KR20160129911A

KR20160129911A - 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160129911A
Application number: KR1020167030264A
Authority: KR
Inventors: 에이이치로 이시마루; 마사하루 하타노; 도모히코 모리타; 아키히코 다카하시
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2016-11-09
Also published as: WO2014157066A1; TWI542709B; TW201443243A; JPWO2014157066A1; KR101711317B1; KR101712333B1; JP5987106B2; CN105247088B; CN105247088A; KR20150098679A

Abstract

이 페라이트계 스테인리스 강판의 일 형태는, 질량%로, C : 0.016% 이하, Si : 1.0% 이하, Mn : 1.0% 이하, P : 0.010 내지 0.035%, S : 0.005% 이하, Al : 0.50% 이하, N : 0.018% 이하, Cr : 15.6 내지 17.5%, Cu : 0.10 내지 0.50%, Sn : 0.01 내지 0.3% 및 Ti : 0.05 내지 0.30% 이하, Nb : 0.05 내지 0.40%, Mo : 0.05 내지 0.50% 이하 및 Ni : 0.05 내지 0.50%로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고, 강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상이며, 페라이트 입경이 30㎛ 이하이다.

Description

펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법 {FERRITIC STAINLESS STEEL SHEET WITH EXCELLENT BLANKING WORKABILITY AND PROCESS FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 주방이나 가정용 전기기기, 기물, 코인, 컨테이너 등에 사용되는 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 출원은, 2013년 3월 25일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-062077호 및 2013년 3월 28일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-067972호에 기초해서 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

페라이트계 스테인리스 강판은, 의장성이나 내식성이 우수하므로, 건축물이나 수송 기기, 가정용 전기 제품, 주방 기구 등의 다양한 용도로 사용되고 있다. 이 제품(구조체)은 강판을 절단하고, 성형하여, 접합하는 공정을 거쳐 제조되는 것이 보통이다. 절단에서는, 생산성의 높이로 인해, 통상 전단 가공이 행하여지지만, 이때, 절단면에 소위 「버어」가 발생한다. 이 버어가 큰 경우에는, 절단품을 프레스 장치 내에 자동 장입할 때에 「버어」의 부분이 장치 내부에서 걸려, 장입 불량을 일으키거나, 또한 삽입할 수 있었다고 해도 용접 개소에 「버어」에 의한 간극이 발생하여, 용락이 발생하는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 특히, 페라이트계 스테인리스 강판은, 이 「버어」가 큰 경향이 있어, 용도 확대를 도모하는 면에서의 저해 요인이 되고 있었다.

예를 들어, 특허문헌 1에는 표면의 요철 결함인 로빙(리징이라고도 함)의 원인이 되는 열연판의 재결정 부족을, 화학 성분과 열연 권취 온도를 적정하게 조합해서 해소하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술은, 강 중의 석출물인 FeTiP, Ti₄C₂S_2,TiC를 형성하는 C, P, S의 함유량을 낮게 억제하고, 또한 열간 압연 후의 강판을 고온에서 권취함으로써, 석출물을 조대화하는 것이다. 그러나 이 기술에서 얻어지는 강판은, 성형성이나 내(耐)로빙성이 개선되지만, 전단 시에 있어서 파괴의 기점이 되는 석출물의 양이 적기 때문에, 전단 시의 버어가 크다고 하는 문제를 포함하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 고용 원소량을 규제함과 함께, 석출물의 조대화와 결정립의 조대화를 도모함으로써, 스트레치 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강과 그 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 기술에서 얻어지는 강판은, 페라이트 입자가 크고, 변형된 페라이트 입자가 그대로 전단면의 버어를 형성하므로, 버어가 크다는 문제가 있다.

특허문헌 3에는, 표면 흠집의 원인이 되는 TiO₂ _,Al₂O₃의 양을 저감하면서, 충분한 양의 Ti를 첨가함으로써, 가공성과 내식성이 우수하고, 게다가 표면 흠집이 적은 페라이트계 스테인리스 강판이 개시되어 있다. 그러나 이 기술에서 얻어지는 강판도 페라이트 입경이 크고, 또한 파괴의 기점이 되는 개재물량이 적으므로, 전단에 의해 큰 버어가 발생해 버린다는 문제를 포함하는 것이다.

특허문헌 4에는, 강 중에 FeTiP를 적절하게 분산시켜, FeTiP를 기점으로 해서 전단 시의 균열을 발생시킴과 함께, 페라이트 입경을 미세화해서 30㎛ 이하로 함으로써, 전단 시의 연성 파괴 부분의 변형을 억제하는 것, 또한 항복비를 0.65 이상으로 함으로써, 가공 경화를 작게 억제하여, 파단까지의 페라이트 입자의 변형을 억제한 강판이 개시되어 있다. 그러나 이 기술에서는 존재하는 FeTiP가 전단 공구의 마모를 촉진해 공구 수명이 짧아지는 과제가 있다.

일본 특허 공개 평10-204588호 공보 일본 특허 공개 제2002-249857호 공보 일본 특허 공개 제2002-012955호 공보 일본 특허 공개 제2008-308705호 공보

본 발명은 내식성이 우수할 뿐만 아니라, 종래 기술에서는 충분히 개선할 수 없었던, 펀칭 가공성에도 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 제1 형태에 관해서, 발명자들은, 여러 가지 페라이트계 스테인리스 강판을 사용해서 펀칭 시험을 실시하고, 가공 시에 발생하는 버어의 발생 상황 및 펀칭 가공에 사용한 공구 표면을 상세하게 조사하였다.

그 결과, 이하의 사항을 발견하였다.

(a) 강판 표면에 Cu가 적정량으로 농화되어 있을 것.

(b) 강판의 평균 페라이트 입경이 30㎛ 이하인 것을 만족한 경우에만, 버어의 높이가 작은 상태를 유지할 수 있을 것.

즉, 이하의 사항을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

(ａ') 강판 표면에 Cu를 적절하게 농화시킴으로써 전단 시에 펀칭 공구와 접촉할 때의 윤활 효과가 발현되어서, 기점이 되는 균열을 안정적으로 발생시킨다.

(ｂ') 페라이트 입경을 미세화해서 30㎛ 이하로 함으로써, 전단 시의 연성 파괴 부분의 변형을 억제한다. 이것은, 버어의 크기를 저감하고, 또한 공구 수명을 연장하는데도 유효하다.

본 발명의 제1 형태의 요지는, 다음과 같다.

(1) C : 0.016 질량% 이하, Si : 1.0 질량% 이하, Mn : 1.0 질량% 이하, P : 0.010 내지 0.035 질량%, S : 0.005 질량% 이하, Al : 0.50 질량% 이하, N : 0.018 질량% 이하, Cr : 15.6 내지 17.5 질량%, Cu : 0.10 내지 0.50 질량%, Sn : 0.01 내지 0.3 질량%를 함유하고, 또한 Ti : 0.05 내지 0.30 질량% 이하, Nb : 0.05 내지 0.40 질량%, Mo : 0.05 내지 0.50 질량% 이하 및 Ni : 0.05 내지 0.50 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고, 강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상이며, 페라이트 입경이 30㎛ 이하인 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(2) 또한 질량%로, B : 0.001 질량% 이하, V : 0.50 질량% 이하, W : 0.50 질량% 이하, Co : 0.50 질량% 이하, Mg : 0.01 질량% 이하, Ca : 0.003 질량% 이하, Zr : 0.30 질량% 이하, REM(희토류 금속) : 0.02 질량% 이하 및 Ta : 0.50 질량% 이하, Sb : 0.001 내지 0.3 질량%, Ga : 0.0002 내지 0.1 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 (1)에 기재된 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 강의 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하고, 계속해서 마무리 압연 종료 온도가 900℃ 이상이 되는 열간 압연을 행하고, 450 내지 600℃에서 권취 열연판을 얻고, 계속해서 800 내지 950℃에서 상기 열연판을 어닐링하고, 산 세정하고, 냉간 압연하고, 계속해서, 820℃ 내지 950℃의 온도에서 또한 산소 농도 1% 이상의 분위기에서 최종 어닐링하고, 그 후 600℃까지의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도를 30℃/s 이상으로 하는 냉각을 행하는 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

본 발명의 제2 형태에 관해서, 발명자들은, 여러 가지 페라이트계 스테인리스 강판을 사용해서 펀칭 시험을 실시하고, 가공 시에 발생하는 버어의 발생 상황 및 펀칭 가공에 사용한 공구 표면을 상세하게 조사하였다.

그 결과, 이하의 사항을 발견하였다.

(c) 강판 표면에 Cu가 적정량으로 농화되어 있을 것.

(d) 강판의 평균 페라이트 입경이 30㎛ 이하일 것, 표면 경도 HV1이 140 내지 180을 만족한 경우에만, 버어의 높이가 작은 상태를 유지할 수 있을 것.

즉, 이하의 사항을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

(ｃ') 강판 표면에 Cu를 적절하게 농화시킴으로써 전단 시에 펀칭 공구와 접촉할 때의 윤활 효과가 발현되어서, 기점이 되는 균열을 안정적으로 발생시킨다.

(ｄ') 페라이트 입경을 미세화해서 30㎛ 이하로 하고, 표면 경도 HV1을 140 내지 180으로 함으로써, 전단 시의 연성 파괴 부분의 점성 변형을 억제한다. 이것은, 버어의 크기를 저감하고, 또한 마모 억제에 의해 공구 수명을 연장하는데도 유효하다.

본 발명의 제2 형태의 요지는, 다음과 같다.

(4) C : 0.020 질량% 이하, Si : 0.80 질량% 이하, Mn : 1.0 질량% 이하, P : 0.010 내지 0.035 질량%, S : 0.005 질량% 이하, Al : 0.50 질량% 이하, N : 0.020 질량% 이하, Cr : 15.6 내지 17.5 질량%, Cu : 0.50 내지 2.00 질량%, Sn : 0.001 내지 0.1 질량%를 함유하고, 또한 Ti : 0.05 내지 0.30 질량% 이하, Nb : 0.05 내지 0.40 질량% 및 Ni : 0.05 내지 0.50 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고, 강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상이며, 페라이트 입경이 30㎛ 이하이고, 표면 경도가 140 내지 180인 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(5) 또한 질량%로, Mo : 0.01 내지 0.50 질량%, B : 0.001 질량% 이하, V : 0.50 질량% 이하, W : 0.50 질량% 이하, Co : 0.50 질량% 이하, Mg : 0.01 질량% 이하, Ca : 0.003 질량% 이하, Zr : 0.30 질량% 이하, REM(희토류 금속) : 0.02 질량% 이하 및 Ta : 0.50 질량% 이하, Sb : 0.001 내지 0.3 질량%, Ga : 0.0002 내지 0.1 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 (4)에 기재된 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.

