であり、テンパーカラーの生成を評
価し得るものである。ここでＬ値は明度，ａ値とｂ値は
彩度を表し、いずれもJIS Z 8722の規定に準じて測定し
たものである。図５は、光輝焼鈍後に大気中500℃まで
の各温度で8時間保持したサンプルについて耐食性（孔
食電位）を調査した例である。試験液は20％NaCl，40℃
であり、これは海岸付近などの厳しい腐食環境における
耐候性を評価し得る条件である。この条件において、40
0℃以下の加熱温度では孔食電位の低下は見られない。

【００１９】以上は実験結果の一例であるが、本発明者
らはこのような数多くの実験データに基づいて、高Ｃｒ
鋼、特にＴｉを含有する高Ｃｒフェライト系ステンレス
鋼に、例えば水素濃度が85体積％以上といった高水素濃
度中で光輝焼鈍を施した材料について、鋼本来の高耐食
性を劣化させず、かつテンパーカラーを生じさせずに水
素脆化を防止できる熱処理条件を特定することができ
た。それが、図６に示す点Ａ(50℃,30ｈ)，Ｂ(50℃,100
0ｈ)，Ｃ(500℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.03ｈ)で囲まれる範
囲内の加熱温度(℃)・保持時間(ｈ)である。図６におい
て直線ＡＢより低温側、または直線ＡＤより低温・短時
間側の条件で熱処理した場合、水素脆化の防止は不十分
となる。逆に直線ＣＤより高温側、または直線ＢＣより
高温・長時間側の条件で熱処理した場合、表面が酸化さ
れて耐食性が劣化するとともにテンパーカラーの生成に
より色調が変化する恐れがある。なお、この熱処理は大
気中で行えば良いが、水素濃度が15体積％以下の範囲で
あれば十分に水素脆化を防止できる。

【００２０】また、この熱処理は、特にＴｉとＡｌを複
合添加した特定成分組成の高耐食性高Ｃｒステンレス鋼
であって、窒化物の生成を防止するために水素：85体積
％以上の雰囲気中で光輝焼鈍された材料に対して施すと
効果的である。前述のように、Ｔｉ含有鋼では窒化と水
素脆化の両方を同時に防止できる光輝焼鈍条件を大量生
産において実現することは困難である。このため、光輝
焼鈍は窒化の起こらない条件で行い、やむを得ず生じた
水素脆化の問題をこの熱処理で除去するという一連の工
程を経ることが、工業的には有利となる。つまり、窒化
と水素脆化の両方を防止した加工性の良い高耐食性高Ｃ
ｒステンレス鋼材は、特定条件での光輝焼鈍とこの熱処
理を組み合わせることによって、効率的に製造すること
ができるのである。なお、鋼の成分組成については後述
する。180°密着曲げでも割れの生じない高加工性鋼板
を得るには、鋼中水素濃度を1ppm以下に低減すればよ
い。

【００２１】次に、本発明の加工性の良い高耐食性建材
用ステンレス鋼板について説明する。この鋼板は、Ｔｉ
とＡｌを複合添加した特定成分組成の高耐食性高Ｃｒス
テンレス鋼であって、表面に十点平均粗さＲｚが1〜50
μｍの凹凸を有することを要件とする。このような凹凸
を有する表面肌は特に建材に適用したとき見映えの良い
防眩性あるいは意匠性を呈したものとなる。その凹凸
は、例えばダルやエンボス圧延によって形成することが
できる。

【００２２】当該鋼板表面には光輝焼鈍により生成した
不動態皮膜を有し、その皮膜にはＴｉ濃化層およびＡｌ
濃化層が存在していることが必要である。光輝焼鈍のよ
うな還元性の雰囲気でＴｉとＡｌを含有する高Ｃｒ鋼を
焼鈍すると、より酸化されやすい元素であるＴｉおよび
ＡｌがＣｒよりも優先的に酸化され、ＴｉとＡｌが表面
に濃化し、Ｔｉ濃化層およびＡｌ濃化層がいち早く形成
される。このためＣｒの酸化ロスが抑制され、表層直下
の素地におけるＣｒ濃度は高く維持される。その結果、
Ｃｒに富む不動態皮膜が形成され、高い耐食性が付与さ
れる。つまり、Ｔｉ濃化層とＡｌ濃化層の早期形成は、
Ｃｒに富む不動態皮膜を形成して高Ｃｒ鋼本来の高い耐
食性を付与するうえで必要不可欠の現象であり、本発明
の鋼板はこの現象を利用して高耐食性を確保したもので
ある。ただし、本発明の鋼板は建材用であるため軟質で
加工性に富むものでなくてはならない。光輝焼鈍では条
件によって表面付近に窒化層が生成しやすいが、発明者
らの調査の結果、十分な加工性を確保するためには鋼板
表層部に窒化層が存在していないことが必要であること
が判明した。本発明の鋼板は表面に凹凸を有したもので
あるが、JIS B 0601に定義される「粗さ曲線の平均線」
を基準として、その基準から測った深さ50μｍまでの領
域に窒化層が存在していなければそれによる加工性の劣
化は現れない。

