TWI718712B - 肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供：具有充分耐蝕性，且對厚壁凸緣施行沖孔加工時不會產生龜裂，能獲得既定尺寸精度，具有優異沖孔加工性的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板及其製造方法。
本發明的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，係依質量%計，包含有：C：0.001~0.020%、Si：0.05~1.00%、Mn：0.05~1.00%、P：0.04%以下、S：0.01%以下、Al：0.01~0.10%、Cr：10.0~20.0%、Ni：0.50~2.00%、Ti：0.10~0.40%、N：0.001~0.020%，其餘則由Fe及不可避免的雜質構成的成分組成，且金屬組織係平均結晶粒徑5~20μm的肥粒鐵單相組織。
Description
本發明係關於適用於凸緣等且合適之加工性優異的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板及其製造方法。
近年，為削減溫室效應氣體CO2排放量，正朝強化汽車排放氣體相關法規管制的方向進展。為削減汽車排放氣體中的CO2排放量，提升燃油經濟性係屬有效作法，因而針對引擎的燃燒溫度高溫化進行檢討。
引擎所產生的排放氣體係經由排放氣體再循環(Exhaust Gas Recirculation，EGR)系統、消音器等排氣系統零件被排放至大氣中。此種汽車排氣系統的各零件，為防止氣體漏洩而經由凸緣螺鎖。適用於排氣系統零件的凸緣必須具有當作螺鎖零件用的充分尺寸精度。
習知，此種厚壁的凸緣係使用普通鋼。但是，近年因為針對汽車要求更進一步的改善燃油經濟性，因而朝引擎燃燒溫度與來自引擎排放氣體之更高溫化進展。隨此現象，針對凸緣要求習知以上的高溫強度與耐蝕性。就從此種背景，近年朝具有較普通鋼之高溫強度與耐蝕性更優異的不鏽鋼，特別係熱膨脹率較小、不易產生熱應力的高強度肥粒鐵系不鏽鋼鋼板[例如：ASTM A240/240M-S40975(11質量%Cr-Ti-Ni鋼)]板厚較厚者(例如板厚達
5mm以上)的適用發展。
但是，排氣系統所使用的凸緣，因為板厚較厚(大多達5mm以上)，在製造凸緣時的沖孔加工時會產生龜裂，會有導致無法適當製造凸緣零件的課題，強烈尋求沖孔加工性優異的厚壁肥粒鐵系不鏽鋼鋼板。
針對此種市場要求，例如專利文獻1所揭示的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋鋼板，係依質量%計含有：C：0.015%以下、Si：0.01~0.4%、Mn：0.01~0.8%、P：0.04%以下、S：0.01%以下、Cr：14.0~未滿18.0%、Ni：0.05~1%、Nb：0.3~0.6%、Ti：0.05%以下、N：0.020%以下、Al：0.10%以下、B：0.0002~0.0020%，其餘係Fe及不可避免的雜質；其中，Nb、C及N的含量係滿足Nb/(C+N)≧16，0℃下比衝擊值係10J/cm2以上，板厚係5.0~9.0mm。
專利文獻1：國際公開第2014/157576號
本發明者等使用專利文獻1所揭示的手法，嘗試製作具有以ASTM A240/240M-S40975為基準之鋼成分的板厚10mm之肥粒鐵系不鏽鋼鋼板，並利用間隙10%沖孔加工製作具有20mm
孔的凸緣。結果，雖均不因沖孔產生龜裂，但凸緣外周尺寸及/或中心孔尺寸有超過零件容許公差的情況，得知就厚壁凸緣的適用尚嫌不足。
本發明為解決此項課題，目的在於提供：具有充分耐蝕性，且對厚壁凸緣施行沖孔加工時不會產生龜裂，能獲得既定尺寸精度，具有優異沖孔加工性的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板及其製造方法。
本發明者等為解決上述課題而進行詳細檢討。結果發現為能在沖孔加工時不會產生龜裂地獲得既定尺寸精度，則將鋼板的金屬組織設為肥粒鐵單相組織，且將平均結晶粒徑控制於5~20μm範圍即可。
