JPWO2014148015A1 - ステンレス鋼板 - Google Patents

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Abstract

成形性の改良により、過酷な加工により形成される自動車用ブレーキディスクであっても製造できるステンレス鋼板を提供する。ステンレス鋼板が、質量%で、C:0.015%以上0.100%未満、Si:0.01%以上1.00%以下、Mn:0.01%以上2.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0%以上14.0%未満、Ni:0.01%以上0.70%以下、Al:0.001%以上0.200%以下、N:0.005%以上0.080%以下、O:0.0060%以下、B:0.0002%以上0.0030%以下、V:(10×Bの含有量(%))%以上0.300%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる。

Description

本発明は、焼入れ(quenching)によりマルテンサイト組織(martensite structure)が形成されるステンレス鋼板(stainless steel sheet)に関する。本発明のステンレス鋼板はブレーキディスク(brake disc)の製造に好ましく使用可能である。
近年、焼入れによりマルテンサイト組織が形成されるステンレス鋼板(以下「ステンレス鋼板」という)は、自動二輪車(motorcycles)や自転車(bicycles)のブレーキディスクに使用されている。例えば、特許文献1、2には、自動二輪車や自転車のブレーキディスクに適用可能なステンレス鋼板として、鋼成分を最適化することにより焼入れ後の焼戻し軟化抵抗(temper softening resistance)に優れたステンレス鋼板が開示されている。
しかし、現在、自動車用ブレーキディスク材としては、ステンレス鋼板ではなく鋳鉄(cast iron)が用いられている。自動車用は自動二輪用や自転車用と形状が異なり、板材から自動車用ブレーキディスクを製造する場合は、過酷な加工(例えば、変形量の大きい加工)を行わなければならない。そのため、特許文献1や2に記載されるようなステンレス鋼板では加工性が不足して用いることができないからである。
ところが、ステンレス鋼板は鋳鉄よりも耐熱性に優れるため、ステンレス鋼板を用いればブレーキディスク材を小型化して、自動車を軽量化(weight saving)することができる。また、ステンレス鋼板は、鋳鉄よりも優れた耐熱性を有することに加えて、耐食性(corrosion resistance)も高く錆が発生しづらい。このため、ステンレス鋼板から構成されるブレーキディスクは美観にも優れると考えられている。
特開2002−146489号公報 特開2004−346425号公報
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、成形性を改良して、過酷な加工により形成される自動車用ブレーキディスクであっても製造できるステンレス鋼板を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために、製造中のステンレス鋼板の鋼組織と製造後のステンレス鋼板の鋼組織に着目して鋭意研究を重ねた。ここで、製造中のステンレス鋼板の鋼組織とは、鋳造、熱延などの高温での製造時におけるフェライト組織(ferrite structure)とオーステナイト組織(austenite structure)の二相組織(dual-phase microstructure)である。また、製造後のステンレス鋼板の鋼組織とはフェライト組織である。前者においては、二相組織の各相の高温強度と変形能の差のため、特に熱延時に粒界(grain boundary)で割れ(crack)が生じやすい。この割れを抑えるために、ステンレス鋼板にBを添加して粒界を強化する方法がある。しかし、Bの添加により、フェライト組織状態での成形性(formability)が低下する問題がある。
本発明者らは、Bに対して特定量のVを添加することで、B添加によりフェライト組織とオーステナイト組織との二相組織状態での割れを防ぐ効果を維持しながら、フェライト組織状態でのBによる成形性の低下を抑制して高い成形性が得られることを知見し、本発明を完成するに至った。より具体的には本発明は以下のものを提供する。
