WO2021241133A1 - フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材及び耐食性部材 - Google Patents

フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材及び耐食性部材 Download PDF

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WO2021241133A1
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ferrite
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明訓 河野
一成 森田
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日鉄ステンレス株式会社
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    • C21D2211/005—Ferrite

Definitions

  • the present invention relates to a ferrite / austenite duplex stainless steel material and a corrosion resistant member.
  • a stainless steel sheet which is a general stainless steel material, is manufactured by the following process.
  • a hot-rolled steel plate can be obtained by continuously casting hot metal in which a raw material of stainless steel is melted into a slab and hot-rolling the slab. Further, if necessary, a cold-rolled steel sheet (thin plate material) can be obtained by cold-rolling the hot-rolled steel sheet.
  • an oxide scale is formed on the surface of the stainless steel material, so that the oxide scale is removed by pickling.
  • descale removing the oxide scale formed on the surface of the stainless steel material is referred to as "descale”.
  • the surface of the stainless steel material becomes white and loses its luster due to the unevenness of the surface formed by the mechanical pretreatment and the rough surface due to pickling, and the design is deteriorated.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material has a thick oxide scale formed on the surface, it is difficult to make cracks by mechanical pretreatment, and uneven pickling is likely to occur.
  • the internal oxide layer containing SiO 2 and Al 2 O 3 formed at the interface between the oxide scale and the stainless steel material is chemically stable, so that the oxide scale is formed. It becomes even more difficult to remove.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a ferrite austenite two-phase stainless steel material having a smooth and glossy surface and excellent corrosion resistance, and a corrosion-resistant member using the same are provided.
  • the purpose is to provide.
  • the present inventors controlled the composition of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material, and also descaled by a laser-based descaling process and subsequent pickling. It was found that by adopting the process, the smoothness and glossiness of the surface can be improved without lowering the corrosion resistance. Based on this finding, various ferrite / austenite two-phase stainless steel materials were prepared and examined. As a result, they had a predetermined composition, and the surface had an arithmetic average roughness Ra and a 60-degree mirror surface gloss Gs (60 °). Has found that a ferrite austenite two-phase stainless steel material within a predetermined range can solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention.
  • a ferrite austenite two-phase stainless steel material having an arithmetic average roughness Ra of the surface of 0.10 to 3.00 ⁇ m and a 60-degree mirror gloss Gs (60 °) of 10 to 100%, and having excellent corrosion resistance.
  • the present invention is a corrosion resistant member containing the above-mentioned ferrite / austenite two-phase stainless steel material.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention has C: 0.001 to 0.100%, Si: 5.00% or less, Mn: 6.00% or less, P: 0.050%.
  • the term "stainless steel material” as used herein means a material formed of stainless steel, and the material shape thereof is not particularly limited.
  • the material shape examples include a plate shape (including a strip shape), a rod shape, a tubular shape, and the like. Further, various shaped steels having a cross-sectional shape such as T-shaped or I-shaped may be used.
  • the "impurity" is a component mixed with raw materials such as ore and scrap and various factors in the manufacturing process when the stainless steel material is industrially manufactured, and is permissible as long as it does not adversely affect the present invention. Means what is done.
  • the stainless steel material may contain 0.02% or less of ⁇ as an impurity.
  • REM rare earth element
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention has Ti: 0.001 to 0.500%, Nb: 0.001 to 1.000%, V: 0.001 to 1.000%. %, W: 0.001 to 1.000%, Zr: 0.001 to 1.000%, Co: 0.001 to 1.200%. Further, the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention has Ca: 0.0001 to 0.0100%, B: 0.0001 to 0.0080%, Sn: 0.001 to 0.500. It can further include one or more selected from%.
  • each component will be described in detail.
  • the upper limit of the Si content is controlled to 5.00%.
  • the upper limit of the Si content is 1.00%, preferably 0. It is 80%, more preferably 0.70%, still more preferably 0.60%.
  • the lower limit of the Si content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10%.
  • the upper limit of the Si content is preferably 4.00%, more preferably. Is 3.80%, more preferably 3.50%.
  • the lower limit of the Si content is not particularly limited, but is preferably 0.20%, preferably 1.00%, more preferably 1.00%, from the viewpoint of ensuring the heat resistance of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material. It is 1.50%.
  • Mn is an element that produces an austenite phase ( ⁇ phase). If the Mn content is too high, the corrosion resistance of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the Mn content is controlled to 6.00%, preferably 4.00%, more preferably 2.00%, and even more preferably 1.00%. On the other hand, the lower limit of the Mn content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10%.
  • the upper limit of the P content is controlled to 0.050%, preferably 0.035%, and more preferably 0.030%.
  • the lower limit of the content of P is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.003%.
  • the upper limit of the S content is controlled to 0.0300%, preferably 0.0100%, more preferably 0.0050%, and even more preferably 0.0010%.
  • the lower limit of the S content is not particularly limited, but is preferably 0.0001%, more preferably 0.0002%.
  • Ni is an element that produces an austenite phase ( ⁇ phase). Since Ni is expensive, if the content is too high, the manufacturing cost will increase. Therefore, the upper limit of the Ni content is controlled to 9.00%, preferably 8.00%, more preferably 7.50%, and even more preferably 7.00%. On the other hand, from the viewpoint of obtaining the effect of Ni, the lower limit of the Ni content is preferably 1.00%, more preferably 2.00%, further preferably 5.00%, still more preferably 5.50%. Be controlled.
  • Mo is an element that improves the corrosion resistance of ferrite / austenite two-phase stainless steel materials. Since Mo is expensive, if the content of Mo is too high, the manufacturing cost will increase. Therefore, the upper limit of the Mo content is controlled to 5.00%, preferably 4.50%, more preferably 4.00%, and even more preferably 3.80%. On the other hand, the lower limit of the Mo content is not particularly limited, but is preferably 0.10%, more preferably 0.50%, still more preferably 1.00%, and most preferably 3.00%.
  • Cu is an element that improves the workability of ferrite / austenite two-phase stainless steel materials. If the Cu content is too high, the corrosion resistance of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material will decrease, and a low melting point phase will be formed during casting, leading to a decrease in hot workability. Therefore, the upper limit of the Cu content is controlled to 2.00%, preferably 1.60%, more preferably 1.20%, and even more preferably 1.00%. On the other hand, the lower limit of the Cu content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, still more preferably 0.10%, still more preferably 0.20%, and particularly preferably. Is 0.30%, most preferably 0.50%.
  • N is an element that improves corrosion resistance. If the content of N is too large, it will be hardened and the processability of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the N content is controlled to 0.370%. In particular, in the case of a ferrite / austenite two-phase stainless steel material having a low content of Si and Al (Si + 2Al is less than 1.20%), the upper limit of the content of N is preferably 0.300%, more preferably. Is 0.280%, more preferably 0.260%.
  • the lower limit of the content of N is not particularly limited, but is preferably 0.100%, preferably 0.150%, and more preferably 0.200%. Further, in the case of a ferrite / austenite two-phase stainless steel material having a high content of Si and Al (Si + 2Al is 1.20% or more), the upper limit of the content of N is preferably 0.350%, more preferably. Is 0.300%, more preferably 0.280%, and most preferably 0.260%. On the other hand, the lower limit of the content of N is not particularly limited, but is preferably controlled to 0.010%, preferably 0.050%, and more preferably 0.100%.