【００２３】さらに本発明の鋼板は、鋼中水素濃度が1p
pm以下となっていることが望ましい。このとき、180°
密着曲げを施しても水素脆性による加工割れは生じない
ので、屋根用に成形する場合などの厳しい加工に十分耐
えることができるからである。なお、180°密着曲げ試
験によって、同時に窒化物に起因する加工割れの有無も
判定することができる。

【００２４】このような加工性の良い高耐食性建材用ス
テンレス鋼板は、例えば次のようにして好適に製造する
ことができる。ＴｉとＡｌを複合添加した特定成分組成
の高Ｃｒフェライト系ステンレス鋼板にダルまたはエン
ボス圧延を施し、表面に十点平均粗さＲｚが1〜50μｍ
の凹凸を形成させる。次いで水素：85体積％以上の雰囲
気中で光輝焼鈍する。光輝焼鈍は一般的な連続ラインを
用いて通常の温度・時間・冷却速度で実施できる。その
際、酸化防止の観点から露点は−30℃以下にすることが
望ましい。また、焼鈍温度が900℃未満では再結晶が不
十分になる恐れがあり、逆に1100℃を超えて高温になる
と結晶粒の粗大化の進行が著しく、靭性が低下する恐れ
もある。したがって、光輝焼鈍温度は900〜1100℃の範
囲とすることが望ましい。次に、この鋼板を大気中また
は水素：15体積％以下の雰囲気中で加熱温度(℃)・保持
時間(ｈ)が図６に示す点Ａ(50℃,30ｈ)，Ｂ(50℃,1000
ｈ)，Ｃ(500℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.03ｈ)で囲まれる範囲
内となる条件で加熱処理する。

【００２５】次に、本発明の対象となる鋼を構成する各
元素の作用について述べる。Ｃは、ステンレス鋼に不可
避的に含まれる元素である。Ｃ含有量を低減すると軟質
になり、加工性が向上すると共に炭化物の生成が少なく
なる。また、Ｃ含有量の低減に伴って溶接性および溶接
部の耐食性も向上する。したがって、Ｃ含有量は低いほ
ど良く、0.02重量％以下にすることが望ましい。

【００２６】Ｎは、Ｃと同様にステンレス鋼に不可避的
に含まれる元素である。Ｎ含有量を低減すると軟質にな
り、加工性が向上するとともに窒化物の生成が少なくな
る。また、Ｎ含有量を低減するとＴｉとの共存によって
生成する粗大な非金属介在物ＴｉＮに起因した表面疵の
発生を抑制することができる。したがって、Ｔｉを含有
する本発明の対象鋼においてはＮ含有量を低減すること
が重要であり、上限を0.02重量％に制限する必要があ
る。

【００２７】Ｓｉは、溶接部の高温割れや溶接部の靱性
に対して有害な元素である。また、ステンレス鋼を硬質
にするので、特に建材用途ではＳｉ含有量は低い方が良
く、1.0重量％以下とすることが望ましい。

【００２８】Ｍｎは、ステンレス鋼中に微量に存在する
Ｓと結合して可溶性硫化物ＭｎＳを生成するので、耐候
性を低下させる原因となる。したがって、Ｍｎ含有量は
1.0重量％以下に抑えることが望ましい。

【００２９】Ｐは、母材および溶接部の靭性を損なうの
でＰ含有量は低い方が好ましい。しかし、本発明対象鋼
のような高Ｃｒ鋼について脱Ｐすることは難しく、Ｐ含
有量を極度に低下させることは製造コストの上昇を招
く。建材用途としてはＰ含有量は0.04重量％程度まで許
容できる。

【００３０】Ｓは、耐食性および溶接部の耐高温割れ性
に悪影響を及ぼす有害な元素であるため、Ｓ含有量は低
い方が好ましい。一般的な外装材としては0.01重量％程
度まで許容できるが、海岸近くで使用する場合や意匠性
が特に要求される用途では0.003重量％以下とすること
が望ましい。

