(57)【要約】【課題】製品、部品の小型や軽量化に耐え得る強度を満たした上で、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼板を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、Ｎｉ：４．５〜９．０％、Ｃｕ：１．０〜４．５％以下、Ｎ：０．１５％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有し、結晶粒度番号が１２．５以上、かつ未再結晶部の面積率が５０％以下である金属組織を有するオーステナイト系ステンレス鋼である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｃｒ：１０．０％以上２０．０％以下、Ｎｉ：４．５％以上９．０％以下、Ｃｕ：１．０％以上４．５％以下、Ｎ：０．１５％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成を有し、結晶粒度番号が１２．５以上、かつ未再結晶部の面積率が５０％以下である金属組織を有することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
前記化学組成が、前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、ＮｂまたはＶの少なくとも一方を０．５％以下含有する請求項１に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
下記（１）式で規定されるＭｄ３０値が０℃以上６０℃以下であるとともに、下記（２）式で規定されるＳＦＥがを４５Ｊ／ｍ２以上１００Ｊ／ｍ２以下である請求項１または請求項２に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｍｄ３０値（℃）＝４９７−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２０（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．５（Ｍｏ）            ・・・・・・・・（１）
ＳＦＥ（Ｊ／ｍ２）＝−５３＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏ                                            ・・・・・・・・（２）
ここで、（１）式および（２）式におけるＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏは鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を意味する。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された化学組成を有するステンレス鋼を熱間圧延した後に、冷間圧延および焼鈍を行うことによりオーステナイト系ステンレス鋼板を製造する際に、７５０℃以上１０００℃以下の温度で最終熱処理を行うことによって金属組織を粒度番号１２．５以上の微細組織とすることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記最終熱処理を行った後に調質圧延を行う請求項４に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度と優れた成形性を併せ持ち、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法に関する。詳しくは、本発明は、小型化および軽量化に耐え得る強度を有した上で、特に複雑な成形が要求される家電用品や電子機器の筐体、メカシャーシ及びその内部に組み込まれる部品に最適な、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述した部品の素材としては、強度および延性のバランスに優れた準安定オーステナイト系ステンレス鋼が利用されている。その中でも最も広く利用されているのはＳＵＳ３０４ステンレス鋼である。ＳＵＳ３０４ステンレス鋼は、変形部が硬質なマルテンサイト相へ変態し、変形が相対的に軟質な周辺の未変形部へ伝播するため、局所的な変形が抑制される（ＴＲＩＰ効果）。
【０００３】
ＳＵＳ３０４ステンレス鋼は、このＴＲＩＰ効果によって大きな伸びを示すとともに、強度調整が容易であるものの、最近の小型および複雑な形状の製品に対しては、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼では成形性が不十分になってきているのが現状である。
【０００４】