所以，發現藉由對適當成分的肥粒鐵系不鏽鋼施行熱軋，再對所獲得之熱軋鋼板，依成為肥粒鐵單相區域的適當條件(具體係600℃以上且未滿750℃保持1分鐘~24小時)施行熱軋板退火，便可將金屬組織設為肥粒鐵單相，且將平均結晶粒徑控制於5~20μm範圍。
本發明係根據以上發現而完成，主旨如下。
[1]一種肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，係依質量%計，包含有：C：0.001~0.020%、Si：0.05~1.00%、Mn：0.05~1.00%、P：0.04%以下、S：0.01%以下、Al：0.01~0.10%、Cr：10.0~20.0%、Ni：0.50~2.00%、Ti：0.10~0.40%、N：0.001~0.020%，其餘則由Fe及不可避免的雜質構成的成分組成，且金屬組織係平均結晶粒徑5~20μm的肥粒鐵單相組織。
[2]如上述[1]所記載的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，其中，依質量%計，更進一步包含有自：Cu：0.01~1.00%、Mo：0.01~2.00%、W：0.01~0.20%、Co：0.01~0.20%中選擇1種或2種以上。
[3]如上述[1]或[2]所記載的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，其中，依質量%計，更進一步包含有自：V：0.01~0.20%、Nb：0.01~0.10%、Zr：0.01~0.20%、REM：0.001~0.100%、B：0.0002~0.0025%、Mg：0.0005~0.0030%、Ca：0.0003~0.0030%中選擇1種或2種以上。
[4]一種肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板之製造方法，係上述[1]~[3]中任一項所記載之肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板的製造方法，對由熱軋步驟所獲得的熱軋鋼板施行600℃以上且未滿750℃保持1分鐘~24小時的熱軋板退火。
根據本發明可獲得具有充分耐蝕性，且具有優異沖孔加工性的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板。
另外，本發明中所謂「充分耐蝕性」係指針對表面經利用#600剛砂紙施行拋光後，再將端面部密封的鋼板，施行JIS H 8502所規定的鹽水噴霧循環測試合計施行5循環時，鋼板表面的生鏽面積率(=生鏽面積/鋼板總面積×100[%])在25%以下，上述測試為將鹽水噴霧(5質量%NaCl、35℃、噴霧2hr)→乾燥(60℃、4hr、相對濕度40%)→濕潤(50℃、2hr、相對濕度≧95%)設為1循環的測試。
再者，沖孔加工性的評價係首先從熱軋退火鋼板採集100mm×100mm測試片後，依在該測試片中央處形成
20mm(公差±0.1mm)孔的方式，使用設有具直徑20mm削薄用圓柱刀之上模(衝壓)、與具直徑20mm以上之孔之下模(模具)的曲柄式壓機，利用沖孔加工製作5片測試片。另外，沖孔加工係依上模與下模間隙成為10%的方式，藉由配合測試片板厚而選擇下模的孔之直徑進行。此處，上述間隙(C)[%]、模具的孔直徑(模具內徑)(Dd)[mm]、及衝壓
直徑(Dp)[mm]，包括板厚(t)[mm]在內，可依下式(1)之關係表示。
C=(Dd-Dp)÷(2×t)×100‧‧‧式(1)
本發明中所謂「優異沖孔加工性」係指針對依此獲得的測試片，進行測試片外觀的目視觀察、與利用數位卡尺測定測試片中央處孔徑時，沒有出現龜裂，經沖孔加工後的孔徑係5片測試片均在19.9~20.1mm之範圍內。
以下，針對本發明實施形態進行說明。
