(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍａｓｓ％で、
Ｃ  ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜０．５％、
Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ  ：０．０４％未満、
Ｓ  ：０．０００１〜０．０１％、 Ｃｒ：１６．２〜１９．１％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ  ：０．０００５〜０．０３％、
Ｓｉ＋１０Ｐ≦０．５を含有し、
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種または２種以上を合計で８×（Ｃ％＋Ｎ％）〜０．８％をさらに含有し、
残部鉄および不可避不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板であって、
圧延方向、圧延に垂直方向、４５°方向の３方向に１５％の引張塑性変形を与えたときのｒ値（板幅／板厚の歪比）の平均値として下記（１），（２）式にて定義されるＲと、
圧延方向、圧延に垂直方向、４５°方向の３方向に歪みを与えたときの歪み１０〜１５％におけるｎ値（加工硬化指数）の平均値として下記（３），（４）式にて定義されるＮが、
Ｒ＋１０Ｎ≧３．５の関係を満足することを特徴とする成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
ｒ＝ｌｎ（Ｗ／Ｗ0 ）／ｌｎ（ｔ／ｔ0 ）      ……（１）
（Ｗとｔは１５％塑性変形後、Ｗ0 とｔ0 は変形前の、それぞれ試験片の幅と厚み）  Ｒ＝（ｒL ＋２×ｒD ＋ｒC ）／４            ……（２）
（ｒL は圧延方向、ｒD は４５°方向、ｒC は垂直方向の、それぞれの方向について      上記（１）式に従って求めたｒ値）
ｎ＝ｌｎ（σ15／σ10）／ｌｎ（ε15／ε10）  ……（３）
（σ15、ε15は１５％引張後、σ10、ε10は１０％引張後の、それぞれ真応力、真歪      ）
Ｎ＝（ｎL ＋２×ｎD ＋ｎC ）／４            ……（４）
（ｎL は圧延方向、ｎD は４５°方向、ｎC は垂直方向の、それぞれの方向について      上記（３）式に従って求めたｒ値）
【請求項２】
ｍａｓｓ％で、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項３】
ｍａｓｓ％で、
Ｂ  ：０．０００５〜０．００５％をさらに含有することを特徴とする請求項１または２に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項４】
ｍａｓｓ％で、
Ｍｏ：０．１〜２％、  Ｎｉ：０．１〜２％、  Ｃｕ：０．１〜２％
の１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項５】
ｍａｓｓ％で、
Ｃｏ：０．１〜３％、  Ｖ  ：０．１〜３％
の１種または２種をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項６】
結晶粒度番号が６〜８の範囲であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼板を製造するに際し、冷間圧延前の平均結晶粒径ｄｘを８０〜４００μｍに調整し、最終製品板の平均粒径ｄｚが下記（５）式を満足することを特徴とする成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
ｄｘ／ｄｚ≦３    ………（５）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト系ステンレス鋼は耐食性に優れており、多くの用途に用いられている。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種であるＳＵＳ３０４に比べて成形性が劣るため、成形時に割れが生じると言う問題が生じて用途が限定される場合があった。
オーステナイト系ステンレス鋼は、張り出し性の指標であるｎ値が高く、張り出しで成形を可能にしている。これに対し、フェライト系ステンレス鋼の場合にはｎ値は低く、代わりに深絞り性で成形を担っている。
【０００３】
最近では、例えば特開平１０−３３０８８７号公報に記載のように、熱延条件等の工夫により深絞り性の指標であるｒ値を向上させる手法が検討され、平均ｒ値で２を超える鋼種が見られるようになったが、実際の成形性はＳＵＳ３０４に比べて劣っており、フェライト系ステンレス鋼は使いづらいと考えられている。
【０００４】
