WO2018003143A1 - フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents

フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 Download PDF

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川越 崇史
末次 輝彦
孝二 瀬戸
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日新製鋼株式会社
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    • C21D2211/005Ferrite

Definitions

  • the present invention relates to a ferritic stainless steel sheet used for, for example, a decorative article and a manufacturing method thereof.
  • RP mechanical polishing
  • Patent Documents 1 and 2 a method is known in which annealing is performed after mechanical polishing to soften the hard layer of the polishing eye.
  • high-frequency heating may be performed at low temperatures when bonding metal parts and non-metal parts such as rubber and resin in the manufacturing process of the final product.
  • yellowish coloring occurs on the surface of the metal part.
  • Such yellow coloring of the surface is considered to be a so-called temper color, and as a prevention method thereof, for example, as shown in Patent Documents 3 and 4, the composition and the bright annealing conditions are defined to control the passive film composition. How to do is known.
  • the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a ferritic stainless steel sheet having a good surface quality and capable of preventing coloring due to heating, and a method for producing the same.
  • the ferritic stainless steel sheet described in claim 1 is a ferritic stainless steel sheet having a passivated film that has been temper-rolled after bright annealing, and the area ratio of micro defects having a surface area of 10 ⁇ m 2 or more is 0.2%. 1.5% or less, the thickness of the passive film is 1 nm or more and 10 nm or less, the average concentration of Si in the passive film is 10 at% or more and 20 at% or less, and Si, Al, Cr and The average concentration ratio of Fe is (Si + Al + Cr) / Fe> 1.0.
  • the ferritic stainless steel sheet according to claim 2 is the ferritic stainless steel sheet according to claim 1, wherein Cr: 17.0 mass% or more and 21.0 mass% or less, Si: 0.2 mass% or more and 1.0. It contains not more than mass%, Al: not more than 0.03% by mass, C: not more than 0.03% by mass and N: not more than 0.03% by mass.
  • the ferritic stainless steel sheet according to claim 3 is the ferritic stainless steel sheet according to claim 1 or 2, wherein Nb: 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less and Cu: 1.0% by mass or less. It contains at least one.
  • the ferritic stainless steel plate described in claim 4 is the ferritic stainless steel plate according to any one of claims 1 to 3, and contains Mo: 3.0% by mass or less.
  • the ferritic stainless steel sheet according to claim 5 is the ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 1 to 4, which is used for decorative articles and for automobile moldings.
  • the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 6 uses a hot-rolled pickling material as a starting material, and at least finish cold rolling, bright annealing, and temper rolling in order.
  • the steel sheet surface is polished at least once and then annealed in a step prior to finish cold rolling.
  • the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 7 is the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 6, wherein the total cold rolling ratio before bright annealing is 70% or more, and finish cold rolling. The cold rolling rate at 30% or more.
  • the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 8 is the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 6 or 7, wherein the final pass of the finish cold rolling has an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m. Using the following work rolls, rolling is performed at a rolling rate of 12% or more and a rolling speed of 150 m / min or less.
  • the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 9 is the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 6 to 8, wherein the bright annealing is performed with hydrogen and nitrogen having a hydrogen concentration of 75% or more.
  • the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to claim 10 is the method for producing a ferritic stainless steel sheet according to any one of claims 6 to 9, wherein the temper rolling has an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m or less. This work roll is performed without lubrication under the condition of an elongation of 0.1% to 1.0%.
  • the area ratio of micro-defects having an area of 10 ⁇ m 2 or more on the steel sheet surface is 0.2% or more and 1.5% or less, the surface quality is good, and the thickness and non-sensitivity of the passive film are increased. Since the components of the dynamic film are within a predetermined range, coloring due to heating can be prevented.
  • (A) And (b) is a schematic diagram which shows the surface shape and cross-sectional shape of a hot-rolled pickling material.
  • (A) And (b) is a schematic diagram which shows the surface shape and cross-sectional shape at the time of cold-rolling a hot-rolled pickling material.
  • (A) And (b) is a schematic diagram which shows the surface shape and cross-sectional shape at the time of carrying out intermediate annealing, finish rolling, and bright annealing following FIG. It is a schematic diagram which shows the surface shape after carrying out the mechanical polishing of the steel plate surface with a micro defect like FIG.1, FIG2 and FIG.3. It is a schematic diagram which shows the surface shape at the time of cold-rolling following FIG. It is a schematic diagram which shows the surface shape at the time of carrying out intermediate annealing, finish rolling, and bright annealing following FIG.
  • the ferritic stainless steel sheet according to this embodiment is used as a material for decorative products such as automobile moldings, and is temper-rolled after finish cold rolling and bright annealing, and is applied to the surface layer. Has a passive film.
  • the area ratio of micro defects having an area of 10 ⁇ m 2 or more is 0.2% or more and 1.5% or less.
  • the thickness of the passive film is 1 nm or more and 10 nm or less
  • the average concentration of Si in the passive film is 10 at% or more and 20 at% or less
  • the average concentration ratio of Si, Al, Cr and Fe in the components of the passive film is (Si + Al + Cr) / Fe> 1.0.
  • the appearance of the steel sheet is affected by minute defects on the surface of the steel sheet, and particularly worsens as the number of minute defects having an area of 10 ⁇ m 2 or more, which is generally a size that can be visually discriminated, increases.