(6) (4) 또는 (5)에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 강의 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하고, 계속해서 마무리 압연 시의 압연율이 80 내지 90%, 종료 온도가 900℃ 이상의 조건으로 열간 압연을 행하고, 400 내지 500℃에서 권취 열연판을 얻고, 계속해서, 상기 열연판을 어닐링하고, 산 세정하고, 냉간 압연하고, 계속해서 850℃ 내지 950℃의 온도에서 또한 산소 농도 1% 이상의 분위기에서 최종 어닐링하고, 그 후 500℃까지의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도를 50℃/s 이상으로 하는 냉각을 행하는 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

본 발명의 제1, 2 형태에 의하면, 내식성이 우수할 뿐만 아니라, 펀칭 가공성에도 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스 강판의 용도를 확대할 수 있게 된다.

도 1은, 제1 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 표층 Cu 농도와 버어 높이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 페라이트 입경과 20회째의 버어 높이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 제1 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 표층 Cu 농도의 측정예를 도시하는 도면이며, Cu 농도와 최표층으로부터의 거리와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 제2 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 표층 Cu 농도와 20회째의 버어 높이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는, 제2 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 페라이트 입경과 20회째의 버어 높이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은, 제2 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 표층 Cu 농도의 측정예를 도시하는 도면이며, Cu 농도와 최표층으로부터의 거리의 관계를 나타내는 그래프이다.

(제1 실시 형태)

제1 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다. 또한, 원소의 함유량을 나타내는 단위%는, 질량%를 의미한다.

(C : 0.016 질량% 이하)

C는, Cr 탄화물을 형성해서 예민화를 일으키는 원인이 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, Ti 또는 Nb를 첨가하고, 탄화물을 형성시켜서 C를 고정하고 있다. TiC는, 미세해서 강을 석출 강화에 의해 가공 경화를 촉진하는 작용이 있다. 그러나 C의 함유량이 0.016 질량%를 초과하면, 다량의 Ti를 첨가할 필요가 발생하므로, C의 함유량은 0.016 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.012 질량% 이하이다. C에 의한 내식성 등의 열화를 피하는 관점에서, 그 함유량은 적을수록 좋지만, C량의 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지므로, 바람직하게는 0.001 질량% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, 제조 비용 등을 고려하면 0.002 질량% 내지 0.009 질량%로 하는 것이 바람직하다.

(Si : 1.0 질량% 이하)

Si는, 고용 강화 원소이며, 강을 경질화하고, 연성을 저하시킨다. 연성이 저하되면, 펀칭 파단 시의 변형 능력이 저하된다. 이로 인해, 버어 높이가 낮은 위치에서 안정되는 펀칭 조건의 영역이 좁고, 펀칭 횟수의 증가에 따라 버어 높이가 현저하게 커진다. 또한, Si는 산화되기 쉬운 특성을 가지므로, 열처리 조건에 따라 산화 스케일 중에 Si가 농화되고, 디스케일성이 저하되어 버린다. 그 결과, 최종 디스케일 시에 용삭량을 크게 할 필요가 발생한다. 과도한 용삭은 표층의 농화 Cu층도 용삭하게 되어, 본 실시 형태에서는 부적합하다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, Si의 함유량을 1.0 질량% 이하로 할 필요가 있다. Si량은, 바람직하게는 0.50 질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.25 질량% 이하이다. 또한, Si는 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있는 원소이며, 제조 비용 등을 고려하면, Si량을 바람직하게는 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

(Mn : 1.0 질량% 이하)

Mn은, 내식성을 열화시키는 원소이며, 또한 MnS를 구성하는 원소이기도 하다. 다량의 MnS가 석출되거나, MnS가 조대화함으로써, 펀칭 가공성이 열화된다. MnS는, 페라이트 입계에 편 형상으로 석출되어, 페라이트 입자를 신전 입자로 하고, 펀칭 가공 시의 버어를 크게 한다. 따라서, 본 실시 형태에서는 Mn 함유량을 1.0 질량% 이하로 할 필요가 있다. Mn량은, 바람직하게는 0.50 질량% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.30 질량% 이하이다. 또한, Mn은 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있는 원소이며, 제조 비용 등을 고려하면, 바람직하게는 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

(P : 0.010 내지 0.035 질량%)

P는, FeTiP를 형성하여 펀칭 시의 균열 발생, 진전을 촉진하고, 버어의 높이를 저감하는 작용을 갖는다. 이 효과는, P를 0.010 질량% 이상 함유함으로써 발현한다.

그러나 0.035 질량% 초과하여 첨가하면, 재료의 취화를 초래하므로, P량을 0.035 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.020 내지 0.025 질량%의 범위이다.

(S : 0.005 질량% 이하)

S는, MnS 또는 TiS를 형성하여, 페라이트 입자의 등축화를 억제하고, 신전화를 촉진하므로, 버어의 발생을 조장한다. 이 현상을 방지하기 위해서는, S 함유량을 0.005 질량% 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 0.003 질량% 이하이다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지므로, 바람직하게는 S량을 0.0001 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

(Al : 0.50 질량% 이하)

Al은, 탈산제로서 첨가되는 성분이며, 강의 청정도를 향상시키기 위해서는, 0.02 질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 Al을 다량으로 첨가하면, AlN을 석출하여, 페라이트 입자의 연화를 조장하고, 또한 페라이트 입자가 압연 방향으로 신전하는 원인이 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Al 함유량을 0.50 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.10 질량% 이하이다. 또한, Al은 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있고, 또한 고온 강도나 내산화성을 향상시킨다. 그 작용은 0.01 질량%로부터 발현하므로, Al량은 0.01 질량% 이상이 바람직하다.

(N : 0.018 질량% 이하)

N은, Ti와 결합해서 TiN을 형성하기 쉬운 원소이다. 특히, N 함유량이 0.018 질량%를 초과하면, 강 중에 조대한 직육면체의 TiN이 다량으로 석출되어 강판의 표면 흠집을 발생시켜 버린다. 따라서, N 함유량은 0.018 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.008 내지 0.014 질량% 이하이다.

(Cr : 15.6 내지 17.5 질량%)

Cr은, 스테인리스강 표면에 부동태 피막을 형성하고, 내식성을 향상시키는 중요한 원소이다. 단부면의 내식성을 유지하기 위해서는, 15.6 질량% 이상을 함유할 필요가 있다. 그러나 17.5 질량%를 초과하면, Cr에 의한 경화가 현저해져, 가공 경화 계수가 저하되고, 페라이트 입자가 펀칭 방향으로 신장하기 쉬워지므로, 버어가 커진다. 따라서, Cr 함유량은 17.5 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 16.0 내지 17.3 질량%의 범위이다.

(Cu : 0.10 내지 0.50 질량%)

Cu는, 강판 표면에 농화함으로써 펀칭 공구와의 마찰을 저감하도록 작용하므로, 본 실시 형태에 있어서 중요한 역할이 있다. Sn을 함유하고, 또한 Cu를 0.10 질량% 이상 첨가함으로써, 강판 표면의 Cu 농화가 안정되고, 버어를 저감함과 함께 공구 마모를 억제한다. 한편, 0.50 질량%를 초과하여 첨가하면, 고용 강화에 의한 경도 상승을 초래함과 함께, Cu가 입계 석출되어 페라이트 입자가 취화되기 쉬워지므로, 제조성을 손상시킬 가능성이 있다. 따라서, Cu량은 0.50 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.10 내지 0.30 질량% 이하이다.

(Sn : 0.01 내지 0.30 질량%)

Sn은, Cu와 공존하는 경우에, Cu의 강판 표면에의 농화를 촉진하는 효과를 발휘하므로, 본 실시 형태에 있어서 중요한 원소이다. Sn과 Cu의 공존으로 Cu의 표면 농화를 촉진하는 효과는, Sn을 0.01 질량% 이상 첨가함으로써 발휘된다. 그러나 Sn은 고용 강화 원소이기도 하며, 과잉으로 첨가하면 가공 경화 상수가 상승하므로, Sn량은 0.3 질량% 이하로 한다. 또한, Sn은 내식성을 향상시키는 원소이기도 하다. 내식성을 향상시키는 효과는, 0.03 질량% 이상에서 발휘된다. 따라서, Sn은 0.03 내지 0.25 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.10 내지 0.20 질량%의 범위이다.

본 실시 형태의 강판은, 또한 Ti : 0.05 내지 0.30 질량% 이하, Nb : 0.05 내지 0.40 질량%, Mo : 0.05 내지 0.50 질량% 이하 및 Ni : 0.05 내지 0.50 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 함유한다.

(Ti : 0.05 내지 0.30 질량%)

Ti는, C, N, S와 결합해서 탄화물, 질화물, 황화물을 형성한다. Ti량이 0.05 질량% 이상에서, 이들 원소를 고정하는 효과를 발휘한다. 따라서, Ti는 0.05 질량% 이상 첨가할 필요가 있다. 한편, Ti량이 0.30 질량%를 초과하면, TiN이 다량으로 석출되어 강판 표면의 흠집을 발생해 버린다. 따라서, Ti량은 0.30 질량% 이하로 한다.

바람직하게는, Ti량은 0.08 내지 0.20 질량%의 범위이다. 더욱 바람직하게는, Ti량은 0.08 내지 0.15 질량%이다.