本發明的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，係依質量%計，具有含：C：0.001~0.020%、Si：0.05~1.00%、Mn：0.05~1.00%、P：0.04%以下、S：0.01%以下、Al：0.01~0.10%、Cr：10.0~20.0%、Ni：0.50~2.00%、Ti：0.10~0.40%、N：0.001~0.020%，其餘則由Fe及不可避免的雜質構成的成分組成，且金屬組織係平均結晶粒徑5~20μm之肥粒鐵單相組織的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板。
以下，針對本發明進行詳細說明。
本發明者等，使用根據ASTM A240/240M-S40975(成分組成依質量%計，含有：C≦0.03%、Si≦1.00%、Mn≦1.00%、P≦0.040%、S≦0.030%、Cr：10.5~11.7%、Ni：0.50~1.00%、N≦0.03%、Ti：6×(C+N)~0.74%，其餘由Fe及不可避免的雜質構成)的板厚10mm之各種肥粒鐵系不鏽鋼鋼板，利用間隙10%之沖孔加工製作具20mm
之孔的凸緣。結果，發現雖均未因沖孔產生龜裂，但凸緣外周尺寸及/或中心孔尺寸有超過零件容許公差的情況。
再者，本發明者等針對沖孔加工時的尺寸精度會因鋼板出現大幅差異的原因進行詳細檢討。結果發現當提供進行沖孔加工的鋼板會有平均結晶粒徑未滿5μm時，具有沖孔加工後的零件尺寸將小於容許公差，以及若鋼板平均結晶粒徑超過20μm時，沖孔加工後的零件尺寸將大於容許公差的傾向。由此現象，本發明者等針對在沖孔加工時無法穩定獲得充分尺寸精度的原因，得知係因平均結晶粒徑過小時，因為鋼板過於硬質，因而在沖孔加工時的剪切面比率變小；以及平均結晶粒徑過大時，在沖孔加工時會產生較大滴垂或毛邊的原因所致。
緣是，本發明者等針對獲得金屬組織成為平均結晶粒徑5~20μm肥粒鐵單相組織之肥粒鐵系不鏽鋼鋼板的手法，從鋼成分、熱軋手法、以及熱軋板退火手法的觀點進行深入鑽研。結果，發現藉由將鋼成分(特別係Cr與Ni的含量)控制於適當範圍內，使在熱軋步驟中生成沃斯田鐵相與肥粒鐵相之情況下，經施行熱軋後，依肥粒鐵單相溫度域的適當溫度範圍施行熱軋板退火，便屬有效方法。
其次，熱軋板退火步驟係依肥粒鐵單相溫度域的適當溫度範圍(具體係600℃以上且未滿750℃)，保持1分鐘~24小時而實施。藉此，使熱軋後的金屬組織中存在的肥粒鐵相再結晶，並使麻田散鐵相變態為肥粒鐵相，而獲得肥粒鐵單相組織。此時，於熱軋板退火溫度未滿600℃時，肥粒鐵相再結晶與麻田散鐵相變態為肥粒鐵相之程度將不足，容易產生因鋼板過度硬質化而造成的沖孔龜裂。另一方面，若退火溫度達750℃以上，結晶粒會過度粗大化，平均結晶粒徑將超過20μm，導致在沖孔加工時容易產生較大滴垂
或毛邊，造成在沖孔加工時無法獲得既定的尺寸精度。於保持時間未滿1分鐘時，肥粒鐵相再結晶與麻田散鐵相變態為肥粒鐵相之程度將不足，導致容易產生因鋼板過度硬質化而造成的沖孔龜裂。若保持時間超過24小時，則結晶粒過度粗大化，平均結晶粒徑超過20μm，在沖孔加工時容易產生較大滴垂或毛邊，導致沖孔加工時無法獲得既定的尺寸精度。所以，本發明必須依600℃以上且未滿750℃的溫度範圍，施行保持1分鐘~24小時的熱軋板退火。
依此，本發明的金屬組織係肥粒鐵單相組織，且將該肥粒鐵單相組織的平均結晶粒徑設為5~20μm。該平均結晶粒徑較佳係7μm以上、更佳係10μm以上。又，該平均結晶粒徑較佳係18μm以下、更佳係15μm以下。
再者，相關「平均結晶粒徑」係從板寬中央處採取組織觀察用測試片，將軋延方向截面施行鏡面研磨後，使用SEM/EBSD法，依包含全厚度在內的視野施行測定與解析，將方位差達15°以上的邊界定義為晶界，根據Area法便可求得。
另外，本發明肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板的板厚並無特別的限定，因為較佳係能適用於厚壁凸緣的板厚，因而較佳係設為5.0mm以上、更佳係設為8.0mm以上。又，板厚較佳係設在15.0mm以下、更佳係設在13.0mm以下。
其次，針對本發明肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板的成分組成進行說明。