特許文献１には、Ｃ：０．０３％以下（本明細書では特に断りがない限り組成に関する「％」は「質量％」を意味するものとする）、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：２．２〜３．０％、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１４〜１８％、Ｎｉ：６〜９％、Ｎ：０．０３％以下、Ｍｏ：０．１５〜０．５０％、Ｃｕ：１〜３％、残部Ｆｅおよび不純物からなり、Ｍｄ３０値が−１０〜６０であるプレス成形性および耐食性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼に係る発明が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．１〜１．０％以下、Ｍｎ：０．１〜４％以下、Ｎｉ：５〜１５％、Ｃｒ：１２〜２０％、Ｎ：０．０３％以下およびＯ：５０ｐｐｍ以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなり、かつＮｉ＋１２．６（Ｃ＋Ｎ）＋０．３５Ｓｉ＋０．７Ｍｎ＋０．６５Ｃｒとして規定されるオーステナイト安定化指数（Ｍ値）が２０．０〜２３．０である、コイニング加工によって弱磁性を示すコイン用ステンレス鋼に係る発明が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：６．０〜１０．０％、Ｃｒ：１５．０〜１９．０％、Ｃｕ：１．０〜４．０％、Ａｌ：０．２〜２．５％およびＮ：０．０５％以下を、２０ｐｐｍ以下に抑制したＯおよび２０ｐｐｍ以下に抑制したＳとともに含み、かつ１２．６（Ｃ＋Ｎ）＋０．３５Ｓｉ＋１．０５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．６Ｃｕ−０．４Ａｌで示されるＮｉ当量が２１．０〜２３．０の範囲を満足し、残部は実質的にＦｅの組成になり、清浄度が０．０２０％以下である、深絞り性および張出し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス鋼に係る発明が、それぞれ開示されている。
【０００７】
特許文献１〜３により開示された発明は、略述すれば、ステンレス鋼焼鈍材の組成を最適化して素材のオーステナイト安定度を制御することによって、軟質で延性かつ深絞り性を高めるものである。
【０００８】
一方、特許文献４には、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％越３．０％以下、Ｍｎ：４．０％以下、Ｎｉ：４．０〜１０．０％、Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、Ｎ：０．３０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．００７％以下を含み、３３０−（４８０×Ｃ％）−（２×Ｓｉ％）−（１０×Ｍｎ％）−（１４×Ｎｉ％）−（５．７×Ｃｒ％）−（３２０×Ｎ％）として規定されるＭ値が３０以上１００以下、残部Ｆｅおよび不純物からなる成形加工性および疲労特性に優れたメタルガスケット用ステンレス鋼に係る発明が開示されている。
【０００９】
また、特許文献５には、Ｃ：０．０１〜０．０８％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：３．０％以下、Ｃｒ：１０．０〜２０．０％、Ｎｉ：３．０〜１２．０％、Ｎ：０．０８〜０．２５％、Ｎｂ：０．０１〜０．５０％以下、５００−４５８（Ｃ＋Ｎ）−９（Ｓｉ＋Ｍｎ）−１４Ｃｒ−２０Ｎｉ−６５Ｎｂとして規定されるＭｄ値が０〜８０を満足し、残部Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有し、金属組織が再結晶粒と前加工の影響を残す未再結晶部の混合組織である電子機器部品用オーステナイト系ステンレス鋼板に係る発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５６−１４６８６２号公報
【特許文献２】特開平７−７０７１４号公報
【特許文献３】特開平９−１３１４９号公報
【特許文献４】特開平５−１１７８１３号公報
【特許文献５】特開２００１−２４７９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１〜３により開示された発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、確かに成形性に優れるものの、製品を小型化および軽量化した場合に要求される強度が不足する。
【００１２】
一方、特許文献４、５により開示された発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、特許文献１〜３により開示された発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼とは逆に、製品や部品が高強度化し過ぎるために充分な延性が得られず、同様の製品や部品への成形が困難になる。さらに、これらのオーステナイト系ステンレス鋼は、成形時に用いる精密金型の磨耗が著しくなったり、張出し性や穴拡げ性等といった幅広い成形への対応は考慮されていない。