  • Al is an element that is added as needed for deoxidation in the refining process and improves corrosion resistance and heat resistance. If the Al content is too high, the amount of inclusions produced increases and the quality deteriorates. Therefore, the upper limit of the Al content is controlled to 3.500%.
  • the upper limit of the content of Al is preferably 0.400%, more preferably. Is 0.100%, more preferably 0.050%.
  • the lower limit of the Al content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.005%.
  • the upper limit of the Al content is preferably 3.000%, more preferably. Is 2.000%, more preferably 1.500%.
  • the lower limit of the Al content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.010%, and even more preferably 0.100%.
  • Si + 2Al (each element symbol represents the content of each element) is 1. It is less than .20%, preferably 1.10% or less, more preferably 1.00% or less, still more preferably 0.90% or less.
  • the lower limit of Si + 2Al is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10%.
  • Si + 2Al each element symbol represents the content of each element
  • Si + 2Al is not particularly limited, but is preferably 10.00%, more preferably 8.00%, and even more preferably 5.00%.
  • Ti is an element that binds to C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Ti, the lower limit of the Ti content is controlled to 0.001%, preferably 0.005%. On the other hand, if the Ti content is too high, it causes surface defects and causes quality deterioration, and the processability of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material is deteriorated. Therefore, the upper limit of the Ti content is controlled to 0.500%, preferably 0.300%, and more preferably 0.100%.
  • Nb is an element that binds to C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance, and is added as necessary.
  • the lower limit of the content of Nb is controlled to 0.001%, preferably 0.004%, and more preferably 0.010%.
  • the upper limit of the Nb content is controlled to 1.000%, preferably 0.600%, and more preferably 0.060%.
  • V is an element that improves corrosion resistance and is added as needed. From the viewpoint of obtaining the effect of V, the lower limit of the content of V is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, if the V content is too large, the processability of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the V content is controlled to 1.000%, preferably 0.200%.
  • W is an element that improves high temperature strength and corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of W, the lower limit of the content of W is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, if the W content is too large, it becomes hard and the workability is deteriorated, and surface defects are increased, so that the surface quality of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material is deteriorated. Therefore, the upper limit of the W content is controlled to 1.000%, preferably 0.300%.
  • Zr is an element that binds to C and N to improve oxidation resistance and intergranular corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Zr, the lower limit of the Zr content is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, if the Zr content is too large, the processability of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the Zr content is controlled to 1.000%, preferably 0.200%, and more preferably 0.050%.
  • Co is an element that improves heat resistance and is added as needed. From the viewpoint of obtaining the effect of Co, the lower limit of the Co content is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, since Co is expensive, if the content of Co is too large, the manufacturing cost will increase. Therefore, the upper limit of the Co content is controlled to 1.200%, preferably 0.400%.
  • Ca is an element that forms sulfides and reduces the adverse effects of S, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Ca, the lower limit of the Ca content is controlled to 0.0001%, preferably 0.0003%. On the other hand, if the Ca content is too high, the amount of inclusions produced increases and the quality deteriorates. Therefore, the upper limit of the Ca content is controlled to 0.0100%, preferably 0.0050%.
  • B is an element that improves hot workability and is added as needed. From the viewpoint of obtaining the effect of B, the lower limit of the content of B is controlled to 0.0001%, preferably 0.0003%, and more preferably 0.0005%. On the other hand, if the content of B is too large, the corrosion resistance of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material is lowered. Therefore, the upper limit of the B content is controlled to 0.0080%, preferably 0.0040%, and more preferably 0.0025%.
  • Sn is an element that improves corrosion resistance and high-temperature strength, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Sn, the lower limit of the Sn content is controlled to 0.001%, preferably 0.002%. On the other hand, if the Sn content is too high, a low melting point phase is formed and the hot workability of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material is deteriorated. Therefore, the upper limit of the Sn content is controlled to 0.500%, preferably 0.100%, and more preferably 0.050%.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention has a surface arithmetic mean roughness Ra of 0.10 to 3.00 ⁇ m, preferably 0.50 to 2.00 ⁇ m, and more preferably 1.00 to 1.00. It is 1.90 ⁇ m.
  • the "arithmetic mean roughness Ra" in the present specification means the arithmetic mean roughness Ra measured in accordance with JIS B0601: 2013.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention has a surface 60-degree mirror gloss Gs (60 °) of 10 to 100%, preferably 13 to 70%, and more preferably 15 to 65%. ..
  • a surface 60-degree mirror gloss Gs (60 °) of 10 to 100% preferably 13 to 70%, and more preferably 15 to 65%. ..
  • the gloss of the ferrite austenite two-phase stainless steel material can be ensured.
  • "60 degree mirror surface gloss Gs (60 °)” means 60 degree mirror surface gloss Gs (60 °) measured in accordance with JIS Z8741: 1997.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention has excellent corrosion resistance.
  • excellent in corrosion resistance in the present specification means that the rusting area ratio is 1% or less when 10 cycles of salt spraying, drying and wetting are performed as one cycle in the salt-dry-wet repeat test (CCT). Means that.
  • the proportion of the ferrite ( ⁇ ) phase in the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably 30 to 70% by volume, more preferably 40 to 60% by volume, and even more preferably. It is 50 to 55% by volume.
  • the proportion of the ferrite phase can be measured by the magnetic induction method. For example, the measurement can be performed using a ferrite scope manufactured by Helmut Fisher.
  • the surface of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention satisfies the following (1) and (2).
  • the root mean square slope R ⁇ q is 35 ° or less, preferably 30 ° or less, and more preferably 25 ° or less.
  • the lower limit of the root mean square slope R ⁇ q is, for example, 3 °.
  • the “root mean square slope R ⁇ q” in the present specification means the root mean square slope R ⁇ q measured in accordance with JIS B0601: 2013.
  • the chromanetics index b * is 7.00 or less, preferably 6.00 or less, and more preferably 5.00 or less.
  • the chromatics index b * is a chromatics index that indicates the chromaticity from blue to yellow in the L * a * b * color space, and is made of stainless steel when a burn (oxide) is formed on the surface by polishing or electrolysis. It is known that steel materials have a yellowish tint.
  • the chromanetics index b * is, for example, 2.00.
  • chromanetics index b * as used herein means the CIE-L * a * b * chromanetics index b in the color space used in the CIEDE2000 color difference formula measured in accordance with JIS Z8781-6: 2017. * Means.
  • the surface of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention may further satisfy the following (3).
  • the aspect ratio Str of the texture is 0.50 or more, preferably 0.60 or more, and more preferably 0.70 or more. By controlling the aspect ratio Str of the texture in such a range, it is possible to obtain a ferrite austenite two-phase stainless steel material having a good appearance without streaks.
  • the upper limit of the aspect ratio Str of the texture is 1 from the definition, but is, for example, about 0.95.
  • the “texture aspect ratio Str” as used herein means the texture aspect ratio Str measured in accordance with JIS B0661-2: 2018.