(1)焼入れによりマルテンサイト組織を形成可能なステンレス鋼板であって、質量%で、C:0.015%以上0.100%未満、Si:0.01%以上1.00%以下、Mn:0.01%以上2.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0%以上14.0%未満、Ni:0.01%以上0.70%以下、Al:0.001%以上0.200%以下、N:0.005%以上0.080%以下、O:0.0060%以下、B:0.0002%以上0.0030%以下、V:(10×Bの含有量(%))%以上0.300%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼板。
(2) 前記Vの含有量は、(20×Bの含有量(%))以上0.200%以下である(1)に記載のステンレス鋼板。
(3) 前記Vの含有量は、(20×Bの含有量(%))以上0.050%以下である(1)に記載のステンレス鋼板。
(4) さらに、質量%で、Nb:0.01%以上0.40%以下、及びTi:0.010%以上0.40%以下、から選択される少なくとも1種を含む(1)〜(3)のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
(5) さらに、質量%で、Mo:0.01%以上0.30%以下、Cu:0.01%以上1.20%以下、及びCo:0.01%以上0.20%以下、から選択される少なくとも1種を含む(1)〜(4)のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
(6) さらに、質量%で、Ca:0.0003%以上0.0030%以下を含む(1)〜(5)のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
本発明のステンレス鋼板は成形性に優れる。したがって、本発明のステンレス鋼板を用いれば、過酷な加工により形成される自動車用ブレーキディスクであっても製造できる。
本発明のステンレス鋼板は、質量%で、C:0.015%以上0.100%未満、Si:0.01%以上1.00%以下、Mn:0.01%以上2.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0%以上14.0%未満、Ni:0.01%以上0.70%以下、Al:0.001%以上0.200%以下、N:0.005%以上0.080%以下、O:0.0060%以下、B:0.0002%以上0.0030%以下、V:(10×Bの含有量(%))%以上0.300%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる。以下、各成分について説明する。なお、以下に示す成分の含有量の単位である「%」は、それぞれ「質量%」を意味するものとする。
C:0.015%以上0.100%未満
Cが0.015%未満では、焼入れ後ブレーキディスクとして必要な硬さが得られず、使用中にブレーキディスクが磨耗したり変形したりしやすくなる。また、C含有量が0.100%以上では焼入れ後に硬くなりすぎて、ブレーキディスクの使用時にブレーキの鳴きが発生する。したがって、Cの含有量は0.015%以上0.100%未満の範囲とする。好ましくは0.020%以上0.083%以下である。
Si:0.01%以上1.00%以下
Siは脱酸材(deoxidizing agent)として有用である。その効果はSiの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Siの含有量が1.00%を超えると成形性が損なわれる。したがって、Siの含有量は0.01%以上1.00%以下の範囲とする。より好ましくは0.10%以上0.50%以下である。さらに好ましくは0.10%以上0.43%以下である。最も好ましくは0.25%以上0.30%以下である。
Mn:0.01%以上2.00%以下
Mnは脱酸材として有用である。その効果はMnの含有量を0.01%以上にすることで得られる。また、Mnを含有することで、高温でのオーステナイト組織の生成を促進して焼入れ性(hardenability)が向上する。しかし、Mnの含有量が2.00%を超えると耐食性が低下する。したがって、Mnの含有量は0.01%以上2.00%以下の範囲とする。より好ましくは0.20%以上1.80%以下である。
P:0.040%以下
Pを一定量以上含有すると、熱間加工性(hot workability)が低下しやすい傾向にある。熱間加工性が低下すると、ブレーキディスクの製造が困難になる。そこで、Pの含有量は0.040%以下とする。好ましくは0.030%以下である。