【００３１】Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼の靭性
改善に有効な元素である。しかし、多量のＮｉ含有はコ
スト高の原因になるばかりでなく、硬さ上昇の原因にも
なる。本発明においては、通常のフェライト系ステンレ
ス鋼で不可避的不純物として混入する0.6重量％程度ま
では許容できる。

【００３２】Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を高める主
要元素であり、耐候性、耐孔食性、耐隙間腐食性および
一般耐食性を著しく向上させる。建材用としては、少な
くとも16重量％以上のＣｒ含有量がなくては、たとえ内
装用であっても満足できる耐食性は得られない。Ｃｒ含
有量の増加とともに耐食性は向上するが、本発明者らの
調査によると、23重量％を超える量のＣｒを含有させた
とき、一般的な環境では、軒下，軒天部などの腐食性の
高い部位においても意匠性を損なうような発銹を著しく
抑制できることが経験的に確認された。また、海岸近く
などの厳しい腐食環境で軒下，軒天部などの部位に使用
する場合を考慮したとき、Ｃｒ含有量は28重量％以上と
することがより望ましい。しかし、Ｃｒ含有量が35重量
％を超えると脆化が著しくなり、薄板を製造すること自
体が困難となる。

【００３３】Ｔｉは、Ｓを固定してＭｎＳの生成による
耐孔食性の低下を防ぐとともに、Ｃ，Ｎを固定して粒界
腐食を防止する効果がある。また、前述のとおり、光輝
焼鈍皮膜の生成過程においてＡｌとともに優先的に皮膜
中に濃化し、Ｃｒ欠乏層の形成を防止して耐食性の維持
に寄与する。これらの作用を有効に発揮させるために
は、0.05重量％以上のＴｉを含有する必要がある。しか
し、ＴｉはＮとの親和力が強いために、鋼中のＮと反応
してＴｉＮの粗大な介在物を生成させやすい。このＴｉ
Ｎはクラスター状の介在物となって、鋼板表面の疵発生
の原因となる。建材用途では表面疵は特に嫌われる。そ
こで、Ｔｉを含有する本発明対象鋼においてはＮ含有量
との関係においてＴｉ量を規定した。図７に、Ｔｉ含有
鋼の冷延板に発生するＴｉＮ介在物による疵と、鋼中の
ＴｉおよびＮの含有量の関係を調査した結果の一例を示
す。図７から、Ｔｉの許容量はＮの含有量に依存し、Ｎ
が0.02重量％以下の範囲において、疵を発生させないＴ
ｉ含有量の限界は（0.5−10×Ｎ）重量％（ここで、Ｎ
は鋼中のＮ含有量（重量％）を意味する）で表されるこ
とがわかる。図７中のプロットは一例にすぎないが、本
発明の対象となる多くの鋼について調査した結果、Ｔｉ
含有量を（0.5−10×Ｎ）重量％以下に規制することに
よって建材用途で問題となるＴｉＮに起因する疵を防止
できることを確認している。

【００３４】Ａｌは、光輝焼鈍後の皮膜を改質して耐食
性を向上させるうえで有効な元素である。すなわち、Ｔ
ｉとの複合添加により、加熱時に優先的に酸化皮膜を形
成し、Ｃｒの酸化損失を防止し、再不動態化能の低下を
抑制する。Ａｌ量が0.005重量％未満ではこのような作
用が十分に発揮されない。しかし、0.3％を超えて含有
すると表層の皮膜がＡｌを主成分とする皮膜となり、Ｃ
ｒの不動態皮膜の生成をかえって阻害する。したがっ
て、Ａｌ含有量は0.005〜0.3重量％とすることが望まし
い。

【００３５】Ｍｏは、Ｃｒとともに鋼の耐食性を高める
ために有効な元素であり、その効果はＣｒが増すにつれ
て大きくなる。つまり、Ｍｏは溶液中に溶けてモリブデ
ン酸イオンとなり、これがインヒビターとして作用し
て、仮に腐食が発生した場合でも腐食の進行を抑制する
効果を有する。したがって、Ｍｏを添加することは耐食
性を向上させる上で非常に望ましい。このようなＭｏの
作用は0.3重量％以上含有させることによって顕著とな
る。ただし、6重量％を超えるＭｏの含有は鋼を硬質に
し、靱性の低下を生じるため蓮板製造、製品加工などの
際に困難を伴う。このため、Ｍｏを添加する場合は0.3
〜6重量％の範囲とすることが望ましい。なお、外装材
用途において要求される特性を耐食性と靭性の両面から
検討した結果、Ｍｏ含有量を1〜3重量％の範囲とするこ
とがより望ましい。