  • the thickness (plate thickness) of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably 3 mm or more.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention is used by melting stainless steel having the above composition and using a laser as a descaling step (hereinafter referred to as "laser descale”). ) And the descale by pickling (hereinafter referred to as "pickling descale") step, the production can be carried out by using a method known in the art. Specifically, stainless steel having the above composition is melted and forged or cast to produce steel pieces. After that, the steel pieces may be hot-rolled, and then a laser descaling step and then a pickling descaling step may be carried out. Annealing may be appropriately performed before the laser descaling step.
  • the laser descale step is a step of evaporating and removing the oxide scale by irradiating the oxide scale formed on the surface of the ferrite / austenite two-phase stainless steel material with a laser beam.
  • Various conditions of the laser descaling process may be adjusted in consideration of the following items according to the apparatus to be used.
  • a continuous wave laser is preferable because the heat input is too large and the base material (ferrite / austenite two-phase stainless steel material) is likely to be melted.
  • wavelength In general, the reflectance of a substance to light has a wavelength dependence, and if a wavelength having a low reflectance is selected, heat input increases and transpiration is likely to occur. Therefore, the oxidation scale can be selectively transpired and removed by selecting a wavelength having a high reflectance of the base material and a low reflectance of the oxide.
  • pulse width If the pulse width is short, ablation occurs before the heat input by the laser is transmitted to the surroundings, so that the ablation threshold becomes small.
  • the pulse width is mainly determined by the performance of the oscillator, and a device capable of oscillating with a short pulse width is expensive. Therefore, it is preferable to select a short pulse width within the specification range of the laser descale equipment. (Oscillation frequency)
  • scan frequency The higher the scan frequency, the faster the line processing speed, but if it is too high, gaps between pulses will occur and the descale rate will decrease. Therefore, it is preferable to increase the scan frequency within a range in which the descale rate can be maintained.
  • Laser beam diameter The larger the value, the wider the irradiation range, that is, the range that can be descaled by one pulse, and the descale efficiency is improved, but the energy density (fluence) of one pulse is lowered. It is preferable to increase the beam diameter within a range in which the fluence capable of transpiration removal of the scale is maintained.
  • Oxidation scale can be evaporated and removed by irradiating a laser beam with fluence exceeding the ablation threshold of the oxides constituting the scale, but if the fluence is set too high, not only the scale but also the base metal is evaporated and removed. Material damage will increase. Therefore, the fluence may be adjusted in consideration of the descale rate and the damage to the base metal.
  • the pickling descaling step is a step of immersing the ferrite / austenite two-phase stainless steel material that has undergone the laser descaling step in a pickling bath to wash off the oxide scale that could not be completely removed by the laser descaling step.
  • the pickling solution used in the pickling bath is not particularly limited, but includes one component such as nitric acid (HNO 3 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrofluoric acid (HF), and ferric chloride (FeCl 3).
  • a solution containing the above can be used.
  • a typical pickling solution is a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid.
  • FIG. 1 is an SEM photograph of (a) 100 times and (b) 1000 times the surface of the above (1).
  • this stainless steel sheet has a surface structure having many smooth portions, although pulse marks due to a pulse laser are seen on the surface. Therefore, it is possible to control the surface roughness parameter (arithmetic mean roughness Ra, etc.), 60 degree mirror surface gloss Gs (60 °, etc.) within the above range.
  • FIG. 2 is a laser micrograph (50 times) of the surface of the above (2).
  • this stainless steel sheet has a rough surface structure in which impact marks due to shot blasting treatment and dissolution marks due to pickling are mixed. Therefore, the arithmetic mean roughness Ra and the root mean square slope R ⁇ q tend to be large, and the 60-degree mirror surface gloss Gs (60 °) tends to be small.
  • FIG. 3 is a laser micrograph (50 times) of the surface of the above (3). As shown in FIG. 3, this stainless steel sheet has a surface structure having a streak pattern by belt polishing. Therefore, the aspect ratio Str of the texture tends to be small.
  • the ferrite / austenite two-phase stainless steel material according to the embodiment of the present invention having the above characteristics is excellent in corrosion resistance, and therefore can be used as a corrosion resistant member.
  • this ferrite / austenite two-phase stainless steel material has a smooth and glossy surface and is excellent in designability, and is therefore suitable for use in corrosion-resistant members that require designability.
  • Example 1 A laser descaling step and a pickling descaling step were sequentially carried out on the hot-rolled steel sheet having the composition of steel type A.
  • the laser descaling step was performed using a commercially available device (LaserClear 50A manufactured by IHI Corporation).
  • a hot-rolled steel sheet is installed on the movable stage of this device, and while moving at 0.2 m / min along the rolling direction, it is scanned from above the hot-rolled steel sheet at a constant speed in the plate width direction and irradiated with a pulse laser once. bottom.
  • the scan width per scan was 25 mm.
  • the irradiation conditions of the pulse laser were as follows.
  • Wavelength 1085 nm Pulse width: 100ns Oscillation frequency: 120kHz Scan frequency: 100Hz Laser beam diameter: 90 ⁇ m Fluence: 6J / cm 2
  • an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 30 g / L of hydrofluoric acid and 60 g / L of nitric acid is kept at 60 ° C. in a constant temperature bath, the hot-rolled steel sheet is immersed for 90 seconds, and then immediately washed with running water and air-dried. I went by that.
  • Examples 2 to 5 The same procedure as in Example 1 was carried out except that a hot-rolled steel sheet having the composition of the steel type shown in Table 2 was used and the fluence of the pulse laser in the laser descaling step was set to 7 J / cm 2.
  • Example 6 After using a hot-rolled steel sheet having the composition of steel type F, and holding a hydrofluoric acid aqueous solution containing 45 g / L of hydrofluoric acid and 145 g / L of nitric acid at 50 ° C. in a constant temperature bath, the hot-rolled steel sheet was immersed for 230 seconds. The same procedure as in Example 1 was carried out except that the pickling descale was immediately washed with running water and naturally dried.
  • Examples 7 to 10 The same procedure as in Example 6 was carried out except that a hot-rolled steel sheet having the composition of the steel type shown in Table 2 was used and the fluence of the pulse laser in the laser descaling step was set to 7 J / cm 2.
  • a hot-rolled steel sheet having the composition of steel type A is subjected to bending and unbending treatment with a bending radius of 50 mm by a scale breaker, and pretreatment by shot blasting using steel shot (SB-5), and then acid.
  • a washing descale process was carried out.
  • the pickling descaling step was carried out as follows. First, an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 50 g / L of hydrofluoric acid and 150 g / L of nitric acid was kept at 50 ° C. in a constant temperature bath, the hot-rolled steel sheet was immersed for 240 seconds, and then immediately washed with running water and air-dried.
  • an aqueous solution of hydrofluoric acid containing 30 g / L of hydrofluoric acid and 60 g / L of nitric acid was kept at 60 ° C. in a constant temperature bath, the hot-rolled steel sheet was immersed for 90 seconds, and then immediately washed with running water and air-dried.
  • Comparative Example 2 The hot-rolled steel sheet after the pickling descaling step obtained in Comparative Example 1 was subjected to belt polishing using SiC abrasive paper (count # 400) and water-soluble grinding oil. The grinding depth was 20 ⁇ m from the surface.