深絞り性、張り出し性の両者を高める手法としては、特開昭５７−１９８２４８号公報や特開昭５８−６１２５８号公報のように成分を規定する方法や、特開平７−３１０１２２号公報に開示されているように、熱延時に摩擦係数、圧下率、歪速度を規定する方法が知られている。しかし、いずれの方法においても成形時の割れが完全に解消することはなく、フェライト系ステンレス鋼における加工性の問題は必ずしも解決されたとはいえない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成分及び製造方法を規定することで、成形性の極めて高いフェラ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を目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが実際の成形である円筒絞り、角筒絞り等のＦＥＭ（有限要素法）による解析を行ったところ、実際の成形には深絞り、張り出しのどちらか一方ではなく、両者の特性を、しかも全方向の平均値で向上させることが必要であることが判明した。
このときに必要な材料特性値としては、深絞り性の指標であるｒ値（板幅／板厚の歪比）の平均値Ｒ、張り出し性の指標であるｎ値（加工硬化指数）の平均値Ｎであった。なお、平均値として、圧延方向に垂直（直角）方向（Ｃ方向）、平行方向（Ｌ方向）、４５°方向（Ｄ方向）を代表して測定し、（Ｌ方向の値＋２×（Ｄ方向の値）＋Ｃ方向の値）／４を用いた。
【０００７】
本発明者らの行った実験結果において、フェライト系ステンレス鋼においても成分及び製造方法を限定することにより、Ｒ値とＮ値を向上させれば成形割れが解消し、ＳＵＳ３０４と同等以上の成形性を示す場合が認められた。成分では特にＳｉとＰ量、組織としては最終製品板の結晶粒度番号がＲ値及びＮ値向上に重要な要素であり、製造方法では冷間圧延前の平均結晶粒径が成形性に大きな影響を及ぼすことを見出した。
【０００８】
本発明は上記知見に基づいて、十分な成形性を得るためにＲ値及びＮ値が満たすべき範囲を限定するに至って完成されたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）  ｍａｓｓ％で、
Ｃ  ：０．０００５〜０．０３％、 Ｓｉ：０．０１〜０．５％、
Ｍｎ：０．０１〜１％、 Ｐ  ：０．０４％未満、
Ｓ  ：０．０００１〜０．０１％、 Ｃｒ：１６．２〜１９．１％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ  ：０．０００５〜０．０３％、
Ｓｉ＋１０Ｐ≦０．５を含有し、
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒの１種または２種以上を合計で８×（Ｃ％＋Ｎ％）〜０．８％をさらに含有し、
残部鉄および不可避不純物からなるフェライト系ステンレス鋼板であって、
圧延方向、圧延に垂直方向、４５°方向の３方向に１５％の引張塑性変形を与えたときのｒ値（板幅／板厚の歪比）の平均値として下記（１），（２）式にて定義されるＲと、
圧延方向、圧延に垂直方向、４５°方向の３方向に歪みを与えたときの歪み１０〜１５％におけるｎ値（加工硬化指数）の平均値として下記（３），（４）式にて定義されるＮが、
Ｒ＋１０Ｎ≧３．５の関係を満足することを特徴とする成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
ｒ＝ｌｎ（Ｗ／Ｗ0 ）／ｌｎ（ｔ／ｔ0 ）      ……（１）
（Ｗとｔは１５％塑性変形後、Ｗ0 とｔ0 は変形前の、それぞれ試験片の幅と厚み）  Ｒ＝（ｒL ＋２×ｒD ＋ｒC ）／４            ……（２）
（ｒL は圧延方向、ｒD は４５°方向、ｒC は垂直方向の、それぞれの方向について      上記（１）式に従って求めたｒ値）
ｎ＝ｌｎ（σ15／σ10）／ｌｎ（ε15／ε10）  ……（３）
（σ15、ε15は１５％引張後、σ10、ε10は１０％引張後の、それぞれ真応力、真歪      ）
Ｎ＝（ｎL ＋２×ｎD ＋ｎC ）／４            ……（４）
（ｎL は圧延方向、ｎD は４５°方向、ｎC は垂直方向の、それぞれの方向について      上記（３）式に従って求めたｒ値）
【０００９】
（２）  ｍａｓｓ％で、Ｍｇ：０．０００１〜０．０１％をさらに含有することを特徴とする前記（１）に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（３）  ｍａｓｓ％で、Ｂ：０．０００５〜０．００５％をさらに含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（４）  ｍａｓｓ％で、
Ｍｏ：０．１〜２％、  Ｎｉ：０．１〜２％、  Ｃｕ：０．１〜２％
の１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（５）  ｍａｓｓ％で、
Ｃｏ：０．１〜３％、  Ｖ  ：０．１〜３％
の１種または２種をさらに含有することを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（６）  結晶粒度番号が６〜８の範囲であることを特徴とする前記（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【００１０】