【００３６】Ｎｂは、ＴｉとともにＣを固定して粒界腐
食を防止するのに有効な元素である。Ｔｉに比べて耐孔
食性の向上効果は小さいが、ＮｂはＣ，Ｎを固定する効
果が大きいので、溶接後の耐食性をより向上させる場合
には添加することが望ましい。その効果は0.01重量％以
上の含有により現れる。ただし、1.0重量％を超えるＮ
ｂの含有は、溶接部の靭性を阻害する。そこで、Ｎｂを
添加する場合は0.01〜1.0重量％の範囲で含有させるこ
とが望ましい。さらにＮｂの効果を十分に享受するため
には0.05〜1.0重量％の範囲とするのが良い。なお、溶
接部の耐食性と靭性の両方を特に重視する用途において
は、Ｎｂ含有量を0.1〜0.5重量％の範囲とすることがよ
り望ましい。

【００３７】Ｃｕは、亜硫酸ガス腐食環境下における耐
候性を改善する元素であり、高濃度の亜硫酸ガス腐食環
境下の建材へ適用する場合には添加することが望まし
い。ただし、多量のＣｕ含有は固溶強化により材料を硬
質にし、材料の加工性を低下させる。Ｃｕを添加する場
合は、建材用途においては0.5重量％以下の含有量に抑
えることが望ましい。

【００３８】Ｖは、通常、Ｃｒ原料の不純物として微量
に混入するが、Ｔｉ，Ｎｂと同様にＣ，Ｎを固定しフェ
ライト系ステンレス鋼の粒界腐食を防止する効果を有す
るので、積極的に添加しても良い。しかし、ＶのＣ，Ｎ
を固定する効果はＴｉ，Ｎｂに比べて小さく、またＶは
高価である。従って、Ｖを添加する場合には0.3重量％
以下の含有量とすることが望ましい。

【００３９】Ｃｏは、Ｎｉと同様にフェライト系ステン
レス鋼の靭性を改善する効果がある。通常、Ｎｉ原料の
不純物として微量に混入するが、積極的に添加しても良
い。ただし、Ｃｏは高価な元素であるので、添加する場
合は0.3重量％以下の含有量とすることが望ましい。

【００４０】

【実施例】表１に示す化学組成のフェライト系ステンレ
ス鋼を溶製し、通常の製造工程を経て板厚1.5mmの冷延
−焼鈍鋼帯を作製した。次いでエッチングによってラン
ダム柄のエンボス模様を付与した小径ロールを用いて軽
圧下冷間圧延を施し、種々の表面粗さの鋼帯を作製し
た。これらの鋼帯に、実機（営業生産用の連続焼鈍ライ
ン）を用いた光輝焼鈍、およびラボにおける光輝焼鈍を
施した。光輝焼鈍は、通常の75体積％水素−25体積％窒
素雰囲気の他、水素濃度を高めた雰囲気でも実施した。
光輝焼鈍後のサンプルについて、鋼板断面の電子顕微鏡
観察およびオージェ電子分光分析によって窒化物層の存
在の有無を調べた。また、光輝焼鈍直後、および常温で
3〜12ヶ月間放置した後のサンプルについて180°密着曲
げ試験を行い、割れ発生の有無を調べた。これらの結果
を表２に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表２からわかるように、ラボ焼鈍および実
機焼鈍いずれの場合も75％水素−25％窒素雰囲気で焼鈍
したものは、表面に窒化物層が存在していた。しかし、
水素濃度を高めた雰囲気で焼鈍したものにはいずれも窒
化物層は生成していなかった。一方、曲げ試験結果はラ
ボと実機で異なる挙動が見られた。すなわち、ラボ焼鈍
では水素濃度を高めた場合に焼鈍直後から曲げ試験での
割れが防止できたのに対し、実機焼鈍では水素濃度を高
めても焼鈍直後には曲げ試験で割れが発生した。ただ
し、その割れが発生したものも、3〜12ヶ月間放置する
ことによって同じ曲げ試験で割れが発生しなくなった。

【００４４】次に、表２に示した実機焼鈍の鋼帯（光輝
焼鈍条件Ｄ）に対して大気中・種々の条件で熱処理を施
し、熱処理後のサンプルについて180°密着曲げ試験を
行った。また一部のものについて鋼中水素濃度を測定し
た。これらの結果を表３に示す。