  • the area ratio of minute defects is calculated by the sum of the areas of minute defects of 10 ⁇ m 2 or more in a visual field of a predetermined size by an optical microscope.
  • the area ratio of micro defects having an area of 10 ⁇ m 2 or more exceeds 1.5%, the number of micro defects that can be visually determined increases and the appearance deteriorates, which may not be suitable as a surface state in the final product. is there.
  • the area ratio of microdefects of 10 ⁇ m 2 or more is about 0.2%, the change in appearance due to microdefects is difficult to visually discern, so the area ratio of microdefects is reduced below 0.2%.
  • the production cost increases as the cold rolling is performed at a lower speed in order to reduce minute defects. Therefore, the area ratio of micro defects having an area on the steel plate surface of 10 ⁇ m 2 or more is set to 0.2% or more and 1.5% or less.
  • the method of measuring the area ratio of micro defects is, for example, photographing the surface of the steel sheet with 10 or more fields of view with a 50 ⁇ optical microscope, then performing binarization processing, and the area is small in the black hollow portions.
  • a method of measuring the area ratio by the sum of the portions of 10 ⁇ m 2 or more is adopted.
  • Passive film prevents coloring that occurs when, for example, an adhesive is applied when the final product is manufactured and heated by high-frequency heating or the like.
  • the thickness of the passive film needs to be 1 nm or more.
  • the thicker the passive film the more effective it is to prevent coloring by heating.
  • the passive film exceeded 10 nm.
  • the thickness of the passive film is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the thickness of the passive film is determined by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis by using a concentration ratio of O, Fe, Cr, Si, Al, Nb, Mn, N, Cu, etc. excluding the C concentration of the passive film ( (at%), the thickness of the portion where the concentration of O decreases to half of the maximum concentration of O is defined as the thickness of the passive film.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the concentrations of Si, Al, Cr and Fe in the passive film are important.
  • Si, Al and Cr are useful for preventing coloring due to heating by the passive film, and Fe inhibits the action of preventing coloring due to heating by the passive film.
  • the Si concentration in the passive film is set to 10 at% or more and 20 at% or less.
  • the average concentration of Si, Al, Cr and Fe in the film is calculated as an average concentration excluding the C concentration from the surface layer to the passive film thickness.
  • the ferritic stainless steel sheet is composed of 17.0% by mass or more and 21.0% by mass or less of Cr (chrome), 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less of Si (silicon), 0.03% by mass or less.
  • Cr Cr
  • Si silicon
  • a structure containing Al (aluminum), 0.03% by mass or less of C (carbon) and 0.03% by mass or less of N (nitrogen), with the balance being Fe (iron) and inevitable impurities is preferable.
  • Nb niobium
  • Cu copper
  • Mo molecular weight
  • Cr is important for obtaining excellent corrosion resistance, and in order to exhibit suitable corrosion resistance for decorations and automobile molding materials, it is necessary to contain 17.0% by mass or more. However, when it exceeds 21.0 mass% and it adds excessively, steel materials may become hard and workability may deteriorate. Therefore, the Cr content is 17.0% by mass or more and 21.0% by mass or less.
  • Si is an element that stabilizes the amount of Si in the passive film in order to obtain an anti-coloring effect by the passive film, and in order to achieve such an effect, it is necessary to contain 0.2% by mass or more. However, if the Si content exceeds 1.0% by mass, the steel material may become hard and workability may deteriorate. Therefore, the content of Si is set to 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • Al greatly affects non-metallic inclusions that cause micro defects (surface defects) on the surface of the steel sheet.
  • the Al content exceeds 0.03% by mass, non-metallic inclusions are easily generated. There is a possibility. Therefore, the Al content is set to 0.03% by mass or less.
  • C and N are elements that improve the strength, but if the content exceeds 0.03% by mass, there is a possibility that the workability is lowered. Therefore, the content of C and the content of N are each 0.03% by mass or less.
  • Nb has an effect of fixing C and N, and is contained as necessary in order to improve the corrosion resistance. Moreover, in order to exhibit such an action, it is necessary to contain 0.1% by mass or more of Nb. However, if Nb is contained excessively exceeding 1.0% by mass, workability may be deteriorated. . Therefore, the Nb content is 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • Cu is contained as necessary to improve the corrosion resistance, and the content thereof is 1.0 mass% or less.
  • Mo is included as necessary to improve the corrosion resistance, and its content is 3.0% by mass or less.
  • the manufacturing method in which the hot-roll pickling material manufactured by the conventional method is used as a starting material, and finally finish cold rolling, bright annealing, and temper rolling are sequentially performed.
  • the steel sheet surface is polished at least once or more before the finish cold rolling, and then annealed.
  • the hot-rolled pickling material is subjected to polishing treatment such as mechanical polishing, and then subjected to intermediate annealing. Then, mechanical polishing and intermediate annealing are performed before finish cold rolling as in the order of the steps of finish cold rolling, then bright annealing, and then temper rolling.
  • the hot-rolled pickling material has shot marks 1 and burrs 2 generated by shot blasting on the steel surface.
  • count of mechanical polishing can be suitably determined according to the state of the shot trace 1 and the burr
  • annealing after mechanical polishing may be performed by annealing and pickling without adjusting the atmosphere, or bright annealing performed in a hydrogen atmosphere, but new surface defects may be newly introduced by excessive heating, pickling or descaling, etc. It is important not to generate it.
  • the total cold rolling rate from hot rolled pickling material to bright annealing is 70% or more, and the cold rolling rate in finish cold rolling is 30% or more.