(Nb : 0.05 내지 0.40 질량%)

Nb는, 성형성과 내식성을 향상시키는 원소이다. 성형성과 내식성은, Nb를 0.05 질량% 이상 첨가함으로써 향상된다. 한편, 과도한 Nb의 첨가는 표면 흠집이나 광택 불균일 등의 문제나, 연성의 저하를 초래한다. 따라서, Nb는 0.05 내지 0.40 질량%의 범위로 한다. 또한, 제조성이나 연성을 고려하면, Nb량은 0.10 내지 0.30 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

(Mo : 0.05 내지 0.50 질량%)

Mo는, 내식성을 향상시키는 원소이며, 내식성이 요구되는 용도에서는 첨가하는 것이 바람직하다. Mo를 0.05 질량% 이상 첨가함으로써, 내식성을 향상시키는 효과가 발현된다. 한편, 과도한 양의 Mo 첨가는 성형성, 특히 연성의 열화를 초래한다. 따라서, 0.05 내지 0.50 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제조성이나 강판 강도 등을 고려하면, 0.05 내지 0.20 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. Mo량은 0.05 내지 0.10 질량%의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(Ni : 0.05 질량% 이상 0.5 질량% 이하)

Ni는, 내식성을 향상시키는 원소이지만, Ni를 다량으로 첨가하면, 강을 경질화해서 연성이 저하되는 원인이 된다. 따라서. Ni 함유량은 0.5 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.25 질량% 이하이다. 또한, Ni를 첨가할 경우에는, 내식성을 향상시키는 효과를 충분히 발휘시키기 위해, 0.05 질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 0.10 질량% 이상이다.

본 실시 형태에서는, 필요에 따라 이하의 원소를 함유해도 좋다.

(B : 0.001 질량% 이하)

B는, 입계에 편석해서 입계 강도를 높이는 원소이며, 펀칭 가공 시의 단부면 성상을 안정화시킨다. 그러나 과잉량의 B 첨가는 저융점 붕화물을 형성하고, 열간 가공성을 현저하게 저하시킨다. 따라서, B를 첨가할 경우에는 0.001 질량% 이하의 범위에서 첨가한다. B에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, B량은, 바람직하게는 0.0002 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 질량% 이상이다.

(Co : 0.50 질량% 이하)

Co는 Ni와 마찬가지로 내식성을 향상시키는 원소이나, 다량으로 첨가하면, 강을 경질화해서 연성이 저하되는 원인이 된다. 따라서, Co 함유량은 0.50 질량% 이하로 한다. Co량은, 바람직하게는 0.1 질량% 이하이다. Co에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Co량은, 바람직하게는 0.005 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.01 질량% 이상이다.

(V, W : 0.50 질량% 이하)

V 및 W는, Ti와 마찬가지로 C와 결합해서 탄화물을 형성한다. V 또는 W의 첨가량을 0.50 질량% 초과로 하면, TiN의 석출을 촉진해서 강판 표면의 흠집을 유발해 버린다. 따라서, V 및 W를 첨가할 경우에는, 각각의 양을 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.10 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 0.05 질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. V, W에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, V량 및 W량의 각각은, 바람직하게는 0.005 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.01 질량% 이상이다.

(Mg : 0.01 질량% 이하)

Mg는, 탈산제로서 첨가되는 성분이다. 그러나 다량으로 첨가하면, MgO로서 석출되어, 제강 시의 노즐 폐색의 원인이 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Mg량을 0.01 질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.002 질량% 이하로 한다. Mg에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Mg량은, 바람직하게는 0.0001 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 질량% 이상이다.

(Ca : 0.01 질량% 이하)

Ca는, 탈산제로서 첨가되는 성분이다. 그러나 Ca를 다량으로 첨가하면, CaO나 CaS로서 석출되어, 녹의 원인도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Ca는 0.01 질량% 이하로 한다. Ca에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Ca량은, 바람직하게는 0.0001 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 질량% 이상이다.

(Zr : 0.30 질량% 이하)

Zr은, Nb나 Ti 등과 마찬가지로, 탄질화물을 형성해서 Cr 탄질화물의 형성을 억제하여 내식성을 향상시키므로, 필요에 따라 0.01 질량% 이상으로 첨가한다. 또한, 0.30 질량%를 초과하여 첨가해도 그 효과는 포화되어, 대형 산화물의 형성에 의해 표면 흠집의 원인도 되므로, 0.01 내지 0.30 질량%로 첨가한다. 상한값은 0.20 질량%인 것이 보다 바람직하다. Ti, Nb에 비교하면 고가인 원소이므로 제조 비용을 고려하면, 0.02 질량% 내지 0.05 질량%로 하는 것이 바람직하다.

[REM(희토류 금속) : 0.02 질량% 이하]

REM(희토류 금속)은 B와 마찬가지로, 입계 강도를 높이는 원소이며, 펀칭 가공 시의 단부면 성상을 안정화시키지만, 그 작용은 0.02 질량%로 포화한다. 따라서, REM량(희토류 금속의 총량)을 0.02 질량% 이하로 한다. 효과를 발현하기 위해서는 REM량의 하한을 0.002 질량%로 하는 것이 바람직하다. 또한, REM(희토류 원소)은 일반적인 정의에 따라, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2 원소와, 란탄(La)으로부터 루테튬(Lu)까지의 15 원소(란타노이드)의 총칭을 가리킨다. 단독으로 첨가해도 좋고, 혼합물이어도 좋다.

(Ta : 0.50 질량% 이하)

Ta는 고온 강도를 향상시키는 원소이며, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 그러나 과도한 양의 Ta의 첨가는, 상온 연성의 저하나 인성의 저하를 초래하기 때문에, 0.50 질량%를 Ta량의 상한으로 한다. 고온 강도와 연성·인성을 양립시키기 위해서는, Ta량은 0.05 질량% 이상, 0.5 질량% 이하가 바람직하다.

(Sb : 0.001 내지 0.3 질량%)

Sb는 내식성의 향상에 유효하며, 필요에 따라 0.3 질량% 이하의 양으로 첨가해도 좋다. 특히 간극 부식성의 관점에서 Sb량의 하한을 0.001 질량%로 한다. 또한, 제조성이나 비용의 관점에서 Sb량을 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 비용의 면에서 Sb량의 상한은 0.1 질량%가 바람직하다.

(Ga : 0.0002 내지 0.1 질량%)

Ga는, 내식성 향상이나 수소 취화의 억제를 위해, 0.1 질량% 이하의 양으로 첨가해도 좋다. 황화물이나 수소화물 형성의 관점에서 Ga량의 하한을 0.0002 질량%로 한다. 또한, 제조성이나 비용의 관점에서 Ga량은 0.0020 질량% 이상이 바람직하다.

그 밖의 성분에 대해서, 본 실시 형태에서는 특별히 규정되지 않지만, 본 실시 형태에 있어서는, Hf, Bi 등을 필요에 따라, 0.001 내지 0.1 질량%의 양으로 첨가해도 상관없다. 또한, As, Pb 등의 일반적으로 유해한 원소나 불순물 원소의 양은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서의 상기 성분 이외의 잔량부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서의 표면의 Cu 농도, 페라이트 입경에 대해서 설명한다.

(강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상)

페라이트계 스테인리스 강판의 표면 Cu 농도는, 펀칭 시에 있어서의 공구와의 마찰 계수를 저하시켜, 버어의 발생을 억제함과 함께 공구 마모를 억제하는 중요한 작용을 갖는 것이 발견되었다. 표면에 Cu가 농화되면, 펀칭 공구와 접촉했을 때에 공구 선단부에 Cu가 구성인선(built-up edge)으로서 존재하여, 공구의 마모를 억제한다. 또한, Cu는 열 전도성이 우수하므로 공구에 축적되는 가공열을 확산시켜, 강판의 온도 상승에 의한 연화가 억제되므로, 단부면의 버어가 작아진다. 이 효과를 발현시키기 위해서는, 적어도 강판 표층의 Cu 농도가 양이온 분율로 환산되어 15% 이상이 되도록 Cu가 농화되어 있을 필요가 있다. 이것을 하회하면, 강판과 공구의 마찰 계수가 상승하여, 버어가 커짐과 함께 공구 마모를 촉진한다. Cu를 제품 표면에 농화시키기 위해서는, 합금 원소로서의 Cu의 첨가량은 많은 쪽이 좋다. 그러나 Cu는 Sn과 공존함으로써, 적은 Cu 농도에서도 Cu가 표면에 농화하는 것이 명확해졌다. 과잉량의 Sn이나 Cu의 첨가는, 페라이트계 스테인리스강의 취화를 촉진하므로, 적은 첨가량으로 효과를 발현할 필요가 있다. Cu량이 0.1 내지 0.5%의 범위에서, 표면의 Cu 농도가 15% 이상이 되도록 Cu를 농화시키기 위해서는, 0.01% 이상의 Sn이 필요하다.

도 1은, 표층의 Cu 농도와 버어 높이의 관계를 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 흰색 동그라미의 플롯점은 페라이트 입경이 30㎛ 이하인 예를 나타낸다. 검정색 동그라미의 플롯점은 30㎛ 초과인 예를 나타낸다. 도 1에 있어서의 시험예는, 본 실시 형태의 성분 조성의 강(제1 실시예의 강 1-1, 1-6 및 1-9)에 대해서, 본 실시 형태의 제조 방법에 준해서 제조할 때에, 냉연판의 열처리 조건을 변화해서 제조한 예이다. 가공 열처리 조건으로 페라이트 입경을 30㎛ 이하로 제어하고, 냉연판 열처리의 분위기, 냉각 속도와 산 세정 조건을 조합한 조건으로 강재 표면의 Cu 농도를 변화시켰다. 그 결과, 강판 표면의 Cu 농도가 15% 이상이면, 안정적으로 버어 높이를 50㎛ 이하로 할 수 있다. 페라이트 입경이 35㎛이며, 또한 강판 표면의 Cu 농도가 15% 미만인 경우에도, 버어 높이가 50㎛ 이하가 되는 경우가 있었지만, 본 예의 20회째의 버어 높이는 50㎛ 이하의 범위를 벗어나 있다.

(페라이트 입경 : 30㎛ 이하)

페라이트 입경이 크면, 펀칭 시에 일어나는 하나하나의 페라이트 입자의 변형량이 커지므로, 버어가 커진다. 따라서, 페라이트 입경은 30㎛ 이하로 할 필요가 있다. 페라이트 입경은, 바람직하게는 25㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하이다.