S:0.030%以下
Sを一定量以上含有すると、耐食性が低下するので、Sの含有量は0.030%以下とする。好ましくは0.010%以下である。
Cr:10.0%以上14.0%未満
Crは耐食性の向上に寄与する元素である。この効果を得るために、Crの含有量を10.0%以上にすることが必要である。しかしながら、Crの含有量が14.0%以上では、焼入れ熱処理後にマルテンサイト組織が十分な量得られない。したがって、Cr量は10.0%以上14.0%未満の範囲とする。より好ましくは10.5%以上13.0%以下である。
Ni:0.01%以上0.70%以下
Niは耐食性を向上させるとともに、焼入れ後の靭性(toughness)を向上させる。その効果はNiの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Niは高価な元素であるとともに0.70%を超えるとこれらの効果が飽和する。したがって、Ni量は0.01%以上0.70%以下の範囲とする。好ましくは、0.01%以上0.40%以下の範囲とする。さらに好ましくは、0.01%以上0.20%以下の範囲とする。
Al:0.001%以上0.200%以下
Alは脱酸材として有用である。その効果はAlの含有量を0.001%以上にすることで得られる。しかし、Alの含有量が0.200%を超えると、焼入れ性が低下する。したがって、Alの含有量は0.001%以上0.200%以下の範囲とする。より好ましくは、0.001%以上0.008%以下である。
N:0.005%以上0.080%以下
NはCと同様に焼入れ後の硬さの向上に寄与する。Nの含有量が0.005%未満では、焼入れ後にブレーキディスクとして必要な硬さが得られない。硬さが不十分なブレーキディスクは、使用中に変形しやすい。また、Nの含有量が0.080%を超えると鋳造時に鋼内部に気泡(blowhole)が生成して表面欠陥(surface defect)が発生する。したがって、Nの含有量は0.005%以上0.080%以下の範囲とする。
O:0.0060%以下
Oを含有すると鋼中に介在物(inclusion)が形成される。介在物が形成されるとステンレス鋼板の成形性が低下する。そこで、Oの含有量を0.0060%以下とする。好ましくは0.0045%以下である。
B:0.0002%以上0.0030%以下
Bは鋳造時、熱延時の熱間加工性の向上に有効な元素である。0.0002%以上のBを含有することにより、フェライト組織結晶粒とオーステナイト組織結晶粒の粒界にBが偏析する。この偏析により粒界強度(grain boundary strength)が高まり、熱間加工時に割れが生じるのを防げる。しかし、0.0030%を超えてBを含有すると、ステンレス鋼板の成形性と靭性が低下するので好ましくない。したがって、Bの含有量は0.0002%以上0.0030%以下とする。より好ましくは0.0002%以上0.0020%以下である。
V:(10×B(Bの含有量(%)))%以上0.300%以下
通常、Bの添加により熱間加工性は向上し、また、鋼の強度が上がる。しかし、Bの添加により延性が低下する。このため、ブレーキディスクを室温で成形する際の、ステンレス鋼板の成形性は低い傾向にある。Vはこのような成形性におよぼすBの悪影響を緩和する重要な元素である。Vを(10×B)%以上含有することにより、ステンレス鋼板の成形性が向上する。Vの含有量は(20×B)%以上がさらに好適である。Bを添加すると、粒界および粒内でBNが形成される。このBNが室温で加工する場合の成形性を低下させていると考えられる。Vの添加により、VNが形成する。このVNにより、ステンレス鋼板の成形性に悪影響を及ぼすBNが減少するため成形性が向上すると考えられる。一方、0.300%を超えたVの含有は鋼を硬質化し、成形性がむしろ低下する。そのため、V量は10×B〜0.300%の範囲とする。より好ましくは20×B〜0.200%である。さらに好ましくは、20×B〜0.050%である。
上記必須成分以外に、本発明のステンレス鋼板には、Nb及びTiから選択される少なくとも一種を添加することが好ましい。
Nb:0.01%以上0.40%以下
Nbは鋼の焼入れ後の焼戻し軟化抵抗を向上させる元素である。その効果はNbの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Nbの含有量が0.40%を超えると焼入れ後の硬さが低下する。したがって、Nbを添加する場合、Nbの含有量は0.01%以上0.40%以下とする。より好ましくは0.01%以上0.10%以下である。