  • a work roll having an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m or less and to roll at a rolling rate of 12% or more and a rolling speed of 150 m / min or less.
  • the bright annealing is preferably a mixed gas of hydrogen and nitrogen having a hydrogen concentration of 75% or more, having a dew point of ⁇ 45 ° C. or lower and an annealing temperature of 800 ° C. or higher and 990 ° C. or lower.
  • the bright annealing temperature in the present invention indicates the maximum temperature reached by the stainless steel plate, and is controlled by the temperature of the bright annealing furnace, the passing speed of the stainless steel plate, or the like.
  • temper rolling does not destroy the passive film. It is preferable to carry out under conditions.
  • the area rate of the micro defect whose area in a steel plate surface is 10 micrometers 2 or more is 0.2% or more and 1.5% or less, it is a fine crack, a fine crack, and fine There are few microdefects, such as a hollow, and it is a beautiful surface appearance as a material for decorations, such as an automobile molding material, and its surface quality is good.
  • the thickness of the passive film is 1 nm or more and 10 nm or less
  • the average concentration of Si in the passive film is 10 at% or more and 20 at% or less
  • the average concentration ratio of Si, Al, Cr, and Fe in the components of the passive film is Since (Si + Al + Cr) / Fe> 1.0, for example, when a ferritic stainless steel plate is installed as a product, generation of coloring due to heating such as heat treatment after applying an adhesive can be prevented by the passive film.
  • the ferritic stainless steel sheet has a good surface quality and can be prevented from being colored by heating, it is suitable for decorative articles such as automobile molding materials.
  • the steel roll surface is polished and then annealed in the previous process from finish cold rolling to hot rolled pickling material. is softened, subsequent cold can be prevented fine defects in rolling, beautiful surface quality that the area is 10 [mu] m 2 or more the area ratio of the minute defects 1.5% to 0.2% or less in the steel sheet surface Can be obtained.
  • micro defects on the steel sheet surface can be reduced by setting the total cold rolling rate before bright annealing to 70% or more and the cold rolling rate in finish cold rolling to 30% or more.
  • a work roll having an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m or less is used, and rolling is performed at a rolling rate of 12% or more and a rolling speed of 150 m / min or less.
  • the minute defects can be reduced.
  • Bright annealing is a mixed gas of hydrogen and nitrogen having a hydrogen concentration of 75% or more, with a dew point of ⁇ 45 ° C. or lower and an annealing temperature of 800 ° C. or higher and 990 ° C. or lower, so that the amount of Si in the passive film (Si
  • the average concentration of Si, Al, Cr and Fe in the components of the passive film is in the range of (Si + Al + Cr) / Fe> 1.0. Since it is easy to adjust and it is easy to adjust the thickness of the dynamic film in the range of 1 nm to 10 nm, it is possible to form a passive film that can effectively prevent coloring due to heating.
  • the temper rolling is formed by bright annealing by using a work roll having an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m or less and without lubrication under the condition of an elongation of 0.1% or more and 1.0% or less. Since the formed passive film is not easily destroyed, it is possible to retain the passive film that can effectively prevent coloring due to heating.
  • the surface quality is evaluated by observing the surface of the final product with an optical microscope, calculating the area ratio of micro defects having an area of 10 ⁇ m 2 or more, and having an area ratio of 1.5% or less with good surface quality. Evaluated that there was.
  • the investigation of the passive film was measured by XPS analysis.
  • the thickness of the passive film, the amount of Si in the passive film, and the ratio of Si, Al and Cr to Fe in the passive film ((Si + Al + Cr) / Fe Value).
  • the degree of coloring is evaluated by performing a heat treatment (atmospheric annealing) at 300 ° C. for 0 seconds in a laboratory, and the lightness difference ( ⁇ L *), red direction chromaticity difference ( ⁇ a *), and yellow direction chromaticity before and after the heat treatment.
  • the difference ( ⁇ b *) was measured to evaluate the color change on the steel sheet surface.
  • CM-2500d was used for measuring the color difference, and the measurement was performed by a method based on JIS Z 8722.
  • the color change was evaluated based on the color difference ( ⁇ E * ab) of the following formula, and a value of 2 or less was judged to be good.
  • Sample No. which is an example of the present example, was annealed after mechanical polishing, and cold rolling, bright annealing, and temper rolling were performed under the conditions within the predetermined range.
  • the area ratio of minute defects was lower than 1.5%, and the surface quality was good.
  • the thickness of the passive film is within the above range, and the components of the passive film have the Si amount within the above range and the value of (Si + Al + Cr) / Fe within the above range, and the color difference before and after the heat treatment.
  • the value of ( ⁇ E * ab) was smaller than 2, and the color change on the steel sheet surface was small.
  • Sample No. which is a comparative example In No. 3, the elongation of the temper rolling was greater than 1.0%, so the color change of the steel sheet surface after the heat treatment was significantly larger than that of this example.
  • Sample No. which is a comparative example No. 4 has a dew point in bright annealing higher than ⁇ 45 ° C., so the Si amount in the passive film is lower than 10 at%, and the value of (Si + Al + Cr) / Fe is 1.0 or less.
  • the change in the color of the steel sheet surface was remarkably large as compared with this example.
  • Sample No. which is a comparative example No. 5, since the annealing temperature in bright annealing was higher than 990 ° C., the amount of Si in the passive film was lower than 10 at%, and the change in the color of the steel sheet surface after the heat treatment was significantly larger than in this example. .