【００１３】
本発明は、従来の技術が有するこのような課題に鑑みてなされたものであり、製品や部品の小型化や軽量化に耐え得る高強度を有し、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼と、オーステナイト系ステンレス鋼板を工業的に安定して製造する方法と提供すること、具体的には、ビッカース硬さＨｖ２５０以上、穴拡げ率およびエリクセン値がいずれも高いオーステナイト系ステンレス鋼板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従来の軟質な高深絞りステンレス鋼は、焼鈍状態では高延性および高成形性を有するものの、加工硬化率が低いために本発明が対象とする製品や部品として要求される充分な強度を得るためには、高い圧延率の圧延を行う必要が生じ、その結果、延性および成形性が顕著に劣化する。一方、従来の高強度ばね用ステンレス鋼は、高強度を有するものの、加工硬化率が高すぎて、充分な延性および成形性を得られない。
【００１５】
これに対し、本発明者らは、材料の化学組成を調整して加工硬化を制御することによって延性が向上し、これにより、穴拡げ性および張出し性に代表される成形性が向上することができるととともに、材料の化学組成の調整に際しては、加工誘起マルテンサイトの生成し易さの指標であるＭｄ３０値とオーステナイト母相中の歪の蓄積し易さの指標であるＳＦＥとを所定範囲に調整することが有効であることを知見した。
【００１６】
また、本発明者らは、結晶粒の微細化によって、成形性の大幅な劣化を伴うことなく強度を上昇させることができ、目的とするＨｖ２５０以上の硬さを得られることを知見した。すなわち、結晶粒の微細化によって粒界密度が上昇し、これにより粒界での不均質な変形が分散されるので、同一硬度での成形性が向上する。
【００１７】
本発明者らは、これらの知見に基づき、材料の化学組成および結晶粒度と成形性との関係を詳細に研究した結果、本発明を完成した。
本発明は、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｃｒ：１０．０％以上２０．０％以下、Ｎｉ：４．５％以上９．０％以下、Ｃｕ：１．０％以上４．５％以下、Ｎ：０．１５％以下を含有し、残部Ｆｅ及び不純物からなる化学組成を有し、結晶粒度番号が１２．５以上、かつ未再結晶部の面積率が５０％以下である金属組織を有することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼である。Ｃｕ含有量が３．０％越４．５％以下であることにより、特に優れた成形性を得られるので、好ましい。
【００１８】
この本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、化学組成が、Ｆｅの一部に代えて、ＮｂまたはＶの少なくとも一方を０．５％以下、好ましくは０．０１％以上０．５％以下含有することにより、特に優れた成形性を得られるので、好ましい。
【００１９】
これらの本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼では、（１）式：Ｍｄ３０値（℃）＝４９７−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２０（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．５（Ｍｏ）で規定されるＭｄ３０値が０℃以上６０℃以下であるとともに、（２）式：ＳＦＥ（Ｊ／ｍ２）＝−５３＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏで規定されるＳＦＥが４５Ｊ／ｍ２以上１００Ｊ／ｍ２以下であることにより、さらに優れた成形性を得られるので、好ましい。ここで、（１）式および（２）式におけるＣ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏは鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を意味する。
【００２０】
別の観点からは、本発明は、上述した化学組成を有するステンレス鋼を熱間圧延した後に、冷間圧延および焼鈍を行うことによりオーステナイト系ステンレス鋼板を製造する際に、７５０℃以上１０００℃以下の温度で最終熱処理を行うことによって金属組織を粒度番号１２．５以上の微細組織とすることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法である。この本発明により、製品や部品の小型化や軽量化に耐え得る高強度を有し、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼板を、工業的に安定して提供することができる。
【００２１】