Ti:0.01%以上0.40%以下
Tiは鋼の焼入れ後の耐食性を向上させる元素である。その効果はTiの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Tiの含有量が0.40%を超えると焼入れ後の硬さが低下する。したがって、Tiを添加する場合、Tiの含有量は0.01%以上0.40%以下とする。より好ましくは0.01%以上0.10%以下である。
上記成分以外に、本発明のステンレス鋼板には、さらに、Mo、Cu及びCoから選択される少なくとも一種を添加することが好ましい。
Mo:0.01%以上0.30%以下
Moは耐食性を向上させる元素である。この効果はMoの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Moの含有量が0.30%を超えると高温でのオーステナイト組織の生成が抑制されて焼入れ性が低下する。したがって、Moを添加する場合、Moの含有量は0.01%以上0.30%以下の範囲とする。好ましくは0.01%以上0.20%以下である。より好ましくは0.01〜0.10%である。
Cu:0.01%以上1.20%以下
Cuは鋼の焼入れ後の焼戻し軟化抵抗を向上させる元素である。その効果はCuの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Cuの含有量が1.20%を超えると耐食性が低下する。したがって、Cuを添加する場合、Cuの含有量は0.01%〜1.20%の範囲とする。
Co:0.01%以上0.20%以下
Coは靭性を向上させる元素である。この効果はCoの含有量を0.01%以上にすることで得られる。一方、Coの含有量が0.20%を超えると、ステンレス鋼板の成形性が低下する。そのため、Coを添加する場合、Coの含有量は0.01%以上0.20%以下の範囲とする。
上記成分以外に、本発明のステンレス鋼板には、さらに、Caを添加することが好ましい。
Ca:0.0003%以上0.0030%以下
Caは溶鋼中でCaSを形成し、Tiを含有する鋼を鋳造する際に発生するTiSによるノズルの詰りを抑制する。その効果はCaの含有量を0.0003%以上にすることで得られる。しかし、Caの含有量が0.0030%を超えると耐食性が低下する。したがって、Caを添加する場合、Caの含有量は0.0003%以上0.0030%以下の範囲とする。
残部Feおよび不可避的不純物
上記必須成分、上記任意成分以外の残部は、Fe及び不可避的不純物である。
次いで、ステンレス鋼板の製造方法を説明する。
例えば、上記成分組成を有する溶鋼を、転炉あるいは電気炉等で製造する。次いで、その溶鋼を、VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)あるいはAOD(Argon Oxygen Decarburization)等で2次精錬し、公知の鋳造方法で鋼素材とする。
その後、上記鋼素材を1100〜1300℃に加熱する。次いで、加熱後の鋼素材を熱間圧延して所定の板厚の熱延鋼板とする。なお、この熱延鋼板は本発明のステンレス鋼板に当たる。一般に、板厚3〜8mm程度の熱延鋼板がブレーキディスクの製造に用いられる。
上記鋼素材は1100〜1300℃の加熱において、体積%で10〜50%のフェライト組織と残部オーステナイト組織を呈する。上記二相組織を有する場合、各相の高温強度と変形能の差から、粒界割れ(intercrystalline crack)が生じやすい。このような粒界割れを防ぐには、900〜1100℃での加熱により熱間圧延でオーステナイト単相組織とすることが有効と考えられる。しかし、熱間圧延での加工温度(working temperature)が低いと、変形抵抗(deformation resistance)が大きく、圧下率(rolling reduction)を低くせざるを得ないため、3〜8mmの熱延鋼板が得られない。
しかし、本発明では特定の成分組成中にBが一定量以上含まれているため、1100〜1300℃の加熱後、熱間圧延を行う場合においても、粒界が強化され、粒界割れを防ぐことができる。
この熱延鋼板に、必要に応じて、700〜900℃の温度で5〜15時間保持する熱延板焼鈍を施したものをステンレス鋼板とするのが好ましい。さらに必要に応じて、酸洗(pickling)やショットブラスト(shot blasting)等を行い、脱スケールを行ってもよい。