【００４５】

【表３】

【００４６】水素濃度の高い条件で光輝焼鈍して加工性
が十分でなかった光輝焼鈍鋼板も、本発明で規定する範
囲の加熱温度・保持時間で熱処理することによって鋼中
水素濃度を1ppm以下に低減することができ、最終的には
180°密着曲げ試験で割れの生じない加工性の良い鋼板
に改質することができた。

【００４７】次に、表３の試験No.7で得られた熱処理後
のサンプルについて、20％NaCl水溶液中40℃における孔
食電位（掃引速度20mV／min）とＣＣＴ試験による発銹
率を調査した。その結果を表４に示す。

【００４８】

【表４】

【００４９】表４中、試料記号ａのものはエッチングに
より凹凸を付与した小径ロールによるエンボス圧延を経
て表３の試験No.7によって得られた熱処理後のサンプル
である。試料記号ｂのものはａと同一成分の鋼にエンボ
ス圧延に替えてダル圧延を施したものであり、光輝焼鈍
および熱処理条件はａと同じである。ただし、この場合
のダル圧延にはショットにより凹凸を付与した調質圧延
ロールを用いた。試料記号ｃのものはａと同一成分の鋼
を通常の２Ｄ仕上げとしたサンプルであり、試料記号ｄ
のものは市販のSUS316の２Ｂ仕上げのサンプルである。
本発明に係る試料記号ａ，ｂのものは、通常の２Ｄ仕上
げと同等の高い耐食性を示すことがわかる。

【００５０】図８に、表４の試料記号ａのサンプル（耐
食性試験前）について、表面の不動態皮膜をＧＤＳで分
析した結果を示す。ＡｌおよびＴｉが濃化した皮膜が形
成されていることがわかる。なお、図８におけるＧＤＳ
分析では、放電時間１秒が表面深さ約100オングストロ
ームに相当する。

【００５１】

【発明の効果】本発明では、高耐候性高Ｃｒフェライト
系ステンレス鋼の光輝焼鈍を窒化が防止できる高い水素
濃度で行ったときに問題となった「水素脆化」を、特定
条件での熱処理によって解消することを可能にした。こ
の手段は特にＴｉ，Ａｌを複合添加した高耐候性鋼板に
有利である。また、スキンパス圧延によらずに水素脆性
を除去するものであるから、ダルやエンボス仕上げのよ
うな凹凸のある表面肌を活かすことができる。このよう
にして得られた鋼板は窒化および水素脆化による加工性
の劣化を示さないとともに、従来の光輝焼鈍材が有して
いる耐食性，表面色調を持ち合わせている。つまり本発
明では、ダルやエンボス模様を有する意匠性の高い高耐
候性鋼板において、軟質で加工性の良いものを提供でき
るようにした。したがって本発明は、特に建材用途にお
いて高意匠性ステンレス鋼板の普及に寄与するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】光輝焼鈍後のサンプルを常温で放置した日数
と、曲げ角度および鋼中水素濃度の関係を表したグラ
フ。