この本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法では、最終熱処理を行った後に、性能調整を目的とする調質圧延を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、製品や部品の小型化や軽量化に耐え得る高強度を有し、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。このため、本発明によれば、高強度および優れた成形性が要求される、例えば家電用品や電子機器の筐体、メカシャーシさらにはその内部に組み込まれる小型ばね部品の素材となるオーステナイト系ステンレス鋼板を提供することができる。
【００２３】
また、本発明では、Ｎｉの一部をＣｕにより代替するため、コストの低減にも寄与し、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、焼鈍温度と未再結晶部面積率との関係を示すグラフである。
【図２】図２は、焼鈍温度と結晶粒度番号との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。はじめに、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼の化学成分を限定する理由を説明する。
（１）化学成分
［Ｃ：０．０５％以下］
Ｃは、固溶強化元素であり、鋼の強度向上に寄与するために、０．０１％以上含有させるのが好ましい。しかしながら、Ｃ含有量が０．０５％超と過度に多くなると、製造過程で粗大な炭化物が多数生成され、これら粗大な炭化物が破壊の起点となって、素材の成形性が劣化する。そこで、本発明ではＣ含有量は０．０５％以下とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．０３％以下である。
【００２６】
［Ｓｉ：１．０％以下］
Ｓｉは、固溶強化元素であるとともに、溶製時の脱酸材としても用いられる。しかしながら、Ｓｉ含有量が１．０％超と過度に多くなると、製造過程で粗大なＳｉ化合物が生成され、これらの粗大なＳｉ化合物は熱間加工性及び冷間加工性の劣化を招く。そこで、本発明ではＳｉ含有量は１．０％以下とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．５％以下である。
【００２７】
［Ｍｎ：３．０％以下］
Ｍｎは、溶製時の脱酸材として用いられるとともに、オーステナイト生成元素であるのでオーステナイト相の安定度を調整可能な元素である。しかしながら、Ｍｎ含有量が３．０％超と過度に多くなると、製造過程で粗大なＭｎ化合物が生成され、粗大なＭｎ化合物は破壊の起点となって、素材の成形性を劣化させる。そこで、本発明ではＭｎ含有量は３．０％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは２．５％以下である。
【００２８】
［Ｍｏ：１．０％以下］
Ｍｏは、Ｃｕとの相乗効果で、積層欠陥エネルギーを上昇させてオーステナイト母相中の歪の蓄積を抑制する元素である。したがって、過度な加工硬化を抑制して成形性を向上するためにＭｏを０．１％以上含有することが好ましい。また、Ｍｏは、材料の耐食性を向上させる効果もある。しかしながら、Ｍｏ含有量が１．０％超と過度に多くなると、鋼板の製造工程で粗大なＭｏ化合物が生成し、粗大なＭｏ化合物は破壊の起点となって、素材の成形性を劣化させる。そこで、本発明ではＭｏ含有量は１．０％以下とする。
【００２９】
［Ｃｒ：１０．０％以上２０．０％以下］
Ｃｒは、ステンレス鋼の基本元素であり、１０．０％以上含有することにより鋼材の表面に金属酸化物層を形成して耐食性を高める作用を奏する。Ｃｒ含有量は、好ましくは１５．０％以上である。しかしながら、Ｃｒはフェライト安定化元素であるため、含有量が２０．０％超と過度に多すぎるとδフェライトが生成し、このδフェライトは素材の熱間加工性を劣化させる。そこで、２０．０％以下とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１９．０％以下である。
【００３０】
［Ｎｉ：４．５％以上９．０％以下］
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、室温で優れた成形性を示すオーステナイト相を安定して得るために、４．５％以上含有する。しかしながら、Ｎｉ含有量が９．０％超と多すぎると、オーステナイト相が安定化し過ぎて加工誘起マルテンサイト変態が抑制される。さらに、Ｎｉは高価な元素であり、Ｎｉ含有量の増加はコストの大幅な上昇を招く。そこで、本発明では、Ｎｉ含有量は９．０％以下とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは８．５％以下である。
【００３１】
［Ｃｕ：１．０％以上４．５％以下］