도 2는, 페라이트 입경과 20회째의 버어 높이의 관계를 도시하는 도면이다. 도 2에 있어서, 흰색 동그라미의 플롯점은, 강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상의 예이며, 검정색 동그라미의 플롯점은, 강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 미만의 예이다. 이들은, 본 실시 형태의 성분 조성의 강(제1 실시예의 강 No.1-1, 1-6 및 1-9)을 본 실시 형태의 제조 방법에 준해서 제조할 때에, 열연판 및 냉연판의 어닐링의 조건을 변화해서 제조한 예이다. 냉연판의 어닐링의 분위기와 산 세정 조건의 조합 조건으로 강재 표면의 Cu 농도를 15% 이상 및 15% 미만으로 제어하고, 열연판 및 냉연판의 어닐링의 조건으로 페라이트 입경을 변화시켰다. 강판 표면의 Cu 농도가 15% 이상으로 높은 경우에는, 20회째의 버어 높이는 대략 페라이트 입경에 의해 제어 가능하다. 입경이 작을수록, 버어 높이가 작아지고 있다. 또한, 강판 표면의 Cu 농도가 15% 미만으로 낮은 경우에는, 페라이트 입경이 작아도, 버어 높이가 높아지고 있다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태의 제조 방법은, 이하에 기술하는 바와 같이, 열간 압연 후에 비교적 저온에서 권취하고, 비교적 저온에서 열연판 어닐링을 행함과 함께, 최종 어닐링 후의 냉각 속도를 높게 한다. 이에 의해, ε-Cu의 석출을 피해서 고용 Cu를 확보한다. 본 실시 형태의 제조 방법에 의해, 강판 표면에 Cu를 적절하게 농화시키고, 또한 페라이트 입경을 미세화해서 30㎛ 이하로 하는 것이 가능하다. 이하에 제조 프로세스마다 설명한다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 소재가 되는 강 슬래브의 제조는, 통상 공지된 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 전로, 전기로 등에서 강을 용제하고, 필요에 따라, RH 탈가스 장치나 AOD로, VOD로 등에서 2차 정련해서 상기 성분 조성으로 조정한다. 그 후, 연속 주조법 또는 조괴-분괴 압연법으로 슬래브로 하는 것이 바람직하다.

계속되는, 열간 압연은, 이하의 조건에 의해 행할 필요가 있다.

(슬래브 가열 온도 : 1100℃ 이상)

열간 압연에 앞선 슬래브의 가열 온도는, 1100℃ 이상으로 할 필요가 있다. 가열 온도가 1100℃ 미만에서는, 열간 압연 조직이 열연판에 잔류하기 쉬워진다. 이에 의해 페라이트 입자가 압연 방향으로 신전하기 쉬워져, 버어를 크게 한다.

(마무리 압연의 종료 온도 : 900℃ 이상)

열간 압연에 있어서의 마무리 압연 종료 온도는, 900℃ 이상으로 할 필요가 있다. 마무리 압연의 종료 온도가 900℃ 미만인 경우, 열간 압연 중에 재료가 재결정화되기 어려워져, 결과적으로 페라이트 입자가 신전하기 쉬워진다.

(권취 온도 : 450 내지 600℃)

열간 압연 후의 권취 온도는, 열연판 중의 입계 편석이나 석출물의 제어에 중요하며, 600℃ 이하의 범위로 할 필요가 있다. 권취 온도가 600℃를 초과하면, Cu가 ε-Cu상으로서 석출되고, 표면에의 농화가 유효한 Cu 농도가 저하되어 버린다. 한편, 권취 온도가 450℃ 미만에서는, Cu나 Sn의 영향에 의해, 강판의 경도 상승이 현저해, 권취 시의 권취 형상의 불량 스크레치의 원인이 된다. 이로 인해, 권취 온도를 450℃ 이상으로 한다. 권취 온도는, 바람직하게는 500 내지 550℃의 범위이다.

상기와 같이 하여 얻은 열연판에 대하여, 열연판 어닐링, 산 세정 및 냉간 압연을 실시한다. 그 후, 재결정시키기 위한 최종 어닐링을 실시한다. 이때의 열연판의 어닐링 온도 및 최종 어닐링 온도는 하기의 범위로 한다.

(열연판의 어닐링 온도 : 800 내지 950℃)

열연판의 어닐링 온도는, 800 내지 950℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 열연판의 어닐링 온도가 800℃ 미만에서는, 열연판의 재결정이 불충분해서 페라이트 입자가 신전화한다. 열연판의 어닐링 온도가 800℃ 이상이 되면 ε-Cu상이 용해되어, 냉연판의 최종 어닐링 후에 표면에 농화하는 Cu량을 확보할 수 있다. 한편, 열연판의 어닐링 온도가 950℃를 초과하면, 페라이트 입자의 조대화가 촉진되어, 제품의 페라이트 입자를 조대화시켜 버린다. 이로 인해, 950℃ 이하로 할 필요가 있다.

(최종 어닐링 온도 : 820 내지 950℃ 이하)

냉간 압연 후의 최종 어닐링 온도는, 820℃ 이상으로 한다. 최종 어닐링 온도가 820℃ 미만인 경우, 압연 방향으로 신전한 냉간 압연 조직이 잔류하기 쉬워져, 버어가 커진다. 또한, ε-Cu상의 석출이 시작되어, 고용 Cu량이 불충분해지고, 표면의 Cu 농도가 낮아진다. 한편, 최종 어닐링 온도가 950℃를 초과하면, 페라이트 입자의 조대화가 진행되어, 페라이트 입경이 30㎛를 초과해 버린다. 바람직한 최종 어닐링 온도는 850 내지 920℃의 범위이다.

(최종 어닐링의 분위기 : 산소 농도 1% 이상)

또한, 강판 표면의 산화 상태가 제품 표면의 Cu 농도에 영향을 미치므로, 최종 어닐링 시의 분위기 중의 산소 농도는 1% 이상으로 한다. Cr 산화물과 함께, Mn 산화물이나 Fe 산화물에 의해 스케일이 형성되면, 표층 근방에서 산화물을 형성하는 원소가 적어진다. 이로 인해, 상대비로서 Cu량이 많아진다. 일반적으로, 디스케일에서는, 산액에 의해 산화 스케일과 함께 강판 모지를 용해하므로, 최종 어닐링 시에 확산에 의해 표면에 농화한 Cu와 함께 표면의 농화가 촉진된다. 또한, 최종 어닐링은 대기 중에서 행해도 상관없다. 즉, 대기 중의 산소 농도(약 21%)를 분위기에 있어서의 산소 농도의 상한으로 하면 좋다.

(600℃까지의 냉각 속도 : 30℃/s 이상)

Cu는, 최종 어닐링 후의 냉각 시에 ε-Cu상으로서 석출한다. 일단, ε-Cu상이 석출되면, 그 후의 공정에서 재용해되는 일은 없다. 표층에 Cu를 농화시키기 위해서는, 석출을 억제할 필요가 있다. 이를 위해서는, 600℃까지의 온도 범위에 있어서, 30℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각할 필요가 있다. 냉각 속도가 크면, 석출 거동은 억제 가능하지만, 형상 불량 등이 일어나기 쉬운 과제가 있다. 따라서, 냉각 속도는, 바람직하게는 35 내지 60℃/s의 범위이다.

최종 어닐링 후의 냉연판에 대하여, 산 세정에 의해 디스케일을 실시한다. 계속해서, 그대로 제품으로 해도 좋고, 그 후, 필요에 따라, 조질 압연을 실시해도 좋다. 이때의 조질 압하율은 0.3 내지 1.2%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

(제2 실시 형태)

제2 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다.

(C : 0.020 질량% 이하)

C는, Cr 탄화물을 형성해서 예민화를 일으키는 원인이 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, Ti 또는 Nb를 첨가하고, 탄화물을 형성시켜 C를 고정하고 있다. TiC는, 미세해서 강을 석출 강화에 의해 가공 경화를 촉진하는 작용이 있다. 그러나 C의 함유량이 0.020 질량%를 초과하면, 다량의 Ti나 Nb를 첨가할 필요가 발생하므로, C의 함유량은 0.020 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.012 질량% 이하이다. C에 의한 내식성 등의 열화를 피하는 관점에서, 그 함유량은 적을수록 좋지만, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지므로, 바람직하게는 0.001 질량% 이상으로 하는 것이 좋다. 또한, 제조 비용 등을 고려하면 0.005 질량% 내지 0.010 질량%로 하는 것이 바람직하다.

(Si : 0.80 질량% 이하)

Si는, 고용 강화 원소이며, 강을 경질화하고, 연성을 저하시킨다. 연성이 저하되면, 펀칭 파단 시의 변형 능력을 저하시킨다. 이로 인해, 버어 성상이 안정되는 펀칭 조건의 영역이 좁고, 펀칭 횟수의 증가에 의해 펀칭 조건이 안정 영역으로부터 벗어나, 버어 높이가 커진다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, Si의 함유량은 0.80 질량% 이하로 할 필요가 있다. Si량은, 바람직하게는 0.30 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.25 질량% 이하이다. 또한, Si는 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있는 원소이며, 제조 비용 등을 고려하면, Si량을 바람직하게는 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

(Mn : 1.0 질량% 이하)

Mn은, 내식성을 열화시키는 원소이며, 또한 MnS를 구성하는 원소이기도 하다. 다량의 MnS가 석출되거나, MnS가 조대화함으로써, 펀칭 가공성이 열화된다. MnS는, 페라이트 입계에 편 형상으로 석출되어, 페라이트 입자를 신전 입자로 하고, 펀칭 가공 시의 버어를 크게 한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, Mn 함유량을 1.0 질량% 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 0.50 질량% 이하이다. 보다 바람직하게는 0.30 질량% 이하이다. 또한, Mn은 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있는 원소이며, 제조 비용 등을 고려하면, 바람직하게는 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

(P : 0.010 내지 0.035 질량%)

P는, FeTiP를 형성해서 펀칭 시의 균열의 발생, 진전을 촉진하고, 버어의 높이를 저감하는 작용을 갖는다. 이 효과는, P를 0.010 질량% 이상 함유함으로써 발현한다.

그러나 0.035 질량% 초과하여 첨가하면, 재료의 취화를 초래하므로, 0.035 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.020 내지 0.025 질량%의 범위이다.

(S : 0.005 질량% 이하)

S는, MnS 또는 TiS를 형성하여, 페라이트 입자의 등축화를 억제하고, 신전화를 촉진하므로, 버어의 발생을 조장한다. 이 현상을 방지하기 위해서는, S 함유량을 0.005 질량% 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 0.003 질량% 이하이다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 증가로 이어지므로, 바람직하게는 0.0001 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

(Al : 0.50 질량% 이하)

Al은, 탈산제로서 첨가되는 성분이며, 강의 청정도를 향상시키기 위해서는, 0.02 질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 Al을 다량으로 첨가하면, AlN을 석출하여, 페라이트 입자의 연화를 조장하고, 또한 페라이트 입자가 압연 방향으로 신전하는 원인도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Al 함유량을 0.50 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.10 질량% 이하이다. 또한, Al은 탈산 원소로서 첨가되는 경우가 있고, 또한 고온 강도나 내산화성을 향상시킨다. 그 작용은 0.01 질량%에서 발현하므로, Al량은 0.01 질량% 이상이 좋다.