  • Comparative Example 3 The same procedure as in Comparative Example 1 was carried out except that a hot-rolled steel sheet having a composition of steel type F was used.
  • Comparative Example 4 The hot-rolled steel sheet obtained in Comparative Example 3 after the pickling descaling step was subjected to belt polishing using SiC abrasive paper (count # 400) and water-soluble grinding oil. The grinding depth was 20 ⁇ m from the surface.
  • the observation magnification at the time of measurement was 50 times, and the measurement range was 3 mm ⁇ 3 mm.
  • the arithmetic mean roughness Ra, the root mean square slope R ⁇ q, and the aspect ratio Str of the texture were measured at five points excluding the range from the end to 5 mm, and the average value was used as the evaluation result.
  • the distance between the measurement positions was 5 mm or more.
  • 60 degree mirror gloss Gs 60 ° was measured using a gloss meter (PG-1M manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) in accordance with JIS Z8741: 1997. It was measured. The 60-degree mirror gloss Gs (60 °) was measured at 5 points excluding the range from the end to 5 mm, and the average value was used as the evaluation result. The distance between the measurement positions was 5 mm or more.
  • Chromanetic index b * The chromanetics index b * was measured on the surface of the hot-rolled steel sheet subjected to the descaling step using a spectrophotometer (CM-700d manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) in accordance with JIS Z 8722: 2009. The geometric conditions of the measurement were c (di: 8 °), the measurement diameter was 8 mm ⁇ , the field of view was 10 °, and the D65 illuminant was used as the illumination light source. Measurements were performed at 5 points excluding the range from the end to 5 mm, and the average value was used as the evaluation result.
  • the corrosion resistance test was carried out by a repeated salt-dry-wet test in which salt spraying, drying and wetting were repeated.
  • the hot-rolled steel sheet subjected to the descale step was sprayed with a 5% NaCl aqueous solution (15 minutes at 35 ° C), dried (relative humidity 30%, temperature 60 ° C for 1 hour), and Wetting (relative humidity 95%, temperature 50 ° C. for 3 hours) was taken as one cycle for 10 cycles. Then, the hot-rolled steel sheet was washed with water and dried, and the rusted area ratio of the hot-rolled steel sheet was calculated.
  • the rusting area ratio was calculated by the following procedure.
  • the surface of the hot-rolled steel sheet after the repeated salt-dry-wet test was photographed, and the ratio of the area of the rusted portion in the central 25 mm ⁇ 25 mm range excluding the end face was determined.
  • the area of the rusted portion was obtained by binarizing the photograph of the surface of the hot-rolled steel sheet by image analysis, calculating the area per pixel, and then counting the number of pixels of the rusted portion.
  • the rusting area ratio was calculated by the following formula.
  • Rust area ratio (%) Area of rusting part (mm 2 ) / Area of the entire observation part (625 mm 2 ) x 100 In this evaluation, those having a rusting area ratio of 1% or less were evaluated as " ⁇ " (good corrosion resistance), and those having a rust area ratio of more than 1% were evaluated as "x" (poor corrosion resistance). The results of each of the above evaluations are shown in Table 2.
  • the hot-rolled steel sheets of Examples 1 to 10 have a surface arithmetic average roughness Ra of 0.10 to 3.00 ⁇ m and a 60-degree mirror gloss Gs (60 °) of 10 to 100%. It was confirmed that it was in the range and had a smooth and glossy surface. In addition, the hot-rolled steel sheets of Examples 1 to 10 had good corrosion resistance. On the other hand, the hot-rolled steel sheets of Comparative Examples 1 and 3 have an arithmetic average roughness Ra and a 60-degree mirror surface gloss Gs (60 °) outside the above ranges, and have a rough and dull surface. rice field. Further, the hot-rolled steel sheets of Comparative Examples 2 and 4 were polished after the pickling descaling step, so that the corrosion resistance was not sufficient.

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Abstract

質量基準で、Ｃ：０．００１～０．１００％、Ｓｉ：５．００％以下、Ｍｎ：６．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：１．００～９．００％、Ｃｒ：１５．００～３０．００％、Ｍｏ：５．００％以下、Ｃｕ：２．００％以下、Ｎ：０．３７０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する、耐食性に優れるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材である。このフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、表面の算術平均粗さＲａが０．１０～３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０～１００％である。

Description

フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材及び耐食性部材
　本発明は、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材及び耐食性部材に関する。
　ステンレス鋼材は、耐食性などの各種特性に優れるため、自動車用部品、建築用部品、厨房用器具などの広範な用途に用いられている。
　ステンレス鋼材は、形状によって、鋼板、条鋼、鋼帯、棒鋼、鋼管などに分類される。一般的なステンレス鋼材であるステンレス鋼板は、次のような工程によって製造される。ステンレス鋼の原料を溶解した溶銑を連続鋳造してスラブとし、スラブを熱間圧延することによって熱延鋼板（厚板材）が得られる。また、必要に応じて、熱延鋼板を冷間圧延することによって冷延鋼板（薄板材）が得られる。このようなステンレス鋼材の製造において、ステンレス鋼材の表面には酸化スケールが形成されるため、酸洗によって酸化スケールを除去することが行われる。以下、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去することを「デスケール」と称する。
　しかしながら、酸洗のみによっては酸化スケールを十分に除去できないことがある。特に、熱間圧延は、加熱温度が高く且つ加熱時間が長いため、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールは、厚くて安定な酸化物で構成されており、除去し難い。