  • Sample No. which is a comparative example No. 7, since the rolling speed of finish cold rolling was higher than 150 m / min and the rolling rate of finish cold rolling was less than 12%, the area ratio of micro defects was higher than 1.5% and the surface quality was poor. .
  • Sample No. which is a comparative example No. 8 was subjected to cold rolling without annealing after mechanical polishing, so that the area ratio of micro defects was higher than 1.5% and the surface quality was poor.
  • the present invention can be used in steel sheets that require a beautiful surface appearance, such as for decorative products such as automobile moldings.

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Abstract

表面品質が良好で、かつ、加熱による着色を防止できるフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供する。 光輝焼鈍後に調質圧延され不動態皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼板である。鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下である。また、不動態皮膜の厚みが1nm以上10nm以下で、不動態皮膜中のSiの平均濃度が10at%以上20at%以下で、不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比が(Si+Al+Cr)/Fe>1.0である。このフェライト系ステンレス鋼板を製造する際には、熱延酸洗材を出発材料とし、仕上冷間圧延より前工程にて、鋼板表面を少なくとも1回以上研磨し、次いで焼鈍を行う。そして、この焼鈍後に、仕上冷間圧延と光輝焼鈍と調質圧延とを順に行う。

Description

フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
 本発明は、例えば装飾品等に用いられるフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。
 例えば自動車のモール材等の装飾品に使用される高Crフェライト系ステンレス鋼板においては、美麗な表面外観が求められるため、高平滑なBA材が用いられている。そのため、表面の微小な欠陥や外観等の表面品質に対する要求が厳しく、表面疵を除去するために、製造工程中に冷延板の表面の機械研磨(RP)が行われている。
 しかし、機械研磨を行うと、研磨目に硬質層が発生するため、例えば機械研磨後に仕上冷間圧延や調質圧延等の圧延を行うと、微細な表面割れが発生して、その割れがスクラッチ状の微小欠陥となって、最終製品の表面品質が悪化する可能性が考えられる。
 そのため、例えば特許文献1および2に示すように、機械研磨後に焼鈍を行い、研磨目の硬質層を軟質化する方法が知られている。
 また、モール材等の装飾品においては、その最終製品の製造工程において、金属部品とゴムや樹脂等の非金属部品とを接着する際に低温での高周波加熱を行う場合もあり、その際に金属部品の表面に黄色系の着色が生じてしまう問題も発生する。
 このような表面の黄色の着色は、いわゆるテンパーカラーと考えられ、その防止方法としては、例えば特許文献3および4に示すように、成分や光輝焼鈍条件を規定して、不動態皮膜組成を制御する方法が知られている。
特公平2-22128号公報 特開平9-125150号公報 特開平8-295999号公報 特許第3939557号公報
 しかしながら、特許文献1および2の方法では、RP研磨目の硬質層に起因する表面欠陥は低減できるが、オイルピット等の表面欠陥の低減は困難であると考えられる。
 また、特許文献3および4の方法では、加熱による着色は防止できるが、その他の表面欠陥の低減は困難であると考えられる。
 したがって、表面品質が良好で、かつ、加熱による着色を防止できるフェライト系ステンレス鋼板およびその方法が求められていた。
 本発明はこのような点に鑑みなされたもので、表面品質が良好で、かつ、加熱による着色を防止できるフェラ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。
 請求項1に記載されたフェライト系ステンレス鋼板は、光輝焼鈍後に調質圧延され不動態皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼板において、鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下で、不動態皮膜の厚みが1nm以上10nm以下で、不動態皮膜中のSiの平均濃度が10at%以上20at%以下で、不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比が(Si+Al+Cr)/Fe>1.0であるものである。
 請求項2に記載されたフェライト系ステンレス鋼板は、請求項1記載のフェライト系ステンレス鋼板において、Cr:17.0質量%以上21.0質量%以下、Si:0.2質量%以上1.0質量%以下、Al:0.03質量%以下、C:0.03質量%以下およびN:0.03質量%以下を含有するものである。
 請求項3に記載されたフェライト系ステンレス鋼板は、請求項1または2記載のフェライト系ステンレス鋼板において、Nb:0.1質量%以上1.0質量%以下およびCu:1.0質量%以下の少なくとも一方を含有するものである。