なお、上記熱延鋼板を、冷間圧延したのち、600〜800℃の焼鈍と、必要に応じて酸洗処理を施してなるものをステンレス鋼板としてもよい。
上記のようにして得られるステンレス鋼板(熱延鋼板や冷延鋼板)の鋼組織は、常温でフェライト組織である。フェライト組織であることで、成形が容易になる。フェライト組織以外の相が少量含まれていてもよい。例えば、フェライト組織以外にマルテンサイト組織およびオーステナイト組織を合計で10体積%以下含んでもよい。
なお、鋼素材が高温状態で上記の二相組織を有するため、上記熱間圧延の際にも、粒界割れが発生しやすい。本発明では、上記の通り、特定の成分組成中にBが一定量以上含まれているため、粒界割れを抑えることができる。
次に、ステンレス鋼板から、ブレーキディスクを製造する方法について説明する。ステンレス鋼板(冷延鋼板又は熱延鋼板)を、打ち抜き加工(punching)等により所望の形状に成形する。
一般的にBを一定量(上記粒界割れを抑制できる程度の量)以上含有するステンレス鋼板は成形性が低い。これはBNが発生するためと考えられる。本発明では、Vを一定量以上含有するためVNが発生し、BNの発生が抑えられるため、成形性に優れたステンレス鋼板になっていると考えられる。
上記の通り、本発明のステンレス鋼板は優れた成形性を有するため、過酷な加工を施す場合であっても、成形不良が生じにくい。例えば、自動車に適用される、ハット型(hat type)のブレーキディスクであっても成形可能である。
ハット(hat)型のブレーキディスクは、中心部の張り出し部分とその外周に一定幅の鍔状部分で構成される。中心部の張り出し部分で回転軸(axis of rotation)に固定され、鍔状の部分にブレーキパッドが押し当てられる。ハット型のブレーキディスクは、円盤状(disk-shaped)のステンレス鋼板の内周部を垂直に延びるように加工して製造される。本発明のステンレス鋼板は、用途によらず、環状(circularity)のステンレス鋼板とした後に内側端部が垂直に延びる形状に成形できる。
次いで、上記のようにして成形されたブレーキディスクを、高周波誘導加熱(high-frequency induction heating)等により所定の焼入れ温度まで加熱し冷却する焼入れ処理を施し、所望の硬さに調整する。焼入れ処理により、鋼組織がマルテンサイト組織になることで硬くなる。
硬さの程度は、用途に応じて異なるが、自動車用のブレーキディスクの場合、焼入れ後の硬さがHRC(Rockwell Hardness C-Scale)20〜45であることが好ましい。
自動車用のブレーキディスクの場合、上記焼入れ処理は、900〜1100℃の範囲から選択される所定の温度まで加熱し、この温度で30〜600秒保持して、1〜100℃/sec以下の冷却速度で冷却する処理であることが好ましい。
なお、上記焼入れ処理により、ブレーキディスクの表面に生成したスケール(scale)をショットブラスト等により除去し、さらに必要に応じて、ブレーキパッドが押し当てられる箇所以外の部分や打抜き剪断面(punching shear surface)に塗装を施し、最後に、機械的精度(mechanical accuracy)を出すために上記摩擦部を機械研削(machining operations)して製品(ブレーキディスク)とするのが一般的である。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
表1に示す成分の鋼を溶製し、鋼組織がフェライト組織になるように、1200℃で加熱後、熱間圧延により板厚5mmの熱延鋼板を作製した。830℃で10時間の焼鈍を行い徐冷した。これらの熱延焼鈍板について以下の評価試験を行った。
Figure 2014148015
引張試験
上記熱延焼鈍板から、標点間距離(gauge length)50mmのJIS5号試験片を作製し、この試験片を用いてクロスヘッドスピード(crosshead speed)10mm/minの条件で破断伸び値(fracture elongation value)を測定した。測定結果を表2に示した。なお、本発明においては、破断伸びが30%以上であれば、良好であるとする。
ランクフォード値(Lankford value)(r値)の測定
上記引張試験の方法と同様に行い、15%歪み(strain)で終了し、平行部(parallel portion)の板幅変化、板厚変化を測定し、r値を算出した。算出結果を表2に示した。なお、本発明においては、ランクフォード値が1.0以上であれば良好とする。
穴広げ試験