　そこで、一般的なデスケール工程では、スケールブレーカーやショットブラストなどによる機械的な前処理を施して酸化スケールにクラックを入れた後に、酸洗することによって酸化スケールを除去し易くする方法が行われている（例えば、特許文献１及び２）。
特開２０１４－１７２０７７号公報 特開平２－１４５７８５号公報
　しかしながら、上記のデスケール工程では、機械的な前処理で形成される表面の凹凸と酸洗による表面の荒れによって、ステンレス鋼材の表面が白くなり光沢を失ってしまい、意匠性が低下してしまう。特に、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、表面に形成される酸化スケールが厚いため、機械的な前処理でクラックを入れることが難しく、酸洗ムラも生じ易い。また、ＳｉやＡｌの含有量が多いステンレス鋼材の場合、酸化スケールとステンレス鋼材との界面に形成されるＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を含む内部酸化層が化学的に安定であるため、酸化スケールを除去することがより一層難しくなる。
　一方、ステンレス鋼材の意匠性を確保するために上記のデスケール工程の後に表面を研磨することも考えられるが、表面を平滑になるまで研磨すると、研削量が多くなって歩留まりが低下するとともに、研磨目に研削油（冷却油）や研磨屑が残存して耐食性が低下する場合がある。
　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材、及びこれを用いた耐食性部材を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の組成を制御するとともに、レーザを用いたデスケール工程及びその後の酸洗によるデスケール工程を採用することにより、耐食性を低下させることなく、表面の平滑性及び光沢性を向上させ得るという知見を得た。この知見に基づいて様々なフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材を作製して検討を行った結果、所定の組成を有し、且つ表面の算術平均粗さＲａ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が所定の範囲にあるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材が上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．００１～０．１００％、Ｓｉ：５．００％以下、Ｍｎ：６．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：１．００～９．００％、Ｃｒ：１５．００～３０．００％、Ｍｏ：５．００％以下、Ｃｕ：２．００％以下、Ｎ：０．３７０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
　表面の算術平均粗さＲａが０．１０～３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０～１００％である、耐食性に優れるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材である。
　また、本発明は、上記のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材を含む耐食性部材である。
　本発明によれば、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材、及びこれを用いた耐食性部材を提供することができる。
レーザデスケール工程及び酸洗デスケール工程を実施して製造されたステンレス鋼板の表面のＳＥＭ写真である。 ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行って製造されたステンレス鋼板の表面のレーザ顕微鏡写真である。 ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行い、次いでベルト研磨を行って製造されたステンレス鋼板の表面のレーザ顕微鏡写真である。
　以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
　なお、本明細書において成分に関する「％」表示は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．００１～０．１００％、Ｓｉ：５．００％以下、Ｍｎ：６．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：１．００～９．００％、Ｃｒ：１５．００～３０．００％、Ｍｏ：５．００％以下、Ｃｕ：２．００％以下、Ｎ：０．３７０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する。
　ここで、本明細書において「ステンレス鋼材」とは、ステンレス鋼から形成された材料のことを意味し、その材形は特に限定されない。材形の例としては、板状（帯状を含む）、棒状、管状などが挙げられる。また、断面形状がＴ形、Ｉ形などの各種形鋼であってもよい。また、「不純物」とは、ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、ステンレス鋼材は、不純物としてОを０．０２％以下含有してもよい。また、ＲＥＭ（希土類元素）を合計で０．１％以下含有してもよい。
　また、本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、Ｔｉ：０．００１～０．５００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．２００％から選択される１種以上を更に含むことができる。
　さらに、本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、Ｂ：０．０００１～０．００８０％、Ｓｎ：０．００１～０．５００％から選択される１種以上を更に含むことができる。
　以下、各成分について詳細に説明する。
＜Ｃ：０．００１～０．１００％＞
　Ｃの含有量は多すぎると、硬質になって加工性が下がることに加え、溶接などの熱影響を受けた際に鋭敏化が生じ、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｃの含有量の上限値は、０．１００％、好ましくは０．０８０％、より好ましくは０．０６０％、更に好ましくは０．０３０％に制御される。一方、Ｃの含有量は少なすぎると、オーステナイト相の安定度が下がることによる加工性の劣化や精練コストの上昇につながる。そのため、Ｃの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００２％、より好ましくは０．００５％、更に好ましくは０．０１０％に制御される。
＜Ｓｉ：５．００％以下＞
　Ｓｉの含有量は多すぎると、硬質化してフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、５．００％に制御される。
　特に、Ｓｉ及びＡｌの含有量が少ない（Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満である）フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の場合、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．８０％、より好ましくは０．７０％、更に好ましくは０．６０％である。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。
　また、Ｓｉ及びＡｌの含有量が多い（Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上である）フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の場合、Ｓｉの含有量の上限値は、好ましくは４．００％、より好ましくは３．８０％、更に好ましくは３．５０％である。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐熱性を確保する観点から、好ましくは０．２０％、好ましくは１．００％、より好ましくは１．５０％である。
＜Ｍｎ：６．００％以下＞
　Ｍｎは、オーステナイト相（γ相）生成元素である。Ｍｎの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｍｎの含有量の上限値は、６．００％、好ましくは４．００％、より好ましくは２．００％、更に好ましくは１．００％に制御される。一方、Ｍｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。
＜Ｐ：０．０５０％以下＞
　Ｐの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐食性や加工性が低下してしまう。そのため、Ｐの含有量の上限値は、０．０５０％、好ましくは０．０３５％、より好ましくは０．０３０％に制御される。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００２％、更に好ましくは０．００３％である。
＜Ｓ：０．０３００％以下＞
　Ｓの含有量は多すぎると、熱間加工性が下がってフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の製造性が低下してしまうとともに、耐食性にも悪影響を及ぼす。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３００％、好ましくは０．０１００％、より好ましくは０．００５０％、更に好ましくは０．００１０％に制御される。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０００１％、より好ましくは０．０００２％である。
＜Ｎｉ：１．００～９．００％＞
　Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト相（γ相）生成元素である。Ｎｉは高価であるため、含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｎｉの含有量の上限値は、９．００％、好ましくは８．００％、より好ましくは７．５０％、更に好ましくは７．００％に制御される。一方、Ｎｉによる効果を得る観点から、Ｎｉの含有量の下限値は、好ましくは１．００％、より好ましくは２．００％、更に好ましくは５．００％、更に好ましくは５．５０％に制御される。
＜Ｃｒ：１５．００～３０．００％＞
　Ｃｒの含有量は多すぎると、精錬コストの上昇を招く上に、固溶強化によって硬質化し、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、３０．００％、好ましくは２８．００％、より好ましくは２６．００％、更に好ましくは２５．００％に制御される。一方、Ｃｒの含有量は少なすぎると、耐食性が十分に得られない。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１５．００％、好ましくは１８．００％、より好ましくは２０．００％、更に好ましくは２２．００％に制御される。
＜Ｍｏ：５．００％以下＞
　Ｍｏは、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐食性を改善する元素である。Ｍｏは高価であるため、Ｍｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、５．００％、好ましくは４．５０％、より好ましくは４．００％、更に好ましくは３．８０％に制御される。一方、Ｍｏの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．１０％、より好ましくは０．５０％、更に好ましくは１．００％、最も好ましくは３．００％である。