以下，在無特別聲明前提下，成分含量單位的「%」係指「質量%」。
若C含有超過0.020%，則加工性降低與熔接部耐蝕性降低趨於明顯。就從耐蝕性與加工性的觀點，C含量越少越好，但因為若C含量未滿0.001%，則精煉較耗時間，在製造上並非較佳。所以，將C含量設為0.001~0.020%之範圍。C含量較佳係0.003%以上、更佳係0.004%以上。又，C含量較佳係0.015%以下、更佳係0.012%以下。
Si係具有會濃縮於熔接時所形成的氧化皮膜中，而提升熔接部耐蝕性的效果，且亦屬於製鋼步驟的脫氧元素之有用元素。該等效果係藉由含0.05%以上之Si便可獲得，含量越多則此效果越大。但是，若含有超過1.00%之Si，則在熱軋步驟中的軋延荷重會增加、或生成明顯鏽皮，導致誘發表面缺陷增加與製造成本提升，故非較佳。所以，將Si含量設為0.05~1.00%。Si含量較佳係0.10%以上、更佳係0.15%以上。又，Si含量較佳係0.60%以下、更佳係0.40%以下。
Mn係沃斯田鐵生成元素，具有增加在熱軋步驟中，於軋延加工前的加熱時所生成沃斯田鐵量的效果。又，亦具有脫氧劑的作用。為能獲得此項效果，必須含有0.05%以上之Mn。但是，若Mn含量超過1.00%，便會促進成為腐蝕起點的MnS析出，導致耐蝕性降低。所以，將Mn含量設為0.05~1.00%。Mn含量較佳係0.10%
以上、更佳係0.15%以上。又，Mn含量較佳係0.60%以下、更佳係0.30%以下。
P係鋼中不可避免會含有的元素，因為屬於對耐蝕性與加工性的有害元素，因而儘可能減少。特別係若P含量超過0.04%，便會因固溶強化導致加工性明顯降低。所以，將P含量設為0.04%以下。P含量較佳係0.03%以下。
S亦是與P同樣屬於鋼中不可避免會含有的元素，因為屬於對耐蝕性與加工性的有害元素，因而較佳為儘可能地減少。特別係若S含量超過0.01%，耐蝕性會明顯降低。所以，將S含量設為0.01%以下。S含量較佳係0.008%以下。S含量更佳係0.003%以下。
Al係有效的脫氧劑。又，因為Al與氮的親和力較Cr強，因而若氮侵入熔接部，氮不會依鉻氮化物析出，而是依鋁氮化物析出，具有抑制靈敏化的效果。該等效果係藉由Al含有達0.01%以上便可獲得。但是，若含有超過0.10%之Al，熔接時的熔入性會降低，導致熔接作業性降低，故非較佳。所以，將Al含量設為0.01~0.10%之範圍。Al含量較佳係0.02%以上、更佳係0.03%以上。又，Al含量較佳係0.06%以下、更佳係0.04%以下。
Cr係屬於為確保不鏽鋼耐蝕性的最重要元素。若含量未滿10.0%，則在汽車排放氣體環境中無法獲得充分的耐蝕性。另一方面，若含有超過20.0%之Cr，則即便含有既定量的Ni，在熱軋步驟中的沃斯田鐵相生成量仍不足，導致熱軋步驟中的金屬組織微細化效果不足，造成熱軋板退火後的平均結晶粒徑超過20μm，致使在沖孔加工時無法獲得既定的尺寸精度。所以，將Cr含量設在10.0~20.0%之範圍。Cr含量較佳係10.0~17.0%之範圍。Cr含量更佳係10.5%以上、特佳係11.2%以上。又，Cr含量更佳係12.0%以下、特佳係11.7%以下。
Ni係屬於沃斯田鐵生成元素，具有增加在熱軋步驟中，於軋延加工前的加熱時所生成之沃斯田鐵量的效果。本發明中，藉由將Cr與Ni含量控制於既定量，便可在熱軋步驟的加熱時生成沃斯田鐵相。藉由該沃斯田鐵相的生成，鑄造時所形成的粗大金屬組織會微細化，原因係於熱軋中，會在沃斯田鐵相中生成動態及/或靜態再結晶，因而經熱軋後的金屬組織更加微細化，結果有助於熱軋板退火後的金屬組織微細化。該等效果係藉由含Ni達0.50%以上便可獲得。另一方面，若Ni含量超過2.00%，便會因過度固溶Ni，導致因熱軋退火後的鋼板過度硬質化，而容易產生沖孔龜裂。所以，將Ni含量設為0.50~2.00%。Ni含量較佳係0.60%以上、更佳係0.70%以上。特佳係0.75%以上。又，Ni含量更佳係1.50%以下、特佳係1.00%以下。