Ｃｕは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト相の安定度を調整可能な元素であるとともに、Ｍｏとの相乗効果で積層欠陥エネルギーを上昇させてオーステナイト母相中の歪の蓄積を抑制する元素である。したがって、Ｃｕを１．０％以上含有することにより、過度な加工硬化が抑制されて成形性が向上する。しかし、Ｃｕ含有量が４．５％超と過度に多くなると、製造過程で粒界に偏析し、この粒界偏析は熱間加工性を顕著に劣化させ、製造を困難にする。そこで、本発明ではＣｕ含有量は１．０％以上４．５％以下とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは３．０％越である。この範囲でＣｕを含有することにより、加工の初期から終期にかけてＴＲＩＰ効果を継続させ、成形性をさらに向上することができる。
【００３２】
［Ｎ：０．１５％以下］
Ｎは、Ｃと同様に固溶強化元素であり、鋼の強度向上に寄与するために０．０１％以上含有することが好ましい。しかしながら、Ｎ含有量が０．１５％超と過度に多くなると、鋼板の製造過程で粗大な窒化物が多数生成され、この粗大な窒化物が破壊の起点となって、素材の成形性を劣化させる。よって、Ｎ含有量は０．１５％以下とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．１２％以下である。
【００３３】
次に、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼において必要に応じて含有する任意元素について説明する。
［ＮｂまたはＶの少なくとも一方：０．５％以下］
Ｎｂは、炭化物あるいは窒化物を生成し、ピン止め効果により結晶の粒成長を抑制して、結晶粒の微細化に有効な元素である。しかし、Ｎｂ含有量が０．５％超と多くなりすぎると炭化物あるいは窒化物が粗大にかつ多量に析出し、これらの粗大な炭化物あるいは窒化物が破壊の起点となって、素材の成形性が劣化する。そこで、Ｎｂを含有する場合にはＮｂ含有量は０．５％以下とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．３０％以下である。上述した効果を確実に得るためには、Ｎｂ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
【００３４】
Ｖは、Ｎｂと同様に、炭化物あるいは窒化物を生成し、ピン止め効果により結晶の粒成長を抑制して、結晶粒の微細化に有効な元素である。しかし、Ｖ含有量が０．５％超と多くなりすぎると炭化物あるいは窒化物が粗大、かつ多量に析出し、これらの粗大な炭化物あるいは窒化物が破壊の起点となって、素材の成形性が劣化する。そこで、Ｖを含有する場合にはＶ含有量は０．５％以下であり、好ましくは０．３０％以下である。上述した効果を確実に得るためにはＶ含有量は０．０１％以上であり、０．０２％以上であることが好ましい。
【００３５】
以上の理由により、ＮｂまたはＶは、その少なくとも一方の含有量が０．５％以下であることが好ましい。これにより、特に優れた成形性を得られる。
［Ｍｄ３０値：０℃以上６０℃以下］
（１）式：Ｍｄ３０値（℃）＝４９７−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃｒ−２０（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１８．５（Ｍｏ）として規定されるＭｄ３０値が０℃以上と大きくなると、硬質なマルテンサイトへの変態を伴う加工硬化によって変形が未変形部に伝播して局所的な変形が抑制され、材料全体が均一に変形するため、鋼板の成形性が向上する。しかしながら、Ｍｄ３０値が６０℃超と大きくなりすぎると、加工初期に材料が硬化してしまうため、高い成形性を得るのが困難になる。したがって、Ｍｄ３０値は０℃以上６０℃以下とする。Ｍｄ３０値は、好ましくは５０℃以下とする。
【００３６】
［ＳＦＥ：４５Ｊ／ｍ２以上１００Ｊ／ｍ２以下］
（２）式：ＳＦＥ（Ｊ／ｍ２）＝−５３＋６．２Ｎｉ＋１８．６Ｃｕ＋０．７Ｃｒ＋３．２Ｍｎ＋９．３Ｍｏとして規定されるＳＦＥが４５Ｊ／ｍ２未満と小さいと、オーステナイト相の加工硬化が大きくなるので、Ｍｄ３０値を上述したように０℃以上６０℃以下とした場合にＳＦＥが小さ過ぎると、加工初期の段階で材料が硬化してしまい、材料が不均一に変形する。しかしながら、ＳＦＥが１００Ｊ／ｍ２超と大きすぎると、オーステナイト相の加工硬化が小さく、充分な素材強度を得ることが困難になる。そこで、本発明では、ＳＦＥは、４５Ｊ／ｍ２以上１００Ｊ／ｍ２以下とする。ＳＦＥは、好ましくは６０Ｊ／ｍ２以上とする。これにより、さらに優れた成形性を得られる。
【００３７】
上述した以外の残部は、Ｆｅ及び不純物である。代表的な不純物としては、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下が例示される。
（２）金属組織
［結晶粒度番号：１２．５以上］
結晶粒径が小さくなると、延性が大幅に劣化することなく材料の強度が向上する。さらに、粒界密度の上昇によって成形時の粒界での不均質な変形が分散され、亀裂の発生が抑制される。そこで、本発明では結晶粒度番号は、ＡＳＴＭ粒度番号で、１２．５以上であり、さらに好ましくは１３．０以上である。