(N : 0.020 질량% 이하)

N은, Ti와 결합해서 TiN을 형성하기 쉬운 원소이다. 특히, N 함유량이 0.020 질량%를 초과하면, 강 중에 조대한 직육면체의 TiN이 다량으로 석출되어 강판의 표면 흠집을 발생시켜 버린다. 따라서, N 함유량은 0.020 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.07 내지 0.012 질량%이다.

(Cr : 15.6 내지 17.5 질량%)

Cr은, 스테인리스강 표면에 부동태 피막을 형성하고, 내식성을 향상시키는 중요한 원소이다. 단부면의 내식성을 유지하기 위해서는, 15.6 질량% 이상을 함유 할 필요가 있다. 그러나 17.5 질량%를 초과하면, Cr에 의한 경화가 현저해져, 가공 경화 계수가 저하되고, 페라이트 입자가 펀칭 방향으로 신장하기 쉬워지므로, 버어가 커진다. 따라서, Cr 함유량은 17.5 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, 16.0 내지 17.3 질량%의 범위이다.

(Cu : 0.50 내지 2.00 질량%)

Cu는, 강판 표면에 농화함으로써 펀칭 공구와의 마찰을 저감하도록 작용하므로, 본 실시 형태에 있어서 중요한 역할이 있다. Sn을 함유하고, 또한 Cu를 0.50 질량% 이상 첨가함으로써, 강판 표면의 Cu 농화가 안정되고, 버어를 저감함과 함께 공구 마모를 억제한다. 한편, 2.00 질량%를 초과하여 첨가하면, 고용 강화에 의한 경도 상승을 초래함과 함께, Cu가 입계 석출되어 페라이트 입자가 취화하기 쉬워지므로, 제조성을 손상시킬 가능성이 있다. 또한, ε-Cu상의 석출을 초래하여, 분산 강화에 의한 경도 상승이 공구 마모를 촉진한다. 따라서, Cu의 상한은 2.00 질량%로 한다. 바람직하게는, 0.50 질량% 초과 2.00 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 1.2 질량% 이하이다.

(Sn : 0.001 내지 0.1 질량%)

Sn은, Cu와 공존하는 경우에, Cu의 강판 표면에의 농화를 촉진하는 효과를 발휘하므로, 본 실시 형태에 있어서 중요한 원소이다. Sn과 Cu의 공존으로 Cu의 표면 농화를 촉진하는 효과는, Sn을 0.001 질량% 이상 첨가함으로써 발휘되어, 0.01 질량% 이상에서 보다 현저하게 효과가 발현된다. 실용적으로는 0.003 질량% 이상이라도 좋다. 그러나 Sn은 고용 강화 원소이기도 하다. 따라서, 과잉으로 첨가하면 가공 경화 상수가 상승하므로, Sn량은 0.1 질량% 이하로 한다. 또한, Sn은 내식성을 향상시키는 원소이기도 하다. 내식성을 향상시키는 효과는, 0.01 질량% 이상에서 발휘되고, 0.03 질량% 이상에서 보다 현저하게 효과가 발현된다. 따라서, Sn에 의해 Cu의 표면 농화를 촉진하기 위해서는, 0.003 내지 0.01 질량%가 좋다.

내식성 향상 효과도 필요한 경우에는, Sn은 0.03 내지 0.08 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.04 내지 0.06 질량%의 범위이다.

본 실시 형태의 강판은, 또한 Ti : 0.05 내지 0.30 질량% 이하, Nb : 0.05 내지 0.40 질량% 및 Ni : 0.05 내지 0.50 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 함유한다.

(Ti : 0.05 내지 0.30 질량%)

Ti는, C, N, S와 결합해서 탄화물, 질화물, 황화물을 형성한다. Ti량이 0.05 질량% 이상이고, 이들 원소를 고정하는 효과를 발휘한다. 따라서, Ti는 0.05 질량% 이상 첨가할 필요가 있다. 한편, Ti량이 0.30 질량% 초과하면, TiN이 다량으로 석출되어 강판 표면의 흠집을 발생해 버린다. 따라서, Ti량은 0.30 질량% 이하로 한다. 바람직하게는, Ti량은 0.15 내지 0.25 질량%의 범위이다.

(Nb : 0.05 내지 0.40 질량%)

Nb는, 성형성과 내식성을 향상시키는 원소이다. 성형성과 내식성은, Nb를 0.05 질량% 이상 첨가함으로써 향상된다. 한편, 과도한 Nb의 첨가는 표면 흠집이나 광택 불균일 등의 문제나, 연성의 저하를 초래한다. 따라서, Nb는 0.05 내지 0.40 질량%의 범위로 한다. 또한, 제조성이나 연성을 고려하면, Nb량은 0.07 내지 0.20 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

(Ni : 0.05 내지 0.50 질량%)

Ni는, 내식성을 향상시키는 원소이며, 0.05 질량% 이상의 첨가로 효과를 발휘한다. 한편, 다량으로 첨가하면, 강을 경질화해서 연성이 저하되는 원인이 된다. 따라서, Ni 함유량은 0.50 질량 이하로 한다. 바람직하게는, 0.25 질량% 이하이다.

(B : 0.001 질량% 이하)

B는, 입계에 편석해서 입계 강도를 높이는 원소이며, 펀칭 가공 시의 단부면 성상을 안정화시킨다. 그러나 과잉량의 B의 첨가는 저융점 붕화물을 형성하고, 열간 가공성을 현저하게 저하시킨다. 따라서, B량을 0.001 질량% 이하로 한다. B에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, B량은, 바람직하게는 0.0002 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 질량% 이상이다.

(Co : 0.50 질량% 이하)

Co는 Ni와 마찬가지로 내식성을 향상시키는 원소이나, 다량으로 첨가하면, 강을 경질화해서 연성이 저하되는 원인이 된다. 따라서, Co 함유량은 0.50 질량% 이하로 한다. Co량은, 바람직하게는 0.10 질량% 이하이다. Co에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Co량은, 바람직하게는 0.005 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.01 질량% 이상이다.

(Mo : 0.01 내지 0.50 질량%)

Mo는, 내식성을 향상시키는 원소이며, 내식성이 요구되는 용도에서는 첨가한다. Mo를 0.01 질량% 이상 첨가함으로써, 내식성을 향상시키는 효과가 발현된다. 한편, 과도한 양의 Mo 첨가는 성형성, 특히 연성의 열화를 초래한다. 따라서, 0.01 내지 0.50 질량%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.30 질량%를 상한으로 하는 것이 좋다. 또한, 제조성이나 강도 등을 고려하면, 0.05 내지 0.20 질량%의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.15 질량%이다.

(V, W : 0.50 질량% 이하)

V 및 W는, Ti와 마찬가지로 C와 결합해서 탄화물을 형성한다. V 또는 W의 첨가량을 0.50 질량% 초과로 하면, TiN의 석출을 촉진하여, 강판 표면의 흠집을 유발해 버린다. 따라서, V 또는 W를 첨가하는 경우에는, 각각의 양을 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.10 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 0.05 질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. V, W에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, V량 및 W량의 각각은, 바람직하게는 0.005 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.01 질량% 이상이다.

(Mg : 0.01 질량% 이하)

Mg는, 탈산제로서 첨가되는 성분이다. 그러나 다량으로 첨가하면, MgO로서 석출되어, 제강 시의 노즐 폐색의 원인도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Mg량을 0.01 질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.002 질량% 이하로 한다. Mg에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Mg량은, 바람직하게는 0.0001 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 질량% 이상이다.

(Ca : 0.003 질량% 이하)

Ca는, 탈산제로서 첨가되는 성분이다. 그러나 다량으로 첨가하면, CaO나 CaS로서 석출되어, 녹의 원인도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Ca는 0.003 질량% 이하로 한다. Ca에 의한 효과를 안정되게 얻기 위해서는, Ca량은, 바람직하게는 0.0001 질량% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 질량% 이상이다.

[REM(희토류 금속) : 0.02 질량% 이하]

REM(희토류 금속)은 B와 마찬가지로, 입계 강도를 높이는 원소이며, 펀칭 가공 시의 단부면 성상을 안정화시키지만, 그 작용은 0.02 질량%로 포화한다. 따라서, REM량(희토류 금속의 총량)을 0.02 질량% 이하로 한다. 효과를 발현하기 위해서는 REM량의 하한을 0.002 질량%로 하는 것이 바람직하다. 또한, REM(희토류 원소)은 일반적인 정의에 따라, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2 원소와, 란탄(La)으로부터 루테튬(Lu)까지의 15 원소(란타노이드)의 총칭을 가리킨다. 단독으로 첨가해도 좋고, 혼합물이라도 좋다.

(Ta : 0.50 질량% 이하)

Ta는 고온 강도를 향상시키는 원소이며, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 그러나 과도한 양의 Ta의 첨가는, 상온 연성의 저하나 인성의 저하를 초래하므로, 0.50 질량%를 Ta량의 상한으로 한다. 고온 강도와 연성·인성을 양립시키기 위해서는, Ta량은 0.05 질량% 이상, 0.5 질량% 이하가 바람직하다.

(Sb : 0.001 내지 0.3 질량%)

Sb는 내식성의 향상에 유효하고, 필요에 따라 0.3 질량% 이하의 양으로 첨가해도 좋다. 특히 간극 부식성의 관점에서 Sb량의 하한을 0.001 질량%로 한다. 또한, 제조성이나 비용의 관점에서 Sb량을 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 비용의 면에서 Sb량의 상한은 0.1 질량%가 바람직하다.

(Ga : 0.0002 내지 0.1 질량%)

(Zr : 0.30 질량% 이하)

Zr은, Nb나 Ti 등과 마찬가지로, 탄질화물을 형성해서 Cr 탄질화물의 형성을 억제하고, 내식성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 0.01 질량% 이상으로 첨가한다. 또한, 0.30 질량%를 초과하여 첨가해도 그 효과는 포화되고, 대형 산화물의 형성에 의해 표면 흠집의 원인도 되므로, 0.01 내지 0.30 질량%로 첨가한다. 보다 바람직하게는 0.20 질량% 이하이다. Zr은, Ti, Nb에 비교하면 고가인 원소이므로, 제조 비용을 고려하면, 0.02 질량% 내지 0.05 질량%로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서의 표면 Cu 농도, 페라이트 입경에 대해서 설명한다.