Ti會優先與C、N結合，具有抑制鉻氮碳化物析出，使再結晶溫度降低，且抑制因鉻氮碳化物之析出所造成之靈敏化作為起因的耐蝕性降低之效果。為能獲得該等效果，Ti必須含有達0.10%以上。但是，若Ti含量超過0.40%，則在鑄造步驟中會生成粗大的鈦氮碳化物，導致鋼板韌性明顯降低，此外亦會引發表面缺陷，故在製造上非屬較佳。所以，將Ti含量設為0.10~0.40%。Ti含量較佳係0.15%以上、更佳係0.20%以上。又，Ti含量較佳係0.35%以下、Ti含量更佳係0.30%以下。另外，就從熔接部耐蝕性的觀點，較佳係將設為滿足式：Ti/(C+N)≧8(該式中的Ti、C及N係各元素含量(質量%))的Ti含量。
若N含量超過0.020%，則加工性降低與熔接部耐蝕性降低會趨於明顯。就從耐蝕性的觀點，雖N含量越低越好，但為將N含量降低至未滿0.001%時需要長時間的精煉，導致製造成本提升、與生產性降低，故非較佳。所以，將N含量設為0.001~0.020%範圍。N含量較佳係0.005%以上、更佳係0.007%以上。又，N含量較佳係0.015%以下、N含量更佳係0.012%以下。
本發明肥粒鐵系不鏽鋼的特徵在於：含有上述必要成分，其餘則由Fe及不可避免的雜質構成。又，視需要亦可依下述範圍含有從：Cu、Mo、W及Co中選擇1種或2種以上、或/更進一步含有從V、Nb、Zr、REM、B、Mg及Ca中選擇1種或2種以
上。另外，在下述範圍中，即便含有未滿下限值之下述元素，但仍不會阻礙本發明之效果，因而若含有未滿下限值之下述元素時，該元素便視為不可避免的雜質。
Cu係提升在水溶液中、或附著弱酸性水滴時的母材、及熔接部之耐蝕性的特別有效元素。此項效果係藉由含有達0.01%以上便可獲得，此項效果係Cu含量越多則越高。但是，若含有超過1.00%之Cu，則會有熱加工性降低，誘發表面缺陷的情況。又，亦會有退火後的脫鏽皮趨於困難的情況。所以，於含有Cu時，Cu含量較佳係設為0.01~1.00%之範圍。Cu含量更佳係0.10%以上、特佳係0.30%以上。又，Cu含量更佳係0.60%以下、特佳係0.45%以下。
Mo係屬於明顯提升不鏽鋼耐蝕性的元素。此項效果係藉由含有達0.01%以上便可獲得，此項效果係含量越多則越獲提升。但是，若Mo含量超過2.00%，則會有熱軋時的軋延負荷變大導致製造性降低、或產生鋼板強度過度提升的情況。又，因為Mo係屬於高單價元素，因而大量含有會導致製造成本增加。所以，於含有Mo時，Mo含量較佳係設為0.01~2.00%。Mo含量更佳係0.10%以上、特佳係0.30%以上。又，Mo含量更佳係1.40%以下、特佳係0.90%以下。
W係與Mo同樣地均具有提升耐蝕性的效果。此項效果係藉由
含有0.01%以上之W便可獲得。但是，若含有超過0.20%之W，則會有因強度上升、軋延荷重增加等導致製造性降低的情況。所以，於含有W時，W含量較佳係設為0.01~0.20%之範圍。W含量更佳係0.05%以上。又，W含量特佳係0.15%以下。
Co係提升韌性的元素。此項效果係藉由含有0.01%以上之Co便可獲得。另一方面，若Co含量超過0.20%，則會有加工性降低的情況。所以，於含有Co時，Co含量較佳係設為0.01~0.20%之範圍。
V會與C、N形成氮碳化物，抑制熔接時的靈敏化而提升熔接部的耐蝕性。此項效果係藉由V含量達0.01%以上便可獲得。另一方面，若V含量超過0.20%，則會有加工性與韌性明顯降低的情況。所以，V含量較佳係設為0.01~0.20%。V含量更佳係0.02%以上。又，V含量更佳係0.050%以下。
Nb係具有使結晶粒微細化，同時藉由依微細氮碳化物形式析出而提升0.2%耐力的效果。該等效果係藉由Nb含有達0.01%以上便可獲得。另一方面，Nb亦具有提升再結晶溫度的效果，若Nb含量超過0.10%，則為能利用熱軋板退火使其產生充分再結晶的必須退火溫度便會變得過高，因而在熱軋板退火後，會有無法獲得本發明
所必須之平均結晶粒徑5~20μm之肥粒鐵單相組織的情況。所以，於含有Nb時，Nb含量較佳係設為0.01~0.10%之範圍。Nb含量更佳係0.01~0.05%。