（７）  前記（１）乃至（６）のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス鋼板を製造するに際し、冷間圧延前の平均結晶粒径ｄｘを８０〜４００μｍに調整し、最終製品板の平均粒径ｄｚが下記（５）式を満足することを特徴とする成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
ｄｘ／ｄｚ≦３    ………（５）
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、平均ｒ値Ｒと平均ｎ値ＮがＲ＋１０Ｎ≧３．５の関係を満足することを特徴とする。平均ｒ値Ｒとは、板面上で圧延方向、圧延に垂直方向、４５°方向の３方向の板状引張試験片を作製し、１５％の引張塑性変形を与えたときに発生する板幅及び板厚の歪比（ｒ値）の平均値であり、ｒ値は下記（１）式で、平均ｒ値Ｒは下記（２）式で表される。
ｒ＝ｌｎ（Ｗ／Ｗ0 ）／ｌｎ（ｔ／ｔ0 ）    ……（１）
（Ｗとｔは変形後、Ｗ0 とｔ0 は変形前の、それぞれ試験片の幅と厚みを表す）
Ｒ＝（ｒL ＋２×ｒD ＋ｒC ）／４          ……（２）
（ｒL は圧延方向、ｒD は４５°方向、ｒC は垂直方向のｒ値）
【００１２】
また、平均ｎ値Ｎとは、板面上で圧延方向、圧延に垂直方向、４５°方向の３方向の板状引張試験片を作製し、引張試験を行ったときの１０％〜１５％における加工硬化指数ｎ値の平均値であり、ｎ値は下記（３）式で、平均ｎ値Ｎは下記（４）式で表される。
ｎ＝ｌｎ（σ15／σ10）／ｌｎ（ε15／ε10）……（３）
（σ15、ε15は１５％引張後、σ10、ε10は１０％引張後の、それぞれ真応力、真歪を表す）
Ｎ＝（ｎL ＋２×ｎD ＋ｎC ）／４          ……（４）
（ｎL は圧延方向、ｎD は４５°方向、ｎC は垂直方向のｎ値）
【００１３】
従来の方法では、平均のｒ値や圧延と平行方向のｎ値等が注目されていたが、実際の成形では、ｒ値とｎ値の両者が重要であることが本発明者らの実験によって明らかになった。しかも、従来ほとんど注目されていなかった平均ｎ値を求め、さらに平均ｒ値との組合わせによって成形性の指標を確立した。
上記のような関係を満足するｎ値、ｒ値を達成するには、Ｓｉ、Ｐを主とした成分規定に加えて製品板の結晶粒径を規定する必要がある。さらに本発明製品を製造するに際しては、冷間圧延前の組織を規定する必要がある。
【００１４】
本発明の成分の限定に関して以下に説明する。なお、下記の説明における％はｍａｓｓ％を示す。
Ｃ，Ｎは、多量に添加すると成形性が低下するため、それぞれ上限は０．０３％とした。一方、下限は精錬段階でのコストを考慮した場合には０．０００５％である。厳しい加工用途等に用いる場合には、Ｃ，Ｎ共に０．０００５〜０．０１５％とすることが好ましい。
【００１５】
Ｓｉは、脱酸元素として必要であるが、多量の添加により成形性が低下する。したがって上限は０．５％とした。下限は脱酸効果を得るために０．０１％とした。
【００１６】
Ｍｎは、多量の添加により強度を上昇させ、成形性を低下させる為、上限を１％とした。下限はコストの観点より０．０１％とした。
【００１７】
Ｐは、成形性の点からは低い方が好ましく、０．０４％未満とする必要がある。低いほど延性は向上するので、０．０２％以下にすることが好ましい。下限は原料コストの点から０．００５％程度が望ましい。
【００１８】
Ｓは、多量に添加すると耐食性、加工性が低下するため、上限は０．０１％とした。下限は近年の脱硫技術で極低化が可能なため、０．０００１％とした。
【００１９】
Ｃｒは、１６．２％未満ではステンレス鋼としての耐食性が不十分であり、１９．１％を超えると靱性が低下する場合があるため、１６．２〜１９．１％の範囲とした。また、Ｃｒ量が多くなると加工性が低下するため、加工用途としては１９％以下が好ましい。
【００２０】
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒは、ＣやＮを固定してｒ値及びｎ値を向上させる元素である。ＣやＮを固定するだけの量が添加されていればよく、１種または２種以上の組合わせの合計で下限を８×（Ｃ％＋Ｎ％）とした。また、多量に添加すると強度が増加して成形性の低下を招くため、上限を０．８％とした。成形性に加えて製造性等の観点から、最も好ましい範囲は０．０８〜０．３％である。
【００２１】
Ａｌは、Ｎ等を固定して加工性を向上する元素であるが、多量の添加はコストの増加をもたらすため、上限は０．１％とした。一方、Ａｌ量の低減により脱酸が困難になるため、下限は０．００５％とした。
【００２２】