【００３８】
［未再結晶部の面積率５０％以下］
上述したように、１２．５以上の結晶粒度番号となるように結晶粒を微細化するために、未再結晶部の面積率を５０％以下とする。本発明では、後述するように、最終熱処理温度を１０００℃以下として粒成長により結晶粒が粗大化することを防止するが、この時の組織は、未再結晶部が残る部分再結晶組織でもよい。ただし、未再結晶部の面積率は５０％以下とする。未再結晶部の面積率が５０％超であると充分な延性が得られない。
【００３９】
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は以上のように構成される。次に、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法を説明する。
（３）製造方法
本発明では、上述した化学組成を有するステンレス鋼を熱間圧延した後に、冷間圧延および焼鈍を行うことによりオーステナイト系ステンレス鋼板を製造する。
【００４０】
この際に、７５０℃以上１０００℃以下の温度で最終熱処理を行うことによって金属組織を粒度番号１２．５以上の微細組織とすることによって、オーステナイト系ステンレス鋼板を製造する。
【００４１】
上述したように、１２．５以上の結晶粒度番号となるように結晶粒を微細化する方法は、以下に説明する２通りの方法である。
（ａ）最終熱処理温度の調整
一つの方法は、最終熱処理温度の調整である。最終熱処理温度が高すぎると、粒成長により結晶粒が粗大化してしまうため、最終熱処理温度は１０００℃以下とすることが好ましい。この時の組織は、未再結晶部が残る部分再結晶組織でもよい。ただし、未再結晶部の面積率は５０％以下とする。未再結晶部の面積率が５０％超であると充分な延性が得られない。
【００４２】
すなわち、最終熱処理温度を調整し、金属組織をＡＳＴＭ粒度番号で１２．５以上とすると、従来得られなかった高強度と優れた成形性とが両立する。この時の組織は未再結晶部が残る部分再結晶組織でもよい。ただし、未再結晶部の面積率は５０％以下とする。最終熱処理温度が低すぎると、再結晶が進まず、加工による歪の残る未再結晶組織が多くなり、強度はあるものの充分な成形性を得られない。
【００４３】
図１は、焼鈍温度と未再結晶部面積率との関係を示すグラフである。図１に示すグラフから理解されるように、最終熱処理温度は７５０℃以上とする。
一方、最終熱処理温度が高すぎると、再結晶後の粒成長が顕著となり、結晶粒度番号１２．５未満の粗大結晶粒組織となる。
【００４４】
図２は、焼鈍温度と結晶粒度番号との関係を示すグラフである。図２にグラフで示すように、最終熱処理温度の上限値は１０００℃とする。
図１、２に示すグラフから理解されるように、最終熱処理温度は、８００℃以上９７０℃以下とすることが好ましい。
【００４５】
最終熱処理時の保持時間（以下、「最終熱処理時間」という）は、工業的側面から６００秒間以下とする。好ましくは、組織制御の観点から１０秒間以上１８０秒間以下である。さらに、その雰囲気は一般に使用される非酸化性雰囲気とすることが好ましい。
【００４６】
（ｂ）析出物によるピン止め効果の活用
もう一つの方法は、析出物によるピン止め効果の活用である。ＮｂやＶを適量含有することにより、最終熱処理時に微細な窒化物が生成し、ピン止め効果により結晶粒の粗大化が抑制される。
【００４７】
また、一般的に、硬さの上昇は成形性の劣化を生じさせるが、硬さが低すぎると製品を小型化または軽量化する際に充分な強度が得られない。そこで、硬さはＨｖ２５０以上とすることが好ましい。
【００４８】
この本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法では、最終熱処理を行った後に、性能調整を目的とする調質圧延を行うことが好ましい。
このようにして、本発明により、製品や部品の小型化や軽量化に耐え得る高強度を有し、幅広い成形に対応可能なオーステナイト系ステンレス鋼板を、工業的に安定して提供することができる。したがって、本発明により、素材の強度と、複雑な成形とが要求される家電用品や電子機器の筐体、メカシャーシ及びその内部に組み込まれる小型ばね部品の素材となるオーステナイト系ステンレス鋼板を提供することができる。
【００４９】
また、本発明では、Ｎｉの一部をＣｕで代替していることによりコスト削減にも寄与し、産業上極めて有用である。
【実施例１】
【００５０】
本発明を、実施例を参照しながら、さらに具体的に説明する。
表１に示す化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼を溶解し、２０ｋｇの鋼塊とした。ここで、表１における鋼Ａ〜Ｆは、本発明で規定する化学成分を満足するものであるのに対し、表１における鋼Ｇ〜Ｊは、本発明で規定する化学成分を満足しないものである。なお、鋼Ｇは、現行材であるＳＵＳ３０４ステンレス鋼相当の鋼である。また、表１における文字、数字のアンダーラインはそれらが本発明の範囲外であることを示す。また、表1における“−”はその成分が未添加であり、含有量は不純物レベルであることを示す。