Zr會與C、N結合，具有抑制靈敏化的效果。此項效果係藉由含0.01%以上之Zr便可獲得。另一方面，若含超過0.20%之Zr，則會有加工性明顯降低的情況。所以，於含有Zr時，Zr含量較佳係設為0.01~0.20%之範圍。Zr含量更佳係設為0.01~0.10%之範圍。
REM(Rare Earth Metals：稀土族金屬)係具有提升耐氧化性的效果，抑制熔接部形成氧化皮膜(熔接回火色)，且抑制氧化皮膜正下方形成缺鉻區域。此項效果係藉由含有0.001%以上之REM便可獲得。另一方面，若含超過0.100%之REM，則會有熱加工性降低的情況。所以，於含有REM時，REM含量較佳係設為0.001~0.100%之範圍。REM含量更佳係0.001~0.050%之範圍。
B係改善深抽拉成形後的耐二次加工脆性之有效元素。此項效果係藉由B含量達0.0002%以上便可獲得。另一方面，若含有超過0.0025%之B，則會有加工性與韌性降低的情況。所以，於含有B時，B含量較佳係設為0.0002~0.0025%之範圍。B含量更佳係0.0003%以上。又，B含量特佳係0.0006%以下。
Mg係使鋼胚的等軸晶率提升，且提升加工性與韌性的有效元素。又，如本發明般含有Ti的鋼中，若鈦氮碳化物粗大化，則韌性會降低，但Mg亦具有抑制鈦氮碳化物粗大化的效果。該等效果係藉由含0.0005%以上之Mg便可獲得。另一方面，若Mg含量超過0.0030%，則會有導致鋼的表面性狀惡化之情況。所以，於含有Mg時，Mg含量較佳係設為0.0005~0.0030%之範圍。Mg含量更佳係0.0010%以上。又，Mg含量更佳係0.0020%以下。
Ca係防止因連續鑄造時容易生成的Ti系夾雜物晶出，而導致噴嘴遭阻塞的有效成分。此項效果係藉由Ca含有達0.0003%以上便可獲得。但是，若含有超過0.0030%之Ca，則會有因生成CaS而導致耐蝕性降低的情況。所以，於含有Ca時，Ca含量較佳係設為0.0003~0.0030%之範圍。Ca含量更佳係0.0005%以上。又，Ca含量更佳係0.0015%以下、特佳係0.0010%以下。
其次，針對本發明之肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板的製造方法進行說明。
本發明的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，係使用具有上述成分組成的鋼胚，依照常法的熱軋獲得熱軋鋼板，再對該熱軋鋼板更進一步施行依600℃以上且未滿750℃，保持1分鐘~24小時的熱軋板退火便可獲得。
首先，將由上述成分組成構成的熔鋼，利用轉爐、電
爐、真空熔解爐等公知方法熔製，再利用連續鑄造法或鑄錠-塊料法形成鋼素材(鋼胚)。
將該鋼胚依1050~1250℃加熱1~24小時，或在鑄造後的鋼胚降低至上述溫度範圍之前，便在鑄造狀態下，直接提供進行熱軋。本發明相關熱軋的手法與條件並無特別的限定，但當依過低溫度施行捲取處理時，熱軋後的鋼板會明顯硬質化，出現下一步驟的操作趨於困難之情況，故捲取處理較佳係依550℃以上實施。
本發明係在上述熱軋步驟結束後才施行熱軋板退火。熱軋板退火中，不會使金屬組織過度粗大化，可使依熱軋步驟所形成的軋延加工組織再結晶，更可使依熱軋步驟所生成的麻田散鐵相變態為肥粒鐵相。為能獲得此項效果，熱軋板退火必須依600℃以上且未滿750℃實施。若退火溫度未滿600℃，則再結晶不足，導致熱軋加工組織成為微細的再生晶粒，造成金屬組織過度微細化，致使在沖孔加工時無法獲得既定的尺寸精度。又，在熱軋板退火後的金屬組織中會殘存加工組織、麻田散鐵相，即便平均結晶粒徑在既定範圍內，但仍容易因鋼板過度硬質化而造成沖孔龜裂的情況。另一方面，於退火溫度達750℃以上時，結晶粒會過度粗大化，導致平均結晶粒徑大於20μm，致使在沖孔加工時無法獲得既定的尺寸精度。於保持時間未滿1分鐘時，在熱軋板退火後的金屬組織中會殘存加工組織、麻田散鐵相，即便平均結晶粒徑在既定範圍內，但仍容易產生因鋼板過度硬質化而造成的沖孔龜裂。若保持時間超過24小時，則結晶粒過度粗大化，平均結晶粒徑大於20μm，導致在沖