＜Ｃｕ：２．００％以下＞
　Ｃｕは、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性を改善する元素である。Ｃｕの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまうとともに、鋳造時に低融点相を形成して熱間加工性の低下を招く。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．６０％、より好ましくは１．２０％、更に好ましくは１．００％に制御される。一方、Ｃｕの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％、また更に好ましくは０．２０％、特に好ましくは０．３０％、最も好ましくは０．５０％である。
＜Ｎ：０．３７０％以下＞
　Ｎは耐食性を改善する元素である。Ｎの含有量は多すぎると、硬質化してフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．３７０％に制御される。
　特に、Ｓｉ及びＡｌの含有量が少ない（Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満である）フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の場合、Ｎの含有量の上限値は、好ましくは０．３００％、より好ましくは０．２８０％、更に好ましくは０．２６０％である。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．１００％、好ましくは０．１５０％、より好ましくは０．２００％である。
　また、Ｓｉ及びＡｌの含有量が多い（Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上である）フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の場合、Ｎの含有量の上限値は、好ましくは０．３５０％、より好ましくは０．３００％、更に好ましくは０．２８０％、最も好ましくは０．２６０％である。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１０％、好ましくは０．０５０％、より好ましくは０．１００％に制御される。
＜Ａｌ：３．５００％以下＞
　Ａｌは、精錬工程において脱酸のために必要に応じて添加され、耐食性及び耐熱性を改善する元素である。Ａｌの含有量は多すぎると、介在物の生成量が増加して品質を低下させてしまう。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、３．５００％に制御される。
　特に、Ｓｉ及びＡｌの含有量が少ない（Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満である）フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の場合、Ａｌの含有量の上限値は、好ましくは０．４００％、より好ましくは０．１００％、より好ましくは０．０５０％である。一方、Ａｌの含有量の下値限は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００５％である。
　また、Ｓｉ及びＡｌの含有量が多い（Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上である）フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の場合、Ａｌの含有量の上限値は、好ましくは３．０００％、より好ましくは２．０００％、更に好ましくは１．５００％である。一方、Ａｌの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．０１０％、更に好ましくは０．１００％である。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、Ｓｉ及びＡｌの含有量が少ないものを対象とする場合、Ｓｉ＋２Ａｌ（各元素記号は、各元素の含有量を表す）は、１．２０％未満、好ましくは１．１０％以下、より好ましくは１．００％以下、更に好ましくは０．９０％以下である。なお、Ｓｉ＋２Ａｌの下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。
　また、本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、Ｓｉ及びＡｌの含有量が多いものを対象とする場合、Ｓｉ＋２Ａｌ（各元素記号は、各元素の含有量を表す）は、１．２０％以上、好ましくは１．３０％以上である。なお、Ｓｉ＋２Ａｌの上限値は、特に限定されないが、好ましくは１０．００％、より好ましくは８．００％、更に好ましくは５．００％である。
＜Ｔｉ：０．００１～０．５００％＞
　Ｔｉは、ＣやＮと結合して耐食性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｔｉによる効果を得る観点から、Ｔｉの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％に制御される。一方、Ｔｉの含有量は多すぎると、表面疵の原因となって品質低下を招くとともに、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｔｉの含有量の上限値は、０．５００％、好ましくは０．３００％、より好ましくは０．１００％に制御される。
＜Ｎｂ：０．００１～１．０００％＞
　Ｎｂは、Ｔｉと同様に、ＣやＮと結合して耐食性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｎｂによる効果を得る観点から、Ｎｂの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００４％、より好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｎｂの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎｂの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．６００％、より好ましくは０．０６０％に制御される。
＜Ｖ：０．００１～１．０００％＞
　Ｖは、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｖによる効果を得る観点から、Ｖの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｖの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｖの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．２００％に制御される。
＜Ｗ：０．００１～１．０００％＞
　Ｗは、高温強度及び耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｗによる効果を得る観点から、Ｗの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｗの含有量は多すぎると、硬質化して加工性が低下するとともに、表面疵が増加してフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の表面品質が低下してしまう。そのため、Ｗの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．３００％に制御される。
＜Ｚｒ：０．００１～１．０００％＞
　Ｚｒは、ＣやＮと結合して耐酸化性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｚｒによる効果を得る観点から、Ｚｒの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｚｒの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｚｒの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．２００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。
＜Ｃｏ：０．００１～１．２００％＞
　Ｃｏは、耐熱性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｃｏによる効果を得る観点から、Ｃｏの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｃｏは高価であるため、Ｃｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｃｏの含有量の上限値は、１．２００％、好ましくは０．４００％に制御される。
＜Ｃａ：０．０００１～０．０１００％＞
　Ｃａは、硫化物を形成してＳの悪影響を低減する元素であり、必要に応じて添加される。Ｃａによる効果を得る観点から、Ｃａの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００３％に制御される。一方、Ｃａの含有量は多すぎると、介在物の生成量が増加して品質を低下させてしまう。そのため、Ｃａの含有量の上限値は、０．０１００％、好ましくは０．００５０％に制御される。
＜Ｂ：０．０００１～０．００８０％＞
　Ｂは、熱間加工性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｂによる効果を得る観点から、Ｂの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００３％、より好ましくは０．０００５％に制御される。一方、Ｂの含有量は多すぎると、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｂの含有量の上限値は、０．００８０％、好ましくは０．００４０％、より好ましくは０．００２５％に制御される。
＜Ｓｎ：０．００１～０．５００％＞
　Ｓｎは、耐食性及び高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｓｎによる効果を得る観点から、Ｓｎの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００２％に制御される。一方、Ｓｎの含有量は多すぎると、低融点相を形成してフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の熱間加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．５００％、好ましくは０．１００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、表面の算術平均粗さＲａが０．１０～３．００μｍ、好ましくは０．５０～２．００μｍ、より好ましくは１．００～１．９０μｍである。このような範囲に表面の算術平均粗さＲａを制御することにより、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の平滑性を確保することができる。
　ここで、本明細書において「算術平均粗さＲａ」とは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２０１３に準拠して測定される算術平均粗さＲａを意味する。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０～１００％、好ましくは１３～７０％、より好ましくは１５～６５％である。このような範囲に表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を制御することにより、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の光沢性を確保することができる。