 請求項4に記載されたフェライト系ステンレス鋼板は、請求項1ないし3いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板において、Mo:3.0質量%以下を含有するものである。
 請求項5に記載されたフェライト系ステンレス鋼板は、請求項1ないし4いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板において、装飾品用および自動車モール材用であるものである。
 請求項6に記載されたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、熱延酸洗材を出発材料とし、少なくとも仕上冷間圧延と光輝焼鈍と調質圧延とを順に行うフェライト系ステンレス鋼板の製造方法において、仕上冷間圧延より前工程にて、鋼板表面を少なくとも1回研磨し、次いで焼鈍を行うものである。
 請求項7に記載されたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、請求項6記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法において、光輝焼鈍前までのトータル冷間圧延率を70%以上とし、仕上冷間圧延での冷間圧延率を30%以上とするものである。
 請求項8に記載されたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、請求項6または7記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法において、仕上冷間圧延の最終パスは、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを用いて、圧延率12%以上で、圧延速度150m/分以下で圧延するものである。
 請求項9に記載されたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、請求項6ないし8いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法において、光輝焼鈍は、水素濃度が75%以上の水素および窒素の混合ガスで、露点を-45℃以下とし、焼鈍温度を800℃以上990℃以下とするものである。
 請求項10に記載されたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、請求項6ないし9いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法において、調質圧延は、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを用いて、伸び率0.1%以上1.0%以下の条件にて、無潤滑で行うものである。
 本発明によれば、鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下であるため表面品質が良好であり、かつ、不動態皮膜の厚みおよび不動態皮膜の成分が所定の範囲内であるため加熱による着色を防止できる。
(a)および(b)は、熱延酸洗材の表面形状および断面形状を示す模式図である。 (a)および(b)は、熱延酸洗材を冷間圧延した場合の表面形状および断面形状を示す模式図である。 (a)および(b)は、図2に続き中間焼鈍、仕上圧延および光輝焼鈍した場合の表面形状および断面形状を示す模式図である。 図1、図2および図3等の微小欠陥のある鋼板表面を機械研磨した後の表面形状を示す模式図である。 図4に続き冷間圧延した場合の表面形状を示す模式図である。 図5に続き中間焼鈍、仕上圧延および光輝焼鈍した場合の表面形状を示す模式図である。
 以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。
 この一実施の形態に係るフェライト系ステンレス鋼板は、例えば自動車のモール材等の装飾品用の材料として利用されるものであり、仕上冷間圧延し光輝焼鈍した後に調質圧延されて、表層に不動態皮膜を有している。
 また、フェライト系ステンレス鋼板表面は、面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下である。
 さらに、不動態皮膜の厚みが1nm以上10nm以下で、不動態皮膜中のSiの平均濃度が10at%以上20at%以下で、不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比が(Si+Al+Cr)/Fe>1.0である。
 鋼板の外観は、鋼板表面の微小欠陥に影響され、特に、一般的に目視で判別可能なサイズとされる面積10μm以上の微小欠陥が増えるほど悪化する。
 微小欠陥の面積率は、光学顕微鏡による所定の大きさの視野における10μm以上の微小欠陥の面積の総和により算出する。
 そして、面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が1.5%を超えると、目視によって判別できる微小欠陥が多くなり外観が悪化して、最終製品での表面状態として好適ではない可能性がある。一方、10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%程度であると、微小欠陥による外観の変化が目視で判別しにくくなるため、微小欠陥の面積率を0.2%より低下させても最終製品の外観上はそれほど変化がなくなる。また、微小欠陥を低減させるために冷間圧延を低速で行うほど製造コストの上昇につながる。したがって、鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率は、0.2%以上1.5%以下とする。
 なお、微小欠陥の面積率の測定方法は、例えば、50倍の光学顕微鏡にて鋼板表面を10視野以上撮影し、その後二値化処理を行い、黒色になった微小な窪みの部分で面積が10μm以上となる部分の総和により面積率を測定する方法等が採用される。
 不動態皮膜は、例えば最終製品を製造する際に接着剤を塗布して、高周波加熱等で加熱することで発生する着色を防止する。
 このような着色を防止するには、不動態皮膜の厚みを1nm以上にする必要がある。また、不動態皮膜の厚みが厚いほど加熱による着色防止には効果的であるが、厚みを厚くするには光輝焼鈍での通板速度を遅くする必要があり、不動態皮膜が10nmを超えた厚みにするには製造コストが上昇し、効率的に製造できなくなる可能性がある。したがって、不動態皮膜の厚みは、1nm以上10nm以下とする。