孔加工時無法獲得既定的尺寸精度。所以，熱軋板退火係依600℃以上且未滿750℃的溫度範圍保持1分鐘~24小時實施。熱軋板退火溫度較佳係600℃以上、更佳係640℃以上。又，熱軋板退火溫度係700℃以下。保持時間較佳係1小時、更佳係6小時以上。又，保持時間較佳係20小時以下、更佳係12小時以下。另外，熱軋板退火的手法並無特別的限定，不管採行箱退火(批次退火)、連續退火等任一方式實施均可。
針對所獲得之熱軋退火鋼板，視需要亦可利用珠粒噴擊、酸洗施行脫鏽皮處理。又，為提升表面性狀，亦可施行研削、研磨等。又，本發明所提供的熱軋退火鋼板，爾後亦可施行冷軋及冷軋板退火。
以下，針對本發明利用實施例進行詳細說明。
利用100kg真空熔解爐熔製具有表1所示化學組成的不鏽鋼熔鋼。該等鋼塊經依1100℃加熱1小時後，施行熱軋直到成為表2所記載的板厚(參照表2中的熱軋結束板厚)後，依650℃保持1小時後，再進行爐中冷卻而施行捲取模擬處理，獲得熱軋鋼板。接著，依表2所記載溫度(參照表2中的熱軋板退火溫度)保持8小時後，施行漸冷的熱軋板退火，獲得熱軋退火鋼板。
另外，所獲得各熱軋退火鋼板的板厚係設定為同各熱軋結束板厚。
針對依此獲得的熱軋退火鋼板施行以下的評價。
從板寬中央處採取組織觀察用測試片，將軋延方向截面施行鏡面研磨後，使用SEM/EBSD法，依包含全厚在內的視野施行測定與解析，將方位差達15°以上的邊界定義為晶界，根據Area法求取平均結晶粒徑。將平均結晶粒徑5μm以上且20μm以下的情況設為在本發明之範圍內，將未滿5μm或超過20μm的情況設為逾越本發明範圍外，在表2中加註底線。
再者，從同樣的板寬中央處採取組織觀察用測試片，將軋延方向截面施行鏡面研磨後，利用苦酸-鹽酸水溶液施行觀察用腐蝕而使金屬組織出現後，使用倍率500倍的光學顯微鏡進行觀察，藉由從金屬組織的形態區分肥粒鐵相與麻田散鐵相，判定各鋼板的金屬組織是否為肥粒鐵單相組織。具體而言，將結晶粒內觀察到一樣且平坦的形態、呈現較明亮對比的區域，判定為肥粒鐵相。又，將結晶粒內觀察到次晶界或區域邊界等麻田散鐵相特有的表面形態，且對比較呈現與肥粒鐵相比較暗的區域，判定為麻田散鐵相。表中，F係表示金屬組織為肥粒鐵單相組織。
從熱軋退火鋼板採取60×100mm測試片，表面利用#600剛砂紙拋光後，製作將端面部密封的測試片，提供進行JIS H 8502所規定的鹽水噴霧循環測試。鹽水噴霧循環測試係將鹽水噴霧(5質量%NaCl、35℃、噴霧2hr)→乾燥(60℃、4hr、相對濕度40%)→濕潤(50℃、2hr、相對濕度≧95%)設為1循環，合計施行5循環。經實施鹽水噴霧循環測試5循環後，拍攝測試片表面的照片，利用影像解析測定測試片表面的生鏽面積，從與測試片總面積的比率計算出
生鏽面積率((測試片中的生鏽面積/測試片總面積)×100[%])。生鏽面積率10%以下係屬特優異之耐蝕性，評為合格(◎)，超過10%且在25%以下評為合格(○)，超過25%評為不合格(×)。
從熱軋退火鋼板採取100mm×100mm測試片後，依在該測試片中央處形成
20mm(公差±0.1mm)孔的方式，使用設有具直徑20mm削薄用圓柱刀之上模(衝壓)、與具依和上模之間隙成為10%而適當選擇之孔之下模(模具)的曲柄式壓機，利用沖孔加工製作5片測試片。上述間隙(C)[%]、模具的孔直徑(模具內徑)(Dd)[mm]、及衝壓直徑(Dp)[mm]，包括板厚(t)[mm]在內，可依下式(1)關係表示。
C=(Dd-Dp)÷(2×t)×100‧‧‧式(1)
針對依此獲得的測試片，施行測試片外觀的目視觀察、與利用數位卡尺測定測試片中央處的孔徑。當5片測試片均沒有龜裂、且沖孔加工後的孔徑全在19.9~20.1mm範圍內的情況，評為合格(○)。只要有任1片出現龜裂、或者孔徑未滿19.9mm或超過20.1mm的情況，評為不合格(×)。
測試結果與熱軋板退火條件合併記於表2。
[表1]
[表2]
鋼成分及熱軋板退火條件均滿足本發明範圍的No.1~36，在熱軋步驟的加熱時會生成沃斯田鐵相，且利用既定熱軋板退火，可在不會產生結晶粒過度粗大化情況下產生再結晶，能