　ここで、本明細書において「６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）」とは、ＪＩＳ　Ｚ８７４１：１９９７に準拠して測定される６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を意味する。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、耐食性に優れる。ここで、本明細書において「耐食性に優れる」とは、塩乾湿繰り返し試験（ＣＣＴ）において塩水噴霧、乾燥及び湿潤を１サイクルとして１０サイクル行った際に、発銹面積率が１％以下であることを意味する。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材におけるフェライト（α）相の割合は、特に限定されないが、好ましくは３０～７０体積％、より好ましくは４０～６０体積％、更に好ましくは５０～５５体積％である。
　フェライト相の割合は、磁気誘導法によって測定することができる。例えば、ヘルムートフィッシャー社製のフェライトスコープなどを用いて測定することができる。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、表面が、以下の（１）及び（２）を満たすことが好ましい。
　（１）二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが３５°以下、好ましくは３０°以下、より好ましくは２５°以下である。このような範囲に表面の二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを制御することにより、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の光沢を向上させることができる。なお、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑの下限値は、例えば３°である。
　ここで、本明細書において「二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ」とは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２０１３に準拠して測定される二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを意味する。
　（２）クロマネティクス指数ｂ*が７．００以下、好ましくは６．００以下、より好ましくは５．００以下である。クロマネティクス指数ｂ*は、Ｌ*ａ*ｂ*色空間における青から黄にかけての色味を示すクロマネティクス指数であり、研磨や電解などで表面に焼け（酸化物）が形成された場合はステンレス鋼材が黄色みを帯びた色合いになることが知られている。クロマネティクス指数ｂ*を上記のような範囲に制御することで、腐食の起点となる酸化物が存在していない良好な耐食性を有するフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材を得ることができる。なお、クロマネティクス指数ｂ*の下限値は、例えば２．００である。
　ここで、本明細書において「クロマネティクス指数ｂ*」とは、ＪＩＳ　Ｚ８７８１－６：２０１７に準拠して測定されるＣＩＥＤＥ２０００色差式に用いるＣＩＥ－Ｌ*ａ*ｂ*色空間におけるクロマネティクス指数ｂ*を意味する。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、表面が、以下の（３）を更に満たしてもよい。
　（３）テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒが０．５０以上、好ましくは０．６０以上、より好ましくは０．７０以上である。このような範囲にテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒを制御することにより、筋目模様がない良好な外観を有するフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材を得ることができる。なお、テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒの上限値は、その定義から１となるが、例えば０．９５程度である。
　ここで、本明細書において「テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒ」とは、ＪＩＳ　Ｂ０６８１－２：２０１８に準拠して測定されるテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒを意味する。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の厚さ（板厚）は、特に限定されないが、３ｍｍ以上であることが好ましい。
　本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製して用いるとともに、デスケール工程として、レーザを用いたデスケール（以下、「レーザデスケール」と称する）工程及び酸洗によるデスケール（以下、「酸洗デスケール」と称する）工程を採用すること以外は、当該技術分野において公知の方法を用いることによって製造することができる。具体的には、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製し、鍛造又は鋳造により鋼片を製造する。その後、鋼片を熱間圧延し、次いでレーザデスケール工程、次いで酸洗デスケール工程を実施すればよい。なお、レーザデスケール工程の前には、焼鈍を適宜実施してもよい。
　レーザデスケール工程は、フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールに対してレーザ光を照射することにより、酸化スケールを蒸散させて除去する工程である。
　レーザデスケール工程の各種条件は、使用する装置に応じて、以下の事項を考慮して調整すればよい。
（レーザの種類）
　連続波レーザだと入熱が大きすぎて母材（フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材）の溶解が起こり易いため、パルスレーザが好ましい。
（波長）
　一般に物質の光に対する反射率は波長依存性を有し、反射率が低い波長を選択すると入熱が大きくなり、蒸散が生じ易くなる。そのため、母材の反射率が高く、酸化物の反射率が低い波長を選択することで酸化スケールを選択的に蒸散除去することができる。
（パルス幅）
　パルス幅が短いとレーザによる入熱が周囲に伝達される前にアブレーションが生じるため、アブレーション閾値が小さくなる。ただし、パルス幅は主に発振器の性能で決定され、短いパルス幅で発振可能な装置は高額であるため、レーザデスケール設備の仕様範囲内で、短いパルス幅を選択することが好ましい。
（発振周波数）
　パルス幅が短いほど発振周波数が高くなり、発振周波数が高いほどスキャンした際のパルス間の空隙を小さくできるため、レーザデスケール設備の仕様範囲内で、高い発振周波数を選択することが好ましい。
（スキャン周波数）
　スキャン周波数が高いほどラインの処理速度が速くなるが、高くしすぎるとパルス間の空隙が生じてデスケール率が低下する。そのため、デスケール率を維持できる範囲でスキャン周波数を高くすることが好ましい。
（レーザのビーム径）
　大きいほど照射範囲、すなわち一回のパルスでデスケールできる範囲が広くなり、デスケール効率がよくなるが、パルス一回のエネルギー密度（フルエンス）が低くなる。スケールを蒸散除去できるフルエンスを維持した範囲でビーム径を大きくすることが好ましい。
（フルエンス）
　スケールを構成する酸化物のアブレーション閾値を超えるフルエンスを有するレーザ光を照射することで、酸化スケールを蒸散除去できるが、フルエンスを高くしすぎるとスケールだけでなく母材も蒸散除去されるため、母材損傷が大きくなってしまう。従って、デスケール率と母材損傷とを考慮してフルエンスを調整すればよい。
　酸洗デスケール工程は、レーザデスケール工程を行ったフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材を酸洗浴に浸漬することにより、レーザデスケール工程で除去しきれなかった酸化スケールを洗い落とす工程である。酸洗浴に用いられる酸洗液としては、特に限定されないが、硝酸（ＨＮＯ3）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ酸（ＨＦ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3）などの成分を１種以上含む溶液を用いることができる。典型的な酸洗液は、硝酸とフッ酸との混合液である。
　ここで、表面状態の違いを示す参考として、（１）レーザデスケール工程及び酸洗デスケール工程を実施して製造されたステンレス鋼板の表面、（２）ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行って製造されたステンレス鋼板の表面、及び（３）ショットブラスト処理による前処理を行った後に酸洗デスケール工程を行い、次いでベルト研磨を行って製造されたステンレス鋼板の表面のＳＥＭ写真又はレーザ顕微鏡写真を、それぞれ図１、図２及び図３に示す。
　図１は、上記（１）の表面の（ａ）１００倍及び（ｂ）１０００倍のＳＥＭ写真である。図１に示されるように、このステンレス鋼板は、パルスレーザによるパルス痕が表面にみられるものの、平滑部が多い表面構造を有している。そのため、表面粗さパラメータ（算術平均粗さＲａなど）や６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）などを上記の範囲に制御することが可能になる。
　図２は、上記（２）の表面のレーザ顕微鏡写真（５０倍）である。図２に示されるように、このステンレス鋼板は、ショットブラスト処理による打撃痕及び酸洗による溶解の痕が入り混じったような粗い表面構造を有している。そのため、算術平均粗さＲａや二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが大きく、また６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が小さくなる傾向にある。
　図３は、上記（３）の表面のレーザ顕微鏡写真（５０倍）である。図３に示されるように、このステンレス鋼板は、ベルト研磨による筋目模様を有する表面構造を有している。そのため、テクスチャのアスペクト比Ｓｔｒが小さくなる傾向にある。
　上記の特徴を有する本発明の実施形態に係るフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、耐食性に優れるため、耐食性部材として用いることができる。特に、このフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材は、平滑で光沢のある表面を有し、意匠性に優れているため、意匠性が要求される耐食性部材に用いるのに好適である。
　以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
　表１に示す鋼種Ａ～Ｊの組成（残部はＦｅ及び不純物である）を有するステンレス鋼３０ｋｇを真空溶解で溶製し、厚さ３０ｍｍの鋼片に鍛造した後、１２３０℃で２時間加熱し、厚さ３ｍｍに熱間圧延して熱延鋼板（フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼板）を得た。熱延鋼板は、切削加工によって５０ｍｍ（圧延方向）×５０ｍｍ（幅方向）に切り出し、以下の各実施例及び各比較例に用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例１）