先端角(point angle)60度のポンチ(punch)を、直径10mmの打ち抜き穴(punching hole)に押し込み、亀裂が発生したときの穴広げ率(hole expansion ratio)(λ)を測定した。穴広げ率は以下の式で求めた。測定結果を表2に示した。なお、本発明においては、λが140%以上であれば良好とする。
λ(%)={(d−d)/d}×100
上記式中のdは亀裂が発生したときの穴の直径(mm)、dは初期の穴の直径(mm)を表す。
熱間加工性試験
板厚100mm、板幅100mmの鋳片を1200℃で1h加熱後、板厚20mmまで3パスで熱延し、側面(20mm厚200mm長範囲)の割れ状況を調査した。長さ5mm以上の割れが3個以上確認された鋼を「×(不合格)」、3個未満のものを「○(合格)」とした。
耐食性試験
上記熱延鋼板を1000℃で1分間加熱後、空冷し、0.5%NaCl(35℃)での孔食電位の測定(pitting potential measurement)を行った。孔食電位が100(mV vs.SCE)のものを「○(合格)」とし、100(mV vs.SCE)のものを「×(不合格)」とした。
Figure 2014148015
本発明例は比較例に対して、破断伸び、r値、穴広げ率(λ)が優れており、良好な成形性を有している。本発明例であれば、ハット型のブレーキディスクであっても製造可能である。したがって、上記熱延焼鈍板をハット型のブレーキディスクの形状に成形し、焼入れを行えば、ハット型のブレーキディスクが得られる。
本発明は成形性が良好なステンレス鋼板に関する。用途分野は、成形後に焼入れしマルテンサイト組織の状態で用いられるブレーキディスクなどである。自動二輪車、自転車のみならず、自動車用(電気自動車(electric vehicle)、ハイブリッド車(hybrid automobile)など含む)のハット形状など成形が困難なブレーキディスクの素材として好適である。熱延焼鈍板もしくは冷延焼鈍板のいずれでも十分な効果を発揮する。
Figure 2014148015
Figure 2014148015

Claims (6)

  1. 焼入れによりマルテンサイト組織を形成可能なステンレス鋼板であって、
    質量%で、C:0.015%以上0.100%未満、Si:0.01%以上1.00%以下、Mn:0.01%以上2.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0%以上14.0%未満、Ni:0.01%以上0.70%以下、Al:0.001%以上0.200%以下、N:0.005%以上0.080%以下、O:0.0060%以下、B:0.0002%以上0.0030%以下、V:(10×Bの含有量(%))%以上0.300%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼板。
  2. 前記Vの含有量は、(20×Bの含有量(%))以上0.200%以下である請求項1に記載のステンレス鋼板。
  3. 前記Vの含有量は、(20×Bの含有量(%))以上0.050%以下である請求項1に記載のステンレス鋼板。
  4. さらに、質量%で、Nb:0.01%以上0.40%以下、及びTi:0.01%以上0.40%以下、から選択される少なくとも1種を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
  5. さらに、質量%で、Mo:0.01%以上0.30%以下、Cu:0.01%以上1.20%以下、及びCo:0.01%以上0.20%以下、から選択される少なくとも1種を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
  6. さらに、質量%で、Ca:0.0003%以上0.0030%以下を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。

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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106460112A (zh) * 2014-05-14 2017-02-22 杰富意钢铁株式会社 铁素体系不锈钢
MX2016014667A (es) * 2014-05-14 2017-03-06 Jfe Steel Corp Acero inoxidable ferritico.