(강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상)

페라이트계 스테인리스 강판의 표면 Cu 농도는, 펀칭 시에 있어서의 공구와의 마찰 계수를 저하시키고, 버어의 발생을 억제함과 함께 공구 마모를 억제하는 중요한 작용을 갖는 것이 발견되었다. 표면에 Cu가 농화하면, 펀칭 공구와 접촉한 때에 공구 선단부에 Cu가 구성인선으로서 존재하고, 공구의 마모를 억제한다. 또한, Cu는 열 전도성이 우수하므로 공구에 축적되는 가공열을 확산시켜, 강판의 온도 상승에 의한 연화가 억제되므로, 단부면의 버어가 작아진다. 이 효과를 발현시키기 위해서는, 적어도 강판 표층의 Cu 농도가 양이온 분율로 환산해서 15% 이상이 되도록 Cu가 농화되어 있을 필요가 있다. 이것을 하회하면, 강판과 공구의 마찰 계수가 상승하여, 버어가 커짐과 함께 공구 마모를 촉진한다. Cu를 제품 표면에 농화시키기 위해서는, 합금 원소로서의 Cu 첨가량은 많은 쪽이 좋다. 0.5% 이상의 양으로 Cu를 함유함으로써, 표면의 Cu 농도가 15% 이상이 되도록 Cu가 농화하는 경향이 얻어졌다. 그러나 제조 조건에 따라 표면의 Cu 농도가 15% 미만이 되는 경우가 확인되었다. 이로 인해, Cu와 공존하기 쉬운 Sn을 첨가함으로써, 표면에의 Cu의 농화를 안정시킨다. 표면의 Cu 농도를 안정되게 15% 이상으로 하기 위해서는, 0.001% 이상의 Sn의 첨가가 필요하다.

도 4는, 표층의 Cu 농도와 20회째의 버어 높이의 관계를 도시하는 도면이다. 표층의 Cu 농도가 15%를 초과하면 버어 높이는 안정되고, 20회째의 버어 높이가 50㎛ 이하로 되어 있다. 도 4에 있어서, 표면 Cu 농도가 15% 이상이라도 버어 높이가 50㎛를 초과하는 경우가 있고, 이어서 보충한다. 도면 중의 검정색 동그라미 플롯점은, 페라이트 입경이 30㎛ 이하이지만 표면 경도가 140 미만 또는 180 초과인 예를 나타낸다. 백색 삼각의 플롯점은, 입경이 30㎛ 초과인 예를 나타낸다. 이들은, 본 실시 형태의 성분 조성의 강(제2 실시예의 강 2-1 및 2-7)에 대해서, 본 실시 형태의 제조 방법에 준해서 제조할 때에, 냉연판의 열처리 조건을 변화해서 제조한 예이다. 가공 열처리 조건으로 페라이트 입경을 30㎛ 이하로 제어하고, 또한 표면 경도를 140 내지 180으로 제어하고, 냉연판의 열처리 분위기와 산 세정의 조건을 조합한 조건으로 강재 표면의 Cu 농도를 변화시켰다. 그 결과, 강판 표면의 Cu 농도가 15% 이상이 되면, 안정적으로 버어 높이를 50㎛ 이하로 할 수 있다.

(페라이트 입경 : 30㎛ 이하)

도 5는, 페라이트 입경과 20회째의 버어 높이의 관계를 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서, 백색 삼각의 플롯점은 강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상이지만, 표면 경도가 140 미만 또는 180 초과의 예이다. 검정색 동그라미의 플롯점은 Cu 농도가 15% 미만인 예이다. 이들은, 본 실시 형태의 성분 조성의 강(실시예의 강 1 및 7)을 본 실시 형태의 제조 방법에 준해서 제조할 때에, 열연판 및 냉연판 어닐링의 조건을 변화해서 제조한 예이다. 냉연판 어닐링의 분위기와 산 세정 조건의 조합 조건으로 강재 표면의 Cu 농도를 15% 이상으로 제어하고, 또한 표면 경도를 140 내지 180으로 제어하고, 냉연판의 어닐링의 냉각 속도 조건으로 페라이트 입경을 변화시켰다. 강판 표면의 Cu 농도가 15% 이상인 경우에는, 20회째의 버어 높이는 대략 페라이트 입경에 의해 제어 가능하고, 입경이 작을수록, 버어 높이가 작아져 있다. 또한, 표층 Cu 농도가 낮은 경우에는, 입경이 작아도 20회째의 버어 높이가 높아져 있다.

(표면 경도 140 내지 180)

표면 경도는, 펀칭 가공에 있어서의 변형과 공구 수명에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 경도가 높으면, 변형되기 어려워지지만 물러지고, 전단파면과 연성 파면의 비율이 변화된다. 연성 파면이 발생하기 어려워지므로, 버어 높이를 저감하기 위해서는 유효하지만, 공구 수명은 현저하게 저하된다. 따라서, 표면 경도의 상한을 180으로 하였다. 한편, 표면 경도가 낮은 경우에는, 늘어짐이 발생하기 쉽고, 늘어짐에 수반하는 변형이 버어 높이를 증가시킨다. 특히, 표면 경도가 낮은 경우에, 버어 높이의 증대가 현저하므로, 표면 경도가 기준이 된다. 또한, 결정 입경과 표면 경도에는 상관 관계가 있고, 표면 경도를 저하시키기 위해서는, 결정립의 입자 조대화가 유효한 수단이다.

결정 입경 30㎛ 이하를 안정되게 충족하기 위해서, 표면 경도를 140 이상으로 한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 표면 경도는 비커스 경도이다.

본 실시 형태의 제조 방법은, 이하에 기술한 바와 같이, 열간 압연 후에 비교적 저온에서 권취하고, 비교적 저온에서 열연판 어닐링을 행함과 함께, 최종 어닐링 후의 냉각 속도를 높게 한다. 이에 의해, ε-Cu의 석출을 피해서 고용 Cu를 확보함과 함께, 결정 입경과 재료의 경도를 제어한다. 본 실시 형태의 제조 방법에 의해, 강판 표면에 Cu를 적절하게 농화시키고, 또한 페라이트 입경을 미세화해서 30㎛ 이하로 하는 것이 가능하다. 이하에 제조 프로세스마다 설명한다.

계속되는, 열간 압연은, 이하의 조건으로 행할 필요가 있다.

(슬래브 가열 온도 : 1100℃ 이상)

열간 압연에 앞선 슬래브의 가열 온도는, 1100℃ 이상으로 할 필요가 있다. 슬래브의 가열 온도가 1100℃ 미만에서는, 열간 압연 조직이 열연판에 잔류하기 쉬워진다. 이에 의해 페라이트 입자가 압연 방향으로 신전하기 쉬워져, 버어를 크게 한다.

(마무리 압연 시의 압연율 : 80 내지 90%)

열간 압연에 있어서의 마무리 압연율은 80 내지 90%의 범위로 할 필요가 있다. 압연율이 80% 미만에서는, 주조 조직을 완전히 분쇄할 수 없다. 이로 인해, 최종 제품의 표면 특성에는, 조대 응고 조직에 기인한 리징 등의 문제가 발생해 버린다. 또한, 압연율이 90%를 초과하면, 판단부의 온도 저하가 현저해, 스캡이나 에지균열 등의 과제가 발생할 가능성이 높아진다.

(마무리 압연의 종료 온도 : 900℃ 이상)

열간 압연에 있어서의 마무리 압연 종료 온도는, 900℃ 이상으로 할 필요가 있다. 마무리 압연의 종료 온도가 900℃ 미만인 경우, 열간 압연 중에 재료가 재결정화되기 어려워져, 결과적으로 페라이트 입자가 신전하기 쉬워진다. 신전한 페라이트 입자는, 조대 입자를 포함하는 혼립 조직의 원인이 되어, 경도가 불안정해지기 쉬워지므로, 엄격한 관리가 필요하다.

(권취 온도 : 400 내지 500℃)

열간 압연 후의 권취 온도는, 열연판 중의 입계 편석이나 석출물의 제어에 중요하며, 500℃ 이하의 범위로 할 필요가 있다. 본 발명 강의 Cu량에서는, 권취 온도가 500℃를 초과하면, Cu가 ε-Cu상으로서 석출되기 시작한다. 표면에의 Cu 농화에 유효한 고용 Cu량을 확보하기 위해서, 석출량은 가능한 한 적은 쪽이 좋다. 한편, 권취 온도가 400℃ 미만에서는, Cu나 Sn을 고용하는 영향에 의해, 강판의 경도 상승이 현저하고, 권취 시의 권취 형상의 불량 스크레치의 원인이 된다. 권취 온도는, 바람직하게는 450 내지 500℃의 범위이다.

상기와 같이 하여 얻은 열연판에 대하여, 열연판 어닐링, 산 세정 및 냉간 압연을 실시한다. 그 후, 재결정시키기 위한 최종 어닐링을 실시한다. 이때의 열연판의 어닐링 온도와 최종 어닐링 온도는 하기의 범위로 한다.

(열연판의 어닐링 온도 : 850 내지 950℃)

열연판의 어닐링 온도는, 850 내지 950℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 열연판의 어닐링 온도가 850℃ 미만에서는, 열연판의 재결정이 불충분해서 페라이트 입자가 신전화한다. 어닐링 온도가 850℃ 이상이 되면 ε-Cu상이 용해되어, 냉연판의 최종 어닐링 후에 표면에 농화하는 Cu량을 확보할 수 있다. 한편, 어닐링 온도가 950℃를 초과하면, 페라이트 입자의 조대화가 촉진되어, 제품의 페라이트 입자를 조대화시켜 버린다. 이로 인해, 950℃ 이하로 할 필요가 있다.