 なお、不動態皮膜の厚みは、XPS(X線光電子分光)分析により、不動態皮膜のC濃度を除いたO、Fe、Cr、Si、Al、Nb、Mn、NおよびCu等の濃度比率(at%)において、Oの濃度がOの最大濃度の半分まで減少する部分の厚みを不動態皮膜の厚みとする。
 また、加温による着色を防止するには、不動態皮膜におけるSi、Al、CrおよびFeの濃度が重要である。
 具体的には、Si、AlおよびCrは不動態皮膜によって加温による着色を防止するために有用であり、Feは不動態皮膜によって加温による着色を防止する作用を阻害する。
 そして、不動態皮膜中のSiの平均濃度が10at%以上であると、不動態皮膜による着色防止作用が良好であり、不動態皮膜中のSiの平均濃度が20at%を超えると製造コストが上昇して効率的に製造できない可能性がある。したがって、不動態皮膜中のSi濃度は、10at%以上20at%以下とした。
 また、(Si+Al+Cr)/Feの値が1.0未満であると、不動態皮膜におけるFeによる着色防止阻害作用に対して、不動態皮膜におけるSi、AlおよびCrによる着色防止作用が低く、不動態皮膜によって加温による着色を効果的に防止できない可能性がある。したがって、不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比の関係は、(Si+Al+Cr)/Fe>1.0とする。
 なお、皮膜中におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度は、表層から不動態皮膜厚さまでのC濃度を除いた平均濃度にて算出される。
 次に、上記フェライト系ステンレス鋼板の成分について説明する。
 上記フェライト系ステンレス鋼板は、17.0質量%以上21.0質量%以下のCr(クロム)、0.2質量%以上1.0質量%以下のSi(ケイ素)、0.03質量%以下のAl(アルミニウム)、0.03質量%以下のC(炭素)および0.03質量%以下のN(窒素)を含有し、残部がFe(鉄)および不可避的不純物からなる構成が好ましい。
 また、必要に応じて、0.1質量%以上1.0質量%以下のNb(ニオブ)、および、1.0質量%以下のCu(銅)を含有させてもよく、3.0質量%以下のMo(モリブデン)を含有させてもよい。
 Crは、優れた耐食性を得るために重要であり、装飾品用および自動車モール材用等として好適な耐食性を奏するには、17.0質量%以上含有させる必要がある。しかし、21.0質量%を超えて過剰に添加すると、鋼材が硬質化し加工性が悪化してしまう可能性がある。したがって、Crの含有量は、17.0質量%以上21.0質量%以下とする。
 Siは、不動態皮膜による着色防止作用を得るために、不動態皮膜中のSi量を安定させる元素であり、そのような作用を奏するには、0.2質量%以上含有させる必要がある。しかし、Siの含有量が1.0質量%を超えると、鋼材が硬質化して加工性が悪化してしまう可能性がある。したがって、Siの含有量は、0.2質量%以上1.0質量%以下とする。
 Alは、鋼板表面の微小欠陥(表面疵)の原因となる非金属介在物に大きな影響を及ぼし、Alの含有量が0.03質量%を超えると、非金属介在物が生成されやすくなってしまう可能性がある。したがって、Alの含有量は、0.03質量%以下とする。
 CおよびNは、強度を向上させる元素であるが、それぞれ含有量が0.03質量%を越えると、加工性が低下する可能性がある。したがって、Cの含有量およびNの含有量は、それぞれ0.03質量%以下とする。
 Nbは、CおよびNを固着する作用があり、耐食性を向上させるために必要に応じて含有させる。また、そのような作用を奏するには、Nbを0.1質量%以上含有させる必要があるが、Nbを1.0質量%を超えて過剰に含有させると加工性が低下する可能性がある。したがって、Nbの含有量は、0.1質量%以上1.0質量%以下とする。
 Cuは、耐食性を向上させるために必要に応じて含有させ、その含有量は、1.0質量%以下とする。
 Moは、耐食性を向上させるために必要に応じて含有させ、その含有量は3.0質量%以下とする。
 次に、上記フェライト系ステンレス鋼板の製造方法について説明する。
 上記フェライト系ステンレス鋼板を製造する際には、従来の方法で製造された熱延酸洗材を出発材料とし、最終的に仕上冷間圧延と光輝焼鈍と調質圧延とを順に行う製造方法において、仕上冷間圧延より前工程にて、鋼板表面を少なくとも1回以上研磨し、次いで焼鈍を行う。
 具体的な製造手順を例示すると、例えば以下のような製造手順となる。
 (1)[熱延酸洗材]→機械研磨→中間焼鈍→仕上冷間圧延→光輝焼鈍→調質圧延
 (2)[熱延酸洗材]→中間圧延→機械研磨→中間焼鈍→仕上冷間圧延→光輝焼鈍→調質圧延
 (3)[熱延酸洗材]→中間圧延1→中間焼鈍1→中間圧延2→機械研磨→中間焼鈍2→仕上冷間圧延→光輝焼鈍→調質圧延
 (4)[熱延酸洗材]→機械研磨→中間焼鈍1→中間圧延1→中間焼鈍2→仕上冷間圧延→光輝焼鈍→調質圧延
 すなわち、例えば、上述の製造手順(1)に示すように、冷間圧延工程が仕上冷間圧延のみの場合には、熱延酸洗材を例えば機械研磨等の研磨処理し、次いで中間焼鈍し、次いで仕上冷間圧延し、次いで光輝焼鈍し、次いで調質圧延する工程順のように、仕上冷間圧延前に、機械研磨および中間焼鈍を行う。
 また、例えば、冷間圧延工程が中間冷間圧延および仕上冷間圧延のように複数回ある場合には、上述の製造手順(2)および(3)に示すように、中間圧延後に機械研磨し、その後で仕上冷間圧延前に中間焼鈍を行う工程や、上述の製造手順(4)のように、機械研磨後に中間焼鈍および中間圧延を行い、その後仕上冷間圧延を行う工程等が挙げられる。
 上述の製造手順に示すように、機械研磨により表面疵を除去した後で冷間圧延を行う前に中間焼鈍を行うことが重要である。
 ここで、熱延酸洗材は、図1(a)および(b)に示すように、鋼材表面にショットブラストによるショット痕1やバリ2が発生している。
 このようなショット痕1やバリ2が発生している状態で、冷間圧延を行うと、図2(a)および(b)に示すようにショット痕1やバリ2が潰された形状で残留し、その後の冷間圧延によってこれらの表面欠陥が引き延ばされて、図3(a)および(b)に示すように、かさぶた状欠陥3が生じる。