【００５１】
【表１】
2010215953.tif 000002
【００５２】
次いで、鋼Ａ〜Ｊを切削加工により鋼片とし、熱間圧延によって厚さ４．０ｍｍの熱延鋼板とした後、１１５０℃以下の温度で焼鈍した。この後、冷間圧延と１１５０℃以下での焼鈍を繰り返した後、厚さ０．５ｍｍ前後に冷間圧延した。このようにして得た冷延鋼板に表２に示す熱処理温度および熱処理時間で最終熱処理を施し、調質圧延した。
【００５３】
このようにして得られた鋼板番号１〜１３の冷延鋼板について、以下に列記するようにして、未再結晶部面積率、結晶粒度番号、伸び、硬さ、穴拡げ率およびエリクセン値を測定した。
【００５４】
（ｉ）未再結晶部面積率
未再結晶部面積率は、光学顕微鏡および電子顕微鏡を用いて撮影した組織写真より算出した。
【００５５】
（ｉｉ）結晶粒度番号
結晶粒度番号は、光学顕微鏡および電子顕微鏡を用いて撮影した組織写真より、ＪＩＳ−Ｇ−０５５１に規定された方法で算出した。
【００５６】
（ｉｉｉ）伸び
伸びはＪＩＳ−Ｚ−２２０１の試験片を用い、ＪＩＳ−Ｚ−２２４１に規定される金属材料引張試験方法を用いて測定した。
【００５７】
（ｉｖ）硬さ
硬さは、マイクロビッカース硬度計を用いて、荷重１ｋｇで鋼板の表面硬さを測定した。測定は各鋼板５回行い、中央値３点の平均値を用いた。
【００５８】
（ｖ）穴拡げ率
穴拡げ率は、各鋼板より９０ｍｍ角の試験片を採取し、切削加工によりその中央に直径１０．０ｍｍの初期穴を空け、頂点角６０°の円錐ポンチを５．０ｍｍ／ｍｉｎの速度で挿入していき、割れが確認できた際の直径ｄを測定した。次に、この直径ｄと初期穴径ｄ０（１０．０ｍｍ）とを用いて、下記（３）式で表される値を穴拡げ率とした。なお、評価には３回の平均値を用い、穴拡げ率１００％未満を×とし、１００％以上１１０％未満を○とし、１１０％以上を◎とした。
穴拡げ率（％）＝｛（ｄ−ｄ０）／ｄ０｝×１００            ・・・・・・・（３）
（ｖｉ）エリクセン値
エリクセン値は、各鋼板より９０ｍｍ角の試験片を採取し、試験片の中心に直径２０．０ｍｍの球頭ポンチを５．０ｍｍ／ｍｉｎの速度で押し付けていき、割れが確認できた際の押し込み深さをエリクセン値とした。なお、評価には３回の平均値を用い、９．０ｍｍ未満を×とし、９．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ未満を○とし、１０．０ｍｍ以上を◎とした。
【００５９】
試験結果を表２にまとめて示す。表２における文字、数字のアンダーラインはそれらが本発明の範囲外であることを示す。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
表２における鋼板番号３〜７、１３および１４は本発明で規定する条件を満足する本発明例であり、鋼板番号１、２、８〜１２は本発明で規定する条件を満足しない比較例である。
【００６２】
鋼板番号３〜７、１３および１４は、いずれも本発明の目的とする良好な硬さ、穴拡げ率およびエリクセン値を有しており、製品や部品の小型化や軽量化に耐え得る高強度を有するとともに、幅広い成形に対応可能な優れた成形性を有することがわかる。
【００６３】
これに対し、鋼板番号１は、結晶粒度番号が本発明で規定する下限を下回るため、伸びが小さく、穴拡げ率およびエリクセン値がいずれも不芳である。
鋼板番号２は、未再結晶部面積率が本発明で規定する上限を上回るため、伸びが小さく、穴拡げ率およびエリクセン値がいずれも不芳である。
【００６４】
鋼板番号８〜１２は、いずれも、結晶粒度番号は本発明で規定する範囲内であるものの、化学成分が本発明で規定する範囲外であるため、伸びが小さく、穴拡げ率およびエリクセン値がいずれも不芳である。
【００６５】
なお、表２における鋼Ａからなる鋼板番号１、２と鋼板番号３、４とを比較することにより、結晶粒度番号および未再結晶部の面積率が本発明で規定する範囲を満足すれば、優れた成形性が得られることがわかる。
【００６６】
また、表２における鋼板番号８、９と鋼板番号３、５、６、７とを比較することにより、Ｃｕ含有量が本発明の範囲を満足すれば、優れた成形性が得られることがわかる。
また、表２における鋼板番号１０、１１と鋼板番号３、５、６、７とを比較することにより、Ｎｉ含有量が本発明で規定する範囲を満足すれば、優れた成形性が得られることがわかる。
【００６７】
また、表２における鋼板番号３と鋼板番号１２とを比較することにより、Ｍｏ含有量が本発明で規定する範囲を満足すれば、優れた成形性が得られることがわかる。
さらに、表２における鋼板番号３、１３、１４を比較することにより、Ｎｂ、Ｖ含有量が本発明で規定する範囲を満足すれば、優れた成形性が得られることがわかる。
【図１】
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【図２】
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