(최종 어닐링 온도 : 850 내지 950℃ 이하)

냉간 압연 후의 최종 어닐링 온도는, 850℃ 이상으로 한다. 최종 어닐링 온도가 850℃ 미만인 경우, 압연 방향으로 신전한 냉간 압연 조직이 잔류하기 쉬워져, 버어가 커진다. 또한, ε-Cu상의 석출이 시작되어, 고용 Cu량이 불충분해지고, 표면의 Cu 농도가 낮아진다. 한편, 최종 어닐링 온도가 950℃를 초과하면, 페라이트 입자의 조대화가 진행되어, 페라이트 입경이 30㎛를 초과해 버린다. 바람직한 최종 어닐링 온도는 880 내지 920℃의 범위이다.

(최종 어닐링의 분위기 : 산소 농도 1% 이상)

또한, 강판 표면의 산화 상태가 제품 표면의 Cu 농도에 영향을 미치므로, 최종 어닐링 시의 분위기 중의 산소 농도는 1% 이상으로 한다. Cr 산화물과 함께, Mn 산화물이나 Fe 산화물에 의해 스케일이 형성되면, 표층 근방에서 산화물을 형성하는 원소가 적어진다. 이로 인해, 상대비로서 Cu량이 많아진다. 일반적으로, 디스케일에서는, 산액에 의해 산화 스케일과 함께 강판 모지를 용해하므로, 최종 어닐링 시에 확산에 의해 표면에 농화한 Cu와 함께 표면의 농화가 촉진된다. 또한, 최종 어닐링은 대기 중에서 행해도 상관없다. 즉, 대기 중의 산소 농도(약 21%)를 분위기에 있어서의 산소 농도가 상한으로 하면 좋다.

(500℃까지의 냉각 속도 : 50℃/s 이상)

Cu는, 최종 어닐링 후의 냉각 시에 ε-Cu상으로서 석출한다. 일단, ε-Cu상이 석출되면, 그 후의 공정에서 재용해되는 일은 없다. 또한, 미세 분산하면, 경도의 상승을 초래해 버린다. 표층에 Cu를 농화시켜, 경도의 상승을 억제하기 위해서는, 석출 상태를 제어할 필요가 있다. 이를 위해서는, 500℃까지의 온도 범위에 있어서, 50℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각할 필요가 있다. 냉각 속도가 크면, 석출 거동은 억제 가능하지만, 형상 불량 등이 일어나기 쉬운 과제가 있다. 따라서, 냉각 속도는, 바람직하게는 55 내지 65℃/s의 범위이다.

실시예

(제1 실시예)

이하, 제1 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판에 상당하는 실시예를 이하에 나타낸다.

표 1A 및 표 1B에 나타낸 성분 조성을 갖는 성분 No.1-1 내지 1-38의 강을 용제하고, 강괴로 하였다. 계속해서, 표 2A, 표 2B, 표 2D에 나타낸 조건으로 열간 압연하고, 판 두께가 4㎜인 열연판으로 하였다. 이 열연판에 대하여 890℃의 연속 어닐링으로 열연판 어닐링을 실시하였다. 산 세정 후, 냉간 압연해서 판 두께가 1㎜인 냉연판으로 하였다.

계속해서, 상기 냉연판을, 표 2A, 표 2B, 표 2D에 나타낸 온도로 최종 어닐링, 냉연 어닐링판으로 하였다. 상기와 같이 하여 얻은 냉연 어닐링판에 대해서, 다음의 시험에 제공하였다.

(펀칭성의 평가)

상기 냉연 어닐링판을, 클리어런스 10%, 12㎜ø의 구멍을 펀칭 가공하고, 전단면의 버어의 높이를 측정하였다. 이 펀칭 시험을 반복하고, 연속해서 50회 펀칭 후의 버어 높이를 측정하였다. 연속 펀칭 시의 버어 높이는, 펀칭 가공 초기의 공구와의 접촉에 의존한다. 이로 인해, 20 내지 30회의 가공으로 큰 버어가 발생하지 않으면, 안정된 버어 높이가 유지되는 것이 판명되었다. 따라서, 생산성을 손상시키지 않는 지표로서 20회째의 버어 높이로 펀칭성을 평가하였다. 또한, 1회째의 버어 높이도 평가 항목으로 하였다.

(페라이트 결정 입경의 측정)

상기 냉연 어닐링판의 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면에 있어서, 판 두께의 중앙부를 경면 연마하고, 왕수로 부식되어서 조직을 드러냈다. JIS G0552에 규정된 절단법으로, 페라이트 입자의 ASTM 공칭 입경을 측정하였다. 입경의 측정은, 이하의 순서로 행하였다. 실제 길이가 800㎛인 선분을, 사진 상에 판 두께 방향으로 5개 긋고, 압연 방향으로 5개 그었다. 이들 선분과 페라이트 입계의 교점을 세었다. 이 교점의 수로, 판 두께 방향의 선분 합계 길이를 나누고, 판 두께 방향의 페라이트 입계로 절단된 선분의 평균 길이를 구하였다. 마찬가지로 하여, 압연 방향의 절단된 선분의 평균 길이도 구하였다. 이들을 다시 평균한 값에 1.13을 곱해서 ASTM 공칭 입경을 얻었다.

(강판 표면의 Cu 농도의 측정)

상기 냉연 어닐링판으로부터 일변의 크기가 20㎜인 정사각형의 시험편을 잘라냈다. 리가쿠제 Spectruma GDA750/글로우 방전 발광 분광 분석 장치(GDS)를 사용하여, 분석 직경 : 4㎜, 측정 피치 : 2.5㎜/분, 분석 시간 : 20초의 조건으로, 표면으로부터 Ar 스퍼터하면서 깊이 방향의 Cu 농도를 연속해서 측정하였다. 측정 결과로부터, 양이온 원소를 추출하고, 양이온 원소의 양을 존재 비율로 환산하고, 최표층으로부터 내부에 있어서의 농도 프로파일을 구하였다. 구한 프로파일로부터, 최표층으로부터 5㎚ 부분의 Cu 농도를 표면 Cu 농도로 하였다. 도 3은, 표층 Cu 농도의 측정예를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 표층 근방에서 Cu가 현저하게 농화되어 있는 것을 알 수 있다.

상기 측정 결과를, 표 2C 및 표 2E 중에 나타냈다. 표 1A, 표 1B, 표 2A 내지 표 2E로부터, 이하의 것을 알 수 있다.

시험 No.1-1 내지 1-30의 강판에 있어서, 성분 범위가 실시 형태의 조성에 관한 조건을 만족하고 있지만, 다른 조건을 만족하고 있지 않은 강판(시험 No.1-6, 1-7, 1-10, 1-14, 1-15, 1-17, 1-22, 1-24, 1-25, 1-27, 1-29, 1-30)에서는, 펀칭 시험 시의 버어 높이가 50㎛를 초과하거나, 또는 20회째의 버어 높이가 50㎛를 초과하고 있었다.

시험 No.1-1 내지 1-5, 1-8, 1-9, 1-11 내지 1-13, 1-16, 1-18 내지 1-21, 1-23, 1-26, 1-28, 1-30-1, 1-30-2의 강판은, 모든 조건이 본 실시 형태의 범위를 충족하고 있으며, 펀칭 시험 초기의 버어 높이, 20회째의 버어 높이가 모두 50㎛ 이하로 양호하였다.

시험 No.1-31 내지 1-51의 강판은, 성분이 본 실시 형태의 범위를 만족하고 있지 않으므로, 20회째의 버어 높이가 커져 있었다.

시험 No.1-6, 1-7, 1-14, 1-17, 1-24에서는, 본 실시 형태의 범위를 충족하는 성분으로 열간 압연 조건을 변화시키고 있다.

시험 No.1-6에서는, 열간 압연 시의 압연 종료 온도가 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있었다. 이로 인해, 페라이트 입경이 30㎛를 초과하고 있고, 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-14에서는, 열간 압연에 있어서, 압연 종료 온도가 낮고, 권취 온도가 높아, 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있었다. 이로 인해, 표층의 Cu 농도가 낮고, 게다가 페라이트 입경도 커져 있으며, 펀칭 시험 초기의 버어 높이와 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-7, 1-17에서는, 열간 압연의 권취 온도가 높아, 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있었다. 이로 인해, 강판 표층의 Cu 농도가 낮아져 있으며, 펀칭 시험 초기의 버어 높이와 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-24에서는, 압연 종료 온도가 낮고, 냉연판의 최종 어닐링 온도가 높아 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있었다. 이로 인해, 페라이트 입경도 커져 있고, 펀칭 시험 초기의 버어 높이는 낮으나, 20회째의 펀칭 시험에서는 버어 높이가 높아졌다.

시험 No.1-10, 1-30은, 성분 조성이 본 실시 형태에 적합한 강의 열연판의 어닐링 온도를 변화시킨 예이다.

시험 No.1-10에서는, 열연판의 어닐링 온도가 낮고, 표층의 Cu 농도도 낮다. 이로 인해, 펀칭 시험 초기의 버어 높이 및 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-30에서는, 열연판의 어닐링 온도가 높기 때문에, 표면 Cu 농도가 15% 미만이 되었다. 이로 인해, 펀칭 시험 초기의 버어 높이 및 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-22, 1-25는, 성분 조성이 본 실시 형태에 적합한 강의 냉연판 최종 어닐링 온도를 변화시킨 예이다.

시험 No.1-22에서는, 최종 어닐링 온도가 낮고, 표층의 Cu 농도도 낮다. 이로 인해, 펀칭 시험 초기의 버어 높이 및 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-25에서는, 최종 어닐링 온도가 높기 때문에, 페라이트 입자가 조대하게 입성장하였다. 이로 인해, 20회째의 버어 높이가 커졌다.

시험 No.1-27은, 성분 조성이 본 실시 형태에 적합한 강의 최종 어닐링 시의 냉각 속도를 변화시킨 예이다. 시험 No.1-27에서는, 냉각 속도가 느리기 때문에, Cu가 석출되었다. 이로 인해, 표층의 Cu 농도가 낮아졌다. 또한 어닐링 온도가 높았던 영향으로 페라이트 입경이 커졌다. 그 결과, 펀칭 시험 초기의 버어 높이 및 20회째의 버어 높이가 모두 커졌다.

시험 No.1-29는, 성분 조성이 본 실시 형태에 적합한 강의 최종 어닐링 시의 산소 농도를 변화시킨 예이다. 시험 No.1-29에서는, 최종 어닐링 시의 산소 농도가 낮기 때문에, 산화 스케일이 얇고 Cr 산화물이 주체였다. 이로 인해, 표층 부근의 원소 변화가 근소해, Cu 농화가 적어졌다. 따라서, 펀칭 시험 초기의 버어 높이 및 20회째의 버어 높이가 커졌다.