　鋼種Ａの組成を有する熱延鋼板に対して、レーザデスケール工程及び酸洗デスケール工程を順次実施した。
　レーザデスケール工程は、市販の装置（株式会社ＩＨＩ検査計測製ＬａｓｅｒＣｌｅａｒ５０Ａ）を用いて行った。この装置の可動ステージに熱延鋼板を設置し、圧延方向に沿って０．２ｍ／分で移動させつつ、熱延鋼板の上方から板幅方向に一定速度でスキャンしてパルスレーザを１回照射した。１回あたりのスキャン幅は２５ｍｍとした。パルスレーザの照射条件は以下の通りとした。
　　波長：１０８５ｎｍ
　　パルス幅：１００ｎｓ
　　発振周波数：１２０ｋＨｚ
　　スキャン周波数：１００Ｈｚ
　　レーザのビーム径：９０μｍ
　　フルエンス：６Ｊ／ｃｍ2
　酸洗デスケールは、フッ酸３０ｇ／Ｌ及び硝酸６０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で６０℃に保持し、熱延鋼板を９０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させることによって行った。
（実施例２～５）
　表２に示す鋼種の組成を有する熱延鋼板を用いたこと、及びレーザデスケール工程におけるパルスレーザのフルエンスを７Ｊ／ｃｍ2としたこと以外は実施例１と同様にした。
（実施例６）
　鋼種Ｆの組成を有する熱延鋼板を用いたこと、並びにフッ酸４５ｇ／Ｌ及び硝酸１４５ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で５０℃に保持し、熱延鋼板を２３０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させることによって酸洗デスケールを行ったこと以外は実施例１と同様にした。
（実施例７～１０）
　表２に示す鋼種の組成を有する熱延鋼板を用いたこと、及びレーザデスケール工程におけるパルスレーザのフルエンスを７Ｊ／ｃｍ2としたこと以外は実施例６と同様にした。
（比較例１）
　鋼種Ａの組成を有する熱延鋼板に対して、スケールブレーカーによる曲げ半径が５０ｍｍの曲げ及び曲げ戻し処理、並びにスチールショット（ＳＢ－５）を用いたショットブラスト処理による前処理を行った後、酸洗デスケール工程を実施した。
　酸洗デスケール工程は、次のようにして実施した。まず、フッ酸５０ｇ／Ｌ及び硝酸１５０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で５０℃に保持し、熱延鋼板を２４０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させた。次に、フッ酸３０ｇ／Ｌ及び硝酸６０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で６０℃に保持し、熱延鋼板を９０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させた。
（比較例２）
　比較例１で得られた酸洗デスケール工程後の熱延鋼板に対して、ＳｉＣ研磨紙（番手＃４００）及び水溶性研削油を用いたベルト研磨を行った。研削深さは、表面から２０μｍの深さとした。
（比較例３）
　鋼種Ｆの組成を有する熱延鋼板を用いたこと以外は比較例１と同様にした。
（比較例４）
　比較例３で得られた酸洗デスケール工程後の熱延鋼板に対して、ＳｉＣ研磨紙（番手＃４００）及び水溶性研削油を用いたベルト研磨を行った。研削深さは、表面から２０μｍの深さとした。
　上記の実施例及び比較例で得られた熱延鋼板に対して以下の評価を行った。
（フェライト相の割合）
　デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板から試験片を切り出し、フェライトスコープ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製ＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ（登録商標）　ＦＭＰ３０）を用いて、フェライト相（α相）の量を測定した。測定は、試験片の表面の任意の３箇所で行い、その平均値を結果とした。
（表面粗さ測定）
　デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２０１３に準拠し、接触式の表面粗さ計（株式会社東京精密製サーフコム２８００）を用いて算術平均粗さＲａ及び二乗平均平方根傾斜ＲΔｑを測定した。算術平均粗さＲａの測定では、基準長さを４ｍｍとした。
　同様に、デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳ　Ｂ０６８１－２：２０１８に準拠し、３Ｄ測定レーザ顕微鏡（オリンパス株式会社製ＬＥＸＴ　ＯＬＳ４１００）を用いてテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒを測定した。測定時の観察倍率は５０倍とし、測定範囲は３ｍｍ×３ｍｍとした。
　算術平均粗さＲａ、二乗平均平方根傾斜ＲΔｑ及びテクスチャのアスペクト比Ｓｔｒは、端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は５ｍｍ以上離した。
（光沢度測定）
　デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳ　Ｚ８７４１：１９９７に準拠し、光沢度計（日本電色工業株式会社製ＰＧ－１Ｍ）を用いて６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を測定した。６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）は、端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は５ｍｍ以上離した。
（クロマネティクス指数ｂ*）
　デスケール工程を実施した上記の熱延鋼板の表面について、ＪＩＳ　Ｚ　８７２２：２００９に準拠し、分光測色計（コニカミノルタ株式会社製ＣＭ－７００ｄ）を用いてクロマネティクス指数ｂ*を測定した。測定の幾何条件はｃ（ｄｉ：８°）、測定径は８ｍｍφ、視野は１０°とし、照明光源としてＤ６５イルミナントを用いた。端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果として用いた。
（耐食性試験）
　耐食性試験は、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を繰り返す塩乾湿繰り返し試験によって行った。塩乾湿繰り返し試験は、デスケール工程を実施した上記熱延鋼板に対して、５％のＮａＣｌ水溶液の噴霧（３５℃で１５分）、乾燥（相対湿度３０％、温度６０℃で１時間）、及び湿潤（相対湿度９５％、温度５０℃で３時間）を１サイクルとして１０サイクル行った。その後、熱延鋼板を水洗して乾燥させ、熱延鋼板の発銹面積率を算出した。
　発銹面積率の算出は、次のような手順で行った。塩乾湿繰り返し試験後の熱延鋼板の表面を写真撮影し、端面を除いた中央の２５ｍｍ×２５ｍｍの範囲における発銹部分の面積の割合を求めた。発銹部分の面積は、熱延鋼板の表面の写真を画像解析により２値化し、１ピクセルあたりの面積を算出した後、発銹部分のピクセル数をカウントして求めた。発銹面積率は、以下の式によって算出した。
　発銹面積率（％）＝発銹部分の面積（ｍｍ2）／観察部全体の面積（６２５ｍｍ2）×１００
　この評価において、発銹面積率が１％以下のものを「○」（耐食性が良好）、１％を超えるものを「×」（耐食性が不良）とした。
　上記の各評価結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示されるように、実施例１～１０の熱延鋼板は、表面の算術平均粗さＲａが０．１０～３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０～１００％の範囲にあり、平滑で光沢のある表面を有していることが確認された。また、実施例１～１０の熱延鋼板は、耐食性も良好であった。
　これに対して比較例１及び３の熱延鋼板は、表面の算術平均粗さＲａ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が上記の範囲外であり、粗くて光沢のない表面を有していた。また、比較例２及び４の熱延鋼板は、酸洗デスケール工程の後に研磨を行ったため、耐食性が十分でなかった。
　以上の結果からわかるように、本発明によれば、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性に優れるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材、及びこれを用いた耐食性部材を提供することができる。

Claims (8)

  1. 　質量基準で、Ｃ：０．００１～０．１００％、Ｓｉ：５．００％以下、Ｍｎ：６．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：１．００～９．００％、Ｃｒ：１５．００～３０．００％、Ｍｏ：５．００％以下、Ｃｕ：２．００％以下、Ｎ：０．３７０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
    　表面の算術平均粗さＲａが０．１０～３．００μｍ及び６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が１０～１００％である、耐食性に優れるフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
  2. 　前記フェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材の表面が、以下の（１）及び（２）を満たす、請求項１に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
    　（１）二乗平均平方根傾斜ＲΔｑが３５°以下である。
    　（２）クロマネティクス指数ｂ*が７．００以下である。
  3. 　質量基準で、Ｓｉが１．００％以下、Ａｌが０．４００％以下、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％未満である、請求項１又は２に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
  4. 　質量基準で、Ｓｉが０．２０～５．００％、Ｎが０．３５０％以下、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上である、請求項１又は２に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
  5. 　質量基準で、Ｔｉ：０．００１～０．５００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．２００％から選択される１種以上を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
  6. 　質量基準で、Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、Ｂ：０．０００１～０．００８０％、Ｓｎ：０．００１～０．５００％から選択される１種以上を更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
  7. 　塩乾湿繰り返し試験において、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を１サイクルとして１０サイクル行った後の発銹面積率が１％以下である、請求項１～６のいずれか一項に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載のフェライト・オーステナイト二相系ステンレス鋼材を含む耐食性部材。
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