Ｍｇは、成形性を向上する効果がある。その効果を発揮するのは０．０００１％以上でありこれを下限とした。また多量に添加してもその効果は飽和するため、０．０１０％を上限とした。本発明におけるＭｇ量とは、精錬時に添加され、鋼板製造後に鋼中に残存している量を示しており、不純物として精錬時にスラグ等から混入するものではない。好ましい範囲は０．０００２〜０．００３０％である。
【００２３】
Ｂは、成形性、特に二次加工性を向上する元素であり、必要に応じて０．０００５〜０．００５％の範囲で添加される。
【００２４】
Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕは、耐食性を向上する元素であり、耐食性が問題となる用途では、必要に応じてＭｏ，Ｎｉ，Ｃｕのうち一種又は二種以上を組み合わせて添加する。それぞれ０．１％以上添加することにより効果が現れる。しかし、加工性を考慮すると上限はいずれも２％である。
【００２５】
Ｃｏ，Ｖは、成形性、特に張り出し性を向上させる効果を持つため、必要に応じて一種又は二種を組み合わせて添加する。それぞれ０．１％以上添加することにより効果が現れる。しかし、３％を超えると強度上昇による成形性低下が顕著になるので、３％を上限とした。
【００２６】
上記の成分規定に加えて、ＳｉとＰの量を制限することが重要である。Ｓｉ＋１０Ｐ≦０．５とすることでｎ値とｒ値の両者が向上し、結果的に極めて高い成形性が得られる。Ｓｉ＋１０Ｐは低いほど成形性が良好となり、厳しい成形が施される箇所にはＳｉ＋１０Ｐ≦０．３とすることが好ましい。
【００２７】
本発明において、最終製品板の結晶粒度番号は６〜８の範囲にすることが好ましい。これは６未満であると粒が粗大なために成形時に肌荒れが生じやすく、８超の場合には成形性が低下するためである。結晶粒度番号はＪＩＳ規格に準ずる方法で測定すればよい。
【００２８】
本発明鋼のような鋼板を製造するには、冷間圧延前の平均結晶粒径ｄｘを８０〜４００μｍに調整することが非常に有効である。４００μｍを超える場合には成形性、特に深絞り性が低下する。冷間圧延前の結晶粒径は細かいほど最終製品板の成形性は向上するが、８０μｍ未満にするには熱延時の製造性が低下するため、８０μｍを下限とした。なお、ステンレス鋼の製造工程では数回の冷間圧延を行う場合があるが、本発明において冷間圧延前とは１回目の冷間圧延の前の状態を示している。
【００２９】
冷間圧延前の平均結晶粒径ｄｘと最終製品板（焼鈍後もしくは焼鈍しない場合は冷間圧延後）の平均結晶粒径ｄｚの間には、ｄｘ／ｄｚ≦３なる関係が成り立つことが、成形性の観点から好ましい。
【００３０】
なお、上記のフェライト系ステンレス鋼の製造方法は、通常、鋼塊（連続鋳造編を含む）を熱延、焼鈍、冷延、焼鈍するが、熱延板の焼鈍を省略しても、冷延途中に焼鈍を行っても、また熱延を省略しても良い。また、製品の表面は２Ｂ，ＢＡ，２Ｄ、研磨肌等いずれの表面でも良い。
【００３１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
［実施例１］
表１に示すフェライト系ステンレス鋼を溶製し、熱延後、冷延、焼鈍等により０．８ｍｍの鋼板を作成した後、角筒張り出し成形及び円筒深絞り成形試験を行った。成形時のポンチ及びダイス肩は５〜１０Ｒ、成形高さは１００ｍｍ、潤滑はグリース状の潤滑油及びテフロン（登録商標）シート張り付けとした。素板サイズ及び形状は、鋼種毎に適宜調整した。
各種評価結果を表２に示す。表２から明らかなように、本発明鋼は比較鋼に比べて成形性が優れている。
【００３２】
【表１】
0003723133.tif 000002
【００３３】
【表２】
0003723133.tif 000003
【００３４】
［実施例２］
表１−Ｃ及びＫのフェライト系ステンレス鋼製品板について製造条件を変えて結晶粒度番号が異なる数種のサンプルを作製し、角筒張り出し成形及び円筒深絞り成形試験を行った。成形条件は実施例１と同じである。各種評価結果を表３に示す。
表３から明らかなように、本発明鋼は成形可能で成形性が優れているが、比較鋼は成形不可であったり、あるいは肌荒れが生じたり、一部の減肉が激しかったりしている。
【００３５】
【表３】
0003723133.tif 000004
【００３６】
［実施例３］
表１−Ｃ及びＫのフェライト系ステンレス鋼製品板について凝固、熱延及び焼鈍条件を変えて冷間圧延前の結晶粒径を調整したサンプルを作製し、冷間圧延、焼鈍後に角筒張り出し成形及び円筒深絞り成形試験を行った。成形条件は、成型高さを１１０ｍｍにし、それ以外の条件は実施例１と同様にした。
各種評価結果を表４に示す。表４から明らかなように、本発明法によって製造された鋼は成形可能であるが、比較法によって製造された鋼は成形不可であったり、あるいは肌荒れが生じたり、一部の減肉が激しかったりしている。
【００３７】
【表４】
0003723133.tif 000005
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、本発明は成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供でき、その産業上の価値は極めて高い。