【図２】光輝焼鈍後のサンプルを大気中100℃までの温
度で24時間保持した場合の、曲げ角度および鋼中水素濃
度を表したグラフ。

【図３】光輝焼鈍後のサンプルを大気中500℃までの温
度で8時間保持した場合および300℃で8時間までの時間
保持した場合の、曲げ角度を表したグラフ。

【図４】光輝焼鈍後のサンプルを大気中500℃までの温
度で8時間保持した場合および300℃で8時間までの時間
保持した場合の、サンプル表面の色調を表したグラフ。

【図５】光輝焼鈍後に大気中500℃までの加熱温度で8時
間保持したサンプルにおける、加熱温度と孔食電位の関
係を示したグラフ。

【図６】光輝焼鈍後に大気中または水素：15体積％以下
の雰囲気中で行う熱処理の加熱温度と保持時間の適正範
囲を表したグラフ。

【図７】Ｔｉ含有フェライト系ステンレス鋼板において
表面疵の発生しない領域をＴｉ含有量とＮ含有量の関係
で示したグラフ。

【図８】光輝焼鈍後に大気中300℃×8時間の熱処理を行
った本発明対象鋼板表面の皮膜をＧＤＳで分析した結果
を示すグラフ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光輝焼鈍されたＣｒ：16〜35重量％を含
   有するステンレス鋼に対して、大気中または水素：15体
   積％以下の雰囲気中で、加熱温度(℃)・保持時間(ｈ)が
   図６に示す点Ａ(50℃,30ｈ)，Ｂ(50℃,1000ｈ)，Ｃ(500
   ℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.03ｈ)で囲まれる範囲内となる加
   熱処理を施す高Ｃｒ含有光輝焼鈍ステンレス鋼の水素脆
   性を除去する熱処理方法。
2. 【請求項２】 水素：85体積％以上の雰囲気中で光輝焼
   鈍された、Ｃｒ：16〜35重量％、Ｔｉ：0.05〜(0.5−10
   ×Ｎ)重量％、Ａｌ：0.005〜0.3重量％、Ｍｏ：0〜6重
   量％（無添加を含む）、Ｎｂ：0〜1.0重量％（無添加を
   含む）を含有し、Ｎ：0.02重量％以下であるステンレス
   鋼に対して、大気中または水素：15体積％以下の雰囲気
   中で、加熱温度(℃)・保持時間(ｈ)が図６に示す点Ａ(5
   0℃,30ｈ)，Ｂ(50℃,1000ｈ)，Ｃ(500℃,5ｈ)，Ｄ(500
   ℃,0.03ｈ)で囲まれる範囲内となる加熱処理を施して鋼
   中水素濃度を1ppm以下にする、高Ｃｒ含有光輝焼鈍ステ
   ンレス鋼の水素脆性を除去する熱処理方法。
3. 【請求項３】 Ｃｒ：16〜35重量％、Ｔｉ：0.05〜(0.5
   −10×Ｎ)重量％、Ａｌ：0.005〜0.3重量％、Ｍｏ：0〜
   6重量％（無添加を含む）、Ｎｂ：0〜1.0重量％（無添
   加を含む）を含有し、Ｎ：0.02重量％以下であり、表面
   に十点平均粗さＲｚが1〜50μｍの凹凸を形成して防眩
   性・意匠性を付与したフェライト系ステンレス鋼板であ
   って、表面には光輝焼鈍を経て生成した不動態皮膜を有
   しており、その不動態皮膜にはＴｉ濃化層およびＡｌ濃
   化層が存在し、深さ50μｍまでの表層部には窒化物層が
   存在しない、加工性の良い高耐食性建材用ステンレス鋼
   板。
4. 【請求項４】 Ｃｒ：16〜35重量％、Ｔｉ：0.05〜(0.5
   −10×Ｎ)重量％、Ａｌ：0.005〜0.3重量％、Ｍｏ：0〜
   6重量％（無添加を含む）、Ｎｂ：0〜1.0重量％（無添
   加を含む）を含有し、Ｎ：0.02重量％以下であり、表面
   に十点平均粗さＲｚが1〜50μｍの凹凸を形成して防眩
   性・意匠性を付与したフェライト系ステンレス鋼板であ
   って、表面には光輝焼鈍を経て生成した不動態皮膜を有
   しており、その不動態皮膜にはＴｉ濃化層およびＡｌ濃
   化層が存在し、深さ50μｍまでの表層部には窒化物層が
   存在せず、かつ鋼中水素濃度が1ppm以下であり、当該鋼
   板に180°密着曲げ試験を施したとき割れが発生しな
   い、加工性の良い高耐食性建材用ステンレス鋼板。
5. 【請求項５】 Ｃｒ：16〜35重量％、Ｔｉ：0.05〜(0.5
   −10×Ｎ)重量％、Ａｌ：0.005〜0.3重量％、Ｍｏ：0〜
   6重量％（無添加を含む）、Ｎｂ：0〜1.0重量％（無添
   加を含む）を含有し、Ｎ：0.02重量％以下であるフェラ
   イト系ステンレス鋼板にダルまたはエンボス圧延を施し
   て表面に十点平均粗さＲｚが1〜50μｍの凹凸を形成し
   たのち、水素：85体積％以上の雰囲気中で光輝焼鈍を施
   し、次いで大気中または水素：15体積％以下の雰囲気中
   で加熱温度(℃)・保持時間(ｈ)が図６に示す点Ａ(50℃,
   30ｈ)，Ｂ(50℃,1000ｈ)，Ｃ(500℃,5ｈ)，Ｄ(500℃,0.
   03ｈ)で囲まれる範囲内となる加熱処理を施す、請求項
   ３または４に記載の加工性の良い高耐食性建材用ステン
   レス鋼板の製造方法。