 また、図1ないし3に示すようにショット痕1やバリ2やかさぶた状欠陥3が生じている表面に機械研磨を行うと、図4に示すようにそれらショット痕1やバリ2やかさぶた状欠陥3が除去されるものの、研磨目に硬質層が発生する。
 このように硬質層が発生した状態で冷間圧延すると、図5に示すように、鋼板表面に微細な割れ4が発生し、冷間圧延の進行に伴って割れが開口する。
 そして、微細な割れ4が発生した状態でさらに冷間圧延を行うと、図6に示すように、その微細な割れ4が引き延ばされてスクラッチ状欠陥5となる。
 そこで、熱延酸洗材およびその冷間圧延材に残存するショット痕1やバリ2やかさぶた状欠陥3を機械研磨で除去した後に焼鈍することで、機械研磨目の硬質層が再結晶化され、その後の冷間圧延での微細な割れ4の発生やスクラッチ状欠陥5の発生を防止でき、美麗な表面品質が得られる。
 なお、機械研磨の回数は、熱延酸洗材およびその冷間圧延材に残存するショット痕1やバリ2やかさぶた状欠陥3の状態や、所望の性能および状態に応じて、適宜決定できる。
 また、機械研磨後の焼鈍は、雰囲気を調整しない焼鈍および酸洗による方法や、水素雰囲気中で行う光輝焼鈍のいずれでもよいが、過度な加熱や酸洗やデスケール等で微小な表面欠陥を新たに発生させないことが重要である。
 さらに、フェライト系ステンレス鋼板の美麗な表面品質を得るには、鋼板表面の微小欠陥を引き延ばし、オイルピットやその他の微小欠陥を低減できるように、所定の条件で冷間圧延を行うことが好ましい。
 具体的には、熱延酸洗材から光輝焼鈍前までのトータルの冷間圧延率を70%以上とし、仕上冷間圧延での冷間圧延率を30%以上にすることが好ましい。
 さらに、仕上冷間圧延の最終パスにおいては、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを使用し、圧延率12%以上で、圧延速度150m/分以下で圧延することが好ましい。
 また、加熱による着色を効果的に防止する不動態皮膜を形成するには、所定の条件で光輝焼鈍することが好ましい。
 具体的には、光輝焼鈍は、水素濃度が75%以上の水素および窒素の混合ガスで、露点を-45℃以下とし、焼鈍温度を800℃以上990℃以下とすることが好ましい。なお、本発明でいう光輝焼鈍の温度はステンレス鋼板が到達する最高温度を示しており、光輝焼鈍炉の温度やステンレス鋼板の通板速度等でコントロールされる。
 また、光輝焼鈍後の調質圧延により、不動態皮膜を破壊してしまうと、加熱による着色を不動態皮膜によって効果的に防止できなくなってしまうため、調質圧延は、不動態皮膜を破壊しない条件で行うことが好ましい。
 具体的には、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを用いて、伸び率0.1%以上1.0%以下の条件にて、無潤滑で行うことが好ましい。
 そして、上記一実施の形態によれば、鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下であるため、微細な疵や微細な割れや微細な窪み等の微小欠陥が少なく、例えば自動車モール材等の装飾品用の材料として美麗な表面外観であり、表面品質が良好である。
 また、不動態皮膜の厚みが1nm以上10nm以下で、不動態皮膜中のSiの平均濃度が10at%以上20at%以下で、不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比が(Si+Al+Cr)/Fe>1.0であるため、例えばフェライト系ステンレス鋼板を製品として設置する際に接着剤を塗布した後の加熱処理等の加熱による着色の発生を、不動態皮膜によって防止できる。
 さらに、上記フェライト系ステンレス鋼板は、このように表面品質が良好で、かつ、加熱による着色を防止できるため、例えば自動車モール材等の装飾品用として好適である。
 フェライト系ステンレス鋼板を製造する際には、熱延酸洗材に対して、仕上冷間圧延より前工程にて、鋼板表面を研磨し、次いで焼鈍するため、機械研磨目の硬質層が焼鈍で軟質化され、その後の冷間圧延にて微細欠陥が生じることを防止でき、鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下という美麗な表面品質を得ることができる。
 冷間圧延では、光輝焼鈍前までのトータル冷間圧延率を70%以上とし、仕上冷間圧延での冷間圧延率を30%以上とすることにより、鋼板表面の微小欠陥を低減できる。
 また、仕上冷間圧延では、最終パスにおいて、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを使用し、圧延率12%以上で、圧延速度150m/分以下で圧延することにより、鋼板表面の微小欠陥を低減できる。
 光輝焼鈍は、水素濃度が75%以上の水素および窒素の混合ガスで、露点を-45℃以下とし、焼鈍温度を800℃以上990℃以下とすることで、不動態皮膜中のSi量(Siの平均濃度)を10at%以上20at%以下の範囲に調整しやすく、かつ、不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比が(Si+Al+Cr)/Fe>1.0の範囲に調整しやすく、かつ、動態皮膜の厚みを1nm以上10nm以下の範囲に調整しやすいため、加熱による着色を効果的に防止できる不動態皮膜を形成できる。
 調質圧延は、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを用いて、伸び率0.1%以上1.0%以下の条件にて、無潤滑で行うことにより、光輝焼鈍で形成された不動態皮膜が破壊されにくいため、加熱による着色を効果的に防止できる不動態皮膜を保持できる。
 以下、本実施例および比較例について説明する。
 実機にて、19Cr-0.5Si-0.5Nb-0.5Cuのステンレス鋼を溶製し、熱延酸洗材とした。この熱延酸洗材を、上述の製造手順(2)および(4)に従い、機械研磨(RP)を行い、冷間圧延条件、光輝焼鈍(BA)条件および調質圧延(SKP)条件を変えて、ステンレス鋼板を製造した。
 これら各ステンレス鋼板について、不動態皮膜の調査および表面品質の評価を行い、その後、加熱処理を行って表面の着色度合いを調査した。
 表面品質の評価は、最終製品の表面を光学顕微鏡で観察し、面積が10μm以上の微小欠陥の面積率を算出して、その面積率が1.5%以下のものを表面品質が良好であると評価した。