[표 1A]

[표 1B]

[표 2A]

[표 2B]

[표 2C]

[표 2D]

[표 2E]

(제2 실시예)

이하, 제2 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판에 상당하는 실시예를 이하에 나타낸다.

표 3A 및 표 3B에 나타낸 성분 조성을 갖는 성분 No.2-1 내지 2-36의 강을 용제하고, 강괴로 하였다. 계속해서, 표 4A, 표 4B, 표 4D에 나타낸 조건으로 열간 압연하고, 판 두께가 4㎜인 열연판으로 하였다. 이 열연판에 대하여 연속 어닐링으로 열연판 어닐링을 실시하였다. 산 세정 후, 냉간 압연해서 판 두께가 1㎜인 냉연판으로 하였다.

계속해서, 상기 냉연판을, 표 4A, 표 4B, 표 4D에 나타낸 조건으로 최종 어닐링하고, 냉연 어닐링판으로 하였다. 상기와 같이 하여 얻은 냉연 어닐링판에 대해서, 다음의 시험에 제공하였다.

(1) 펀칭성의 평가

상기 냉연 어닐링판을, 클리어런스 10%, 12㎜ø의 구멍을 펀칭 가공하고, 전단면의 버어의 높이를 측정하였다. 이 펀칭 시험을 반복하고, 연속해서 20회 펀칭 후의 버어 높이를 측정하였다. 연속 펀칭 시의 버어 높이는, 펀칭 가공 초기의 공구와의 접촉에 의존한다. 이로 인해, 20 내지 30회의 가공으로 큰 버어가 발생하지 않으면, 안정된 버어 높이가 유지된다. 따라서, 생산성을 손상시키지 않는 지표로서 20회째의 버어 높이를 측정하였다.

(2) 페라이트 결정 입경의 측정

상기 냉연 어닐링판의 압연 방향에 평행한 판 두께 단면에 있어서, 판 두께의 중앙부를 경면 연마하고, 왕수로 부식되어서 조직을 드러내었다. JIS G0552에 규정된 절단법으로, 페라이트 입자의 ASTM 공칭 입경을 측정하였다. 입경의 측정은, 이하의 순서로 행하였다. 실제 길이가 800㎛인 선분을, 사진 상에, 판 두께 방향으로 5개 긋고, 압연 방향으로 5개 그었다. 이들 선분과 페라이트 입계의 교점을 세었다. 이 교점의 수로, 판 두께 방향의 선분 합계 길이를 나누고, 판 두께 방향의 페라이트 입계로 절단된 선분의 평균 길이를 구하였다. 마찬가지로 하여, 압연 방향의 절단된 선분의 평균 길이도 구하였다. 이들을 다시 평균한 값에 1.13을 곱해서 ASTM 공칭 입경을 얻었다.

(3) 표면 경도의 측정

냉연 어닐링판의 표면을 #600으로 연마하고, 비커스 경도계를 사용해서 JIS Z 2244에 규정된 방법으로 표면 경도를 측정하였다. 측정 시의 시험력은 9.807N이며, 5점 측정해서 그 평균값을 표면 경도로 하였다.

(4) 강판 표면의 Cu 농도의 양이온 분율의 측정

상기 냉연 어닐링판으로부터 일변의 크기가 20㎜인 정사각형의 시험편을 잘라냈다. 리가쿠제 Spectruma GDA750/ 글로우 방전 발광 분광 분석 장치(GDS)를 사용하여, 분석 직경 : 4㎜, 측정 피치 : 2.5㎜/min, 분석 시간 : 20sec의 조건으로, 표면으로부터 Ar 스퍼터하면서 깊이 방향의 Cu 농도를 연속해서 측정하였다. 측정 결과로부터, 양이온 원소를 추출하고, 양이온 원소의 양을 존재 비율로 환산하고, 최표층으로부터 내부에 있어서의 농도 프로파일을 구하였다. 구한 프로파일로부터, 최표층으로부터 5㎚ 부분의 Cu 농도를 표면 Cu 농도라 가정하였다. 도 6은, 표층 Cu 농도의 측정예를 도시하는 도면이다. 표층 근방에서 Cu가 현저하게 농화되어 있는 것을 알 수 있다.

상기 측정 결과를, 표 4C 및 표 4E 중에 나타냈다. 표 3A, 표 3B, 표 4A 내지 표 4E로부터, 이하의 것을 알 수 있다.

시험 No.2-1 내지 2-25의 강판에 있어서, 성분 범위가 본 실시 형태의 조성에 관한 조건을 만족하고 있지만, 다른 조건을 만족하고 있지 않은 강판에서는, 펀칭 시험 20회째의 버어 높이가 50㎛를 초과하고 있다. 시험 No.2-1, 2-5 내지 2-8, 2-10, 2-11, 2-13 내지 2-15, 2-17 내지 2-19, 2-22, 2-24의 강판은, 모든 조건이 본 실시 형태의 범위를 충족하고 있어, 버어 높이는 50㎛ 이하로 양호하다.

시험 No.2-2, 2-9, 2-12, 2-16, 2-20에서는, 본 실시 형태의 범위를 충족하는 성분으로 열간 압연 조건을 변화시키고 있다.

시험 No.2-2, 2-9에서는, 열간 압연 시의 마무리 압연율이 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있으므로, 버어가 크다.

시험 No.2-12에서는, 열간 압연에 있어서, 압연 종료 온도가 낮고, 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있다. 이로 인해, 표층의 Cu 농도가 낮아져 있으며, 버어 높이가 커져 있다.

시험 No.2-16, 2-20에서는, 열간 압연의 권취 온도가 본 실시 형태의 범위를 벗어나 있다. 이로 인해, 시험 No.2-16에서는, 강판 표층의 Cu 농도가 낮아지고, 시험 No.2-20에서는, 페라이트 입경이 30㎛를 초과하고 있다. 양쪽 모두 버어 높이가 커져 있다.

시험 No.2-3, 2-4, 2-21, 2-23은, 성분 조성이 본 실시 형태에 적합한 강의 냉연판 어닐링의 조건을 변화시킨 예이다.

시험 No.2-3에서는, 냉연판 어닐링 후의 냉각 속도가 느리기 때문에, 페라이트 입자가 조대하게 입성장하고, 또한 ε-Cu상이 석출되었다. 이로 인해, 표층의 Cu 농도가 저하되어 있으며, 20회째의 버어가 크다.

시험 No.2-4에서는, 어닐링 온도가 낮다. 이로 인해, 표층의 Cu 농도 및 페라이트 입경은 실시 형태의 범위를 충족하고 있지만, 표면 경도가 높다. 이로 인해, 버어가 크다.

시험 No.2-21에서는, 냉연판 어닐링 후의 냉각 속도가 느리고, ε-Cu상이 석출되었다. 이로 인해, 표층의 Cu 농도가 저하되어 20회째의 버어가 크다.

시험 No.2-23에서는, 냉연판의 최종 어닐링 온도가 높기 때문에, 표면 경도가 저하되고, 20회째의 버어가 크다.

시험 No.2-25는, 성분 조성이 본 실시 형태에 적합한 강의 최종 어닐링 시의 산소 농도를 변화시킨 예이다. 산소 농도가 낮기 때문에 산화 스케일이 얇고 Cr 산화물이 주체였다. 이로 인해, 표층 부근의 원소 변화가 근소해, Cu 농화가 적어져 있다. 따라서, 버어가 커져 있다.

시험 No.2-26 내지 2-46의 강판은, 성분이 본 실시 형태의 범위를 만족하고 있지 않으므로, 버어 높이가 크다.

[표 3A]

[표 3B]

[표 4A]

[표 4B]

[표 4C]

[표 4D]

[표 4E]

제1 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 내식성이 우수하고, 또한 펀칭 가공 시의 버어를 작게 할 수 있다. 이로 인해, 제1 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 주방, 가정용 전기기기, 기물, 컨테이너, 의료 기구, 저수기의 분야에 적용할 수 있다.

제2 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 내식성이 우수하고, 또한 펀칭 가공 시의 버어를 작게 할 수 있다. 이로 인해, 제2 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 의료 기구나 건축 철물의 분야에 적용할 수 있다.

Claims

C : O 질량% 초과 0.020 질량% 이하, Si : O 질량% 초과 0.80 질량% 이하, Mn : O 질량% 초과 1.0 질량% 이하, P : 0.010 내지 0.035 질량%, S : O 질량% 초과 0.005 질량% 이하, Al : O 질량% 초과 0.50 질량% 이하, N : O 질량% 초과 0.020 질량% 이하, Cr : 15.6 내지 17.5 질량%, Cu : 0.50 내지 2.00 질량%, Sn : 0.001 내지 0.1 질량%를 함유하고,
또한, Ti : 0.05 내지 0.30 질량% 이하, Nb : 0.05 내지 0.40 질량% 및 Ni : 0.05 내지 0.50 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 함유하고,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하고,
강판 표면의 Cu 농도가 양이온 분율로 15% 이상이며, 페라이트 입경이 30㎛ 이하이고, 표면 경도가 140 내지 180인, 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
제1항에 있어서, 또한 질량%로, Mo : 0.01 내지 0.50 질량%, B : 0.001 질량% 이하, V : 0.50 질량% 이하, W : 0.50 질량% 이하, Co : 0.50 질량% 이하, Mg : 0.01 질량% 이하, Ca : 0.003 질량% 이하, Zr : 0.30 질량% 이하, REM(희토류 금속) : 0.02 질량% 이하, Ta : 0.50 질량% 이하, Sb : 0.001 내지 0.3 질량% 및 Ga : 0.0002 내지 0.1 질량%로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 강의 슬래브를 1100℃ 이상으로 가열하고, 계속해서 마무리 압연 시의 압연율이 80 내지 90%, 종료 온도가 900℃ 이상인 조건으로 열간 압연을 행하고, 400 내지 500℃에서 권취 열연판을 얻고, 계속해서, 상기 열연판을 어닐링하고, 산 세정하고, 냉간 압연 하고, 계속해서 850℃ 내지 950℃의 온도에서 또한 산소 농도 1% 이상의 분위기에서 최종 어닐링하고, 그 후 500℃까지의 온도 범위에 있어서의 냉각 속도를 50℃/s 이상으로 하는 냉각을 행하는, 펀칭 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.