獲得既定的平均結晶粒徑，結果可獲得既定的沖孔加工性。更進一步評價所獲得之熱軋退火板的耐蝕性，結果生鏽面積率均在25%以下，確認到亦具有充分的耐蝕性。
特別係使用含Cu之鋼A19的No.19、使用含Cu之鋼A21的No.21、使用含Mo之鋼A20的No.20、及使用含Mo之鋼A22的No.22，生鏽面積率在10%以下，獲得更優異的耐蝕性。
再者，使用Cr含量高達19.7%之鋼A3的No.3、及Cr含量高達19.6%之鋼A18的No.18，在鋼板表面上所形成的鈍化皮膜呈牢固狀態，結果生鏽面積率在10%以下，可獲得更優異的耐蝕性。
使用Ni含量低於本發明範圍之鋼B1的No.37，在熱軋步驟的加熱時幾乎沒有生成沃斯田鐵相，結果無法獲得金屬組織的微細化效果，結果導致平均結晶粒徑大於本發明之範圍，無法獲得既定的沖孔加工性。
使用Ni含量高於本發明範圍之鋼B2的No.38，雖可獲得既定的平均結晶粒徑，但因為固溶Ni量過多，因而鋼板過度硬質化，結果在沖孔加工時會產生龜裂，無法加工為既定形狀。
使用Cr含量低於本發明範圍之鋼B3的No.39，因為Cr含量不足，結果無法獲得既定的耐蝕性。
使用Cr含量高於本發明範圍之鋼B4的No.40，儘管含有既定量Ni，但因含過多之Cr，導致在熱軋步驟的加熱時所生成之沃斯田鐵相減少。因此現象，導致在熱軋步驟中無法充分獲得利用沃斯田鐵相生成造成的微細化效果。結果，無法獲得既定的平均結晶粒徑，無法獲得既定的沖孔加工性。
使用Ti含量低於本發明範圍之鋼B5的No.41，因在熱軋板退火時大量析出鉻氮碳化物而出現靈敏化，無法獲得既定的耐蝕性。
熱軋板退火溫度高於本發明範圍的No.43，所生成的再結晶粒出現明顯粗大化，結果無法獲得既定的平均結晶粒徑，無法獲得既定的沖孔加工性。
No.44係將具既定鋼成分的鋼A14，依高於本發明範圍的806℃施行退火，使平均結晶粒徑粗大化至較本發明範圍之34μm大的例子。雖具有既定的鋼成分，但因為結晶粒過度粗大，因而在沖孔加工時明顯產生滴垂與毛邊，無法獲得既定的沖孔加工性。
本發明所獲得的肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，係特別適用於要求高加工性與耐蝕性的用途，例如具有沖緣加工部的凸緣等。
Claims (4)
- 一種肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，係依質量%計，包含有：C：0.001~0.020%、Si：0.05~1.00%、Mn：0.05~1.00%、P：0.04%以下、S：0.01%以下、Al：0.01~0.10%、Cr：10.0~12.0%、Ni：0.50~2.00%、Ti：0.10~0.40%、N：0.001~0.020%，其餘則由Fe及不可避免的雜質構成的成分組成，且金屬組織係平均結晶粒徑5~20μm的肥粒鐵單相組織。
- 如請求項1之肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，其中，依質量%計，更進一步包含有自：Cu：0.01~1.00%、Mo：0.01~2.00%、W：0.01~0.20%、Co：0.01~0.20%中選擇之1種或2種以上。
- 如請求項1或2之肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板，其中，依質量%計，更進一步包含有自：V：0.01~0.20%、Nb：0.01~0.10%、 Zr：0.01~0.20%、REM：0.001~0.100%、B：0.0002~0.0025%、Mg：0.0005~0.0030%、Ca：0.0003~0.0030%中選擇之1種或2種以上。
- 一種肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板之製造方法，係請求項1至3中任一項之肥粒鐵系不鏽鋼熱軋退火鋼板的製造方法，對由熱軋步驟所獲得的熱軋鋼板，施行600℃以上且未滿750℃保持1分鐘~24小時的熱軋板退火。
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