 不動態皮膜の調査は、XPS分析によって測定し、不動態皮膜の厚みと、不動態皮膜中のSi量と、不動態皮膜中のFeに対するSi、AlおよびCrの割合((Si+Al+Cr)/Feの値)とで評価した。
 着色度合いの評価は、ラボにて300℃×0秒の加熱処理(大気焼鈍)を行い、加熱処理前後での明度差(ΔL*)、赤方向色度差(Δa*)および黄方向色度差(Δb*)を測定して鋼板表面の色の変化を評価した。
 なお、色差の測定には、コニカミノルタ製分光測色計:CM-2500dを用い、JIS Z 8722に準拠する方法にて測定を行った。色の変化の評価は、以下に示す式の色差(ΔE*ab)にて評価し、値が2以下のものを良好と判断した。
 ΔE*ab=[(ΔL*)+(Δa*)+(Δb*)1/2
 本実施例および比較例についての試験条件および試験結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 機械研磨後に焼鈍を行い、冷間圧延、光輝焼鈍および調質圧延を上記所定の範囲内の条件で行った本実施例であるサンプルNo.1および2は、微小欠陥の面積率が1.5%より低く、表面品質が良好であった。また、不動態皮膜の厚みが上記範囲内であり、不動態皮膜の成分は、Si量が上記範囲内であるとともに、(Si+Al+Cr)/Feの値が上記範囲内であり、加熱処理前後の色差(ΔE*ab)の値が2より小さく、鋼板表面の色の変化が少なかった。
 比較例であるサンプルNo.3は、調質圧延の伸び率が1.0%より大きかったため、加熱処理後の鋼板表面の色の変化が本実施例と比較して著しく大きかった。
 比較例であるサンプルNo.4は、光輝焼鈍での露点が-45℃より高かったため、不動態皮膜中のSi量が10at%より低く、また、(Si+Al+Cr)/Feの値が1.0以下であり、加熱処理後の鋼板表面の色の変化が本実施例と比較して著しく大きかった。
 比較例であるサンプルNo.5は、光輝焼鈍での焼鈍温度が990℃より高かったため、不動態皮膜中のSi量が10at%より低く、加熱処理後の鋼板表面の色の変化が本実施例と比較して著しく大きかった。
 比較例であるサンプルNo.6は、光輝焼鈍での混合ガスにおける水素濃度が75%より低かったため、不動態皮膜の厚みが10nmより厚く、また、不動態皮膜中のSi量が10at%より低くなり、加熱処理後の鋼板表面の色の変化が本実施例と比較して著しく大きかった。
 比較例であるサンプルNo.7は、仕上冷間圧延の圧延速度が150m/分より速く、仕上冷間圧延の圧延率が12%未満であったため、微小欠陥の面積率が1.5%より高く、表面品質が悪かった。
 比較例であるサンプルNo.8は、機械研磨後に焼鈍を行わずに冷間圧延を行ったため、微小欠陥の面積率が1.5%より高く、表面品質が悪かった。
 本発明は、例えば自動車のモール材等の装飾品用のように美麗な表面外観が求められる鋼板において利用することができる。

Claims (10)

  1.  光輝焼鈍後に調質圧延され不動態皮膜を有するフェライト系ステンレス鋼板において、
     鋼板表面における面積が10μm以上の微小欠陥の面積率が0.2%以上1.5%以下で、
     不動態皮膜の厚みが1nm以上10nm以下で、
     不動態皮膜中のSiの平均濃度が10at%以上20at%以下で、
     不動態皮膜の成分におけるSi、Al、CrおよびFeの平均濃度比が(Si+Al+Cr)/Fe>1.0である
     ことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
  2.  Cr:17.0質量%以上21.0質量%以下、Si:0.2質量%以上1.0質量%以下、Al:0.03質量%以下、C:0.03質量%以下およびN:0.03質量%以下を含有する
     ことを特徴とする請求項1記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  3.  Nb:0.1質量%以上1.0質量%以下およびCu:1.0質量%以下の少なくとも一方を含有する
     ことを特徴とする請求項1または2記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  4.  Mo:3.0質量%以下を含有する
     ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  5.  装飾品用および自動車モール材用である
     ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板。
  6.  熱延酸洗材を出発材料とし、少なくとも仕上冷間圧延と光輝焼鈍と調質圧延とを順に行うフェライト系ステンレス鋼板の製造方法において、
     仕上冷間圧延より前工程にて、鋼板表面を少なくとも1回研磨し、次いで焼鈍を行う
     ことを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
  7.  光輝焼鈍前までのトータル冷間圧延率を70%以上とし、
     仕上冷間圧延での冷間圧延率を30%以上とする
     ことを特徴とする請求項6記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
  8.  仕上冷間圧延の最終パスは、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを用いて、圧延率12%以上で、圧延速度150m/分以下で圧延する
     ことを特徴とする請求項6または7記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
  9.  光輝焼鈍は、水素濃度が75%以上の水素および窒素の混合ガスで、露点を-45℃以下とし、焼鈍温度を800℃以上990℃以下とする
     ことを特徴とする請求項6ないし8いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
  10.  調質圧延は、算術平均粗さRaが0.1μm以下のワークロールを用いて、伸び率0.1%以上1.0%以下の条件にて、無潤滑で行う
     ことを特徴とする請求項6ないし9いずれか一記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
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