JP2016117925A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 日新製鋼株式会社 ステンレス製4輪用ディスクブレーキロータおよびその製造方法
US10655195B2 (en) 2015-04-21 2020-05-19 Jfe Steel Corporation Martensitic stainless steel
WO2017002148A1 (ja) * 2015-07-02 2017-01-05 Jfeスチール株式会社 ステンレス冷延鋼板用素材およびその製造方法、ならびに冷延鋼板
EP3530769B1 (en) * 2016-10-18 2020-12-23 JFE Steel Corporation Martensitic stainless steel sheet
US10994379B2 (en) * 2019-01-04 2021-05-04 George H. Lambert Laser deposition process for a self sharpening knife cutting edge
JP7300859B2 (ja) * 2019-03-20 2023-06-30 日鉄ステンレス株式会社 ブレーキマルテンサイト系ステンレス鋼板およびその製造方法、ブレーキディスク、ならびにマルテンサイト系ステンレス鋼スラブ
CN113661261B (zh) * 2019-03-28 2023-09-19 日铁不锈钢株式会社 汽车制动盘转子用铁素体系不锈钢板、汽车制动盘转子及汽车制动盘转子用热冲压加工品
CN113235011B (zh) * 2021-04-15 2022-05-20 首钢集团有限公司 减少550MPa级低合金高强钢表面发黑缺陷的方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6413332B1 (en) * 1999-09-09 2002-07-02 Kawasaki Steel Corporation Method of producing ferritic Cr-containing steel sheet having excellent ductility, formability, and anti-ridging properties
JP4214671B2 (ja) * 1999-11-02 2009-01-28 Jfeスチール株式会社 延性、加工性および耐リジング性に優れたフェライト系Cr含有冷延鋼板およびその製造方法
US6464803B1 (en) * 1999-11-30 2002-10-15 Nippon Steel Corporation Stainless steel for brake disc excellent in resistance to temper softening
JP3315974B2 (ja) * 1999-11-30 2002-08-19 新日本製鐵株式会社 焼戻し軟化抵抗の高いディスクブレーキ用ステンレス鋼
JP3534083B2 (ja) * 2000-04-13 2004-06-07 住友金属工業株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼板とその製造方法
JP3969035B2 (ja) 2000-08-31 2007-08-29 Jfeスチール株式会社 耐熱性に優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼板
CN1697889B (zh) * 2000-08-31 2011-01-12 杰富意钢铁株式会社 低碳马氏体不锈钢板及其制造方法
JP4655437B2 (ja) * 2000-08-31 2011-03-23 Jfeスチール株式会社 加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼
JP3491030B2 (ja) * 2000-10-18 2004-01-26 住友金属工業株式会社 ディスクブレ−キロ−タ−用ステンレス鋼
JP4465853B2 (ja) * 2000-10-30 2010-05-26 Jfeスチール株式会社 耐食性および耐水垢付着性に優れたジャーポット容器用フェライト系ステンレス冷延鋼板およびジャーポット用フェライト系ステンレス鋼製容器
JP4502519B2 (ja) * 2001-01-15 2010-07-14 新日鐵住金ステンレス株式会社 マルテンサイト系快削ステンレス鋼
JP3756833B2 (ja) * 2002-03-14 2006-03-15 新日鐵住金ステンレス株式会社 ブラウン管インナーフレームと、そのためのフェライト系ステンレス鋼板と、その製造方法
JP3900169B2 (ja) 2003-04-28 2007-04-04 Jfeスチール株式会社 ディスクブレーキ用マルテンサイト系ステンレス鋼
JP4308622B2 (ja) * 2003-10-21 2009-08-05 Jfeスチール株式会社 耐焼戻し軟化性に優れたブレーキディスクおよびその製造方法
JP5200332B2 (ja) * 2005-04-21 2013-06-05 Jfeスチール株式会社 焼戻し軟化抵抗の大きいブレーキディスク
JP4788421B2 (ja) * 2006-03-17 2011-10-05 Jfeスチール株式会社 ブレーキディスク用高耐熱Cr含有鋼
BRPI1012584A2 (pt) * 2009-06-01 2020-08-25 Jfe Steel Corporation chapa de aço para disco de freio , e disco de freio
JP5796398B2 (ja) * 2010-10-26 2015-10-21 Jfeスチール株式会社 熱疲労特性と高温疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼
JP5863785B2 (ja) * 2011-05-16 2016-02-17 新日鐵住金ステンレス株式会社 自転車のディスクブレーキロータ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
US9523402B2 (en) * 2013-02-08 2016-12-20 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation Stainless steel brake disc and method for production thereof

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