(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０１２％以下、
Ｎ：０．０１５％以下、
Ｓｉ：０．０１〜０．４％、
Ｍｎ：０．０１〜０．８％
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｃｒ：１０．０％以上１８．０％未満
Ｎｉ：０．０１〜１％、
Ｎｂ：０．１〜０．３５％、かつ、
Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）が８以上（Ｎｂ、Ｃ、Ｎはそれぞれの成分含有量（質量％））
Ｔｉ：０．０５％以下、
Ａｌ：０．１０％以下、
Ｂ：０．０００５％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、０℃におけるシャルピー衝撃値が  
５０Ｊ／ｃｍ2以上であり、板厚５．０〜１０．０ｍｍであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
【請求項２】
さらに、質量％で、
Ｍｏ：１．５％以下
Ｃｕ：０．４％以下
Ｓｎ：０．００５〜０．１％
Ｓｂ：０．００５〜０．１％、
Ｇａ：０．０００２〜０．１％
の１種または２種以上
を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
【請求項３】
さらに、質量％で、
ＲＥＭ：０．００１〜０．２０％
を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
【請求項４】
更に、質量％で、
Ｖ：１％以下、
Ｗ：１％以下
Ｃｏ：１％以下
Ｔａ：１％以下
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の成分組成を有し、０℃におけるシャルピー衝撃値が５０Ｊ／ｃｍ2以上であり、板厚５．０〜１０．０ｍｍであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
【請求項７】
請求項５に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板又は請求項５に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
【請求項９】
請求項６または７に記載のフェライト系ステンレス鋼帯からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、自動車の排気系その他の配管の接合部に使用されるフランジ材料に使用される、低温での靭性に優れるフェライト系ステンレス熱延鋼板および鋼帯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて加工性、靭性及び高温強度では劣るものの、多量のＮｉを含有していないため廉価であり、また熱膨張が小さいため、近年では、自動車排気系部品材料などに好まれて使用されている。一般には、ＳＵＨ４０９Ｌ、ＳＵＳ４２９、ＳＵＳ４３０ＬＸ、ＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌ、ＳＵＳ４３２、ＳＵＳ４４４等の鋼種がこれらの用途に適するフェライト系ステンレス鋼として用いられている。これらの材料は、パイプ等に成形されて使用されている。さらには、これらのパイプ等に加工された部品同士を接続するフランジ材料（自動車フランジ材料）には、板厚が厚いこともあり、耐食性に劣る普通鋼が主に使用されてきた。近年では、最も安価なフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＨ４０９Ｌも使われている。
【０００３】
しかし、車体重量の軽量化や寿命延長等のニーズから、自動車フランジ材料においても耐食性に優れた材料が要求されるところとなり、ＳＵＨ４０９Ｌ以上のフェライト系ステンレス鋼を使用が始まっている。また、排気系に使用する場合、高温での強度が高ければ、板厚を薄く設計できる効果もあり、その点でもフェライト系ステンレス鋼は普通鋼より有利である。
【０００４】
自動車フランジ材料用としては、板厚３ｍｍ以下の薄手の冷延鋼板を曲げ加工等で剛性を向上させて使用する場合もあるが、板厚５ｍｍ以上の厚手の熱延鋼板を打ち抜き加工程度でそのまま使用する場合も多い。
【０００５】
しかし、フェライト系ステンレス鋼の板厚５ｍｍ以上の熱延鋼板は、その靭性の低さから製造そのものも難しい製品である。熱延後の製造ラインでの板破断がしばしば生じる。したがって、これまでの検討は主に製造面からの靭性改善が多かった。例えば、特許文献１では、熱延時に仕上げ温度を合金組成に応じて変化させ、巻き取り後、急冷する方法が開示されている。また、特許文献２、特許文献３においても、厚手熱延コイルの製造性向上目的の靭性改善法が示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献３開示の技術では、熱延工程において、圧延後の熱延コイルを低温で巻き取り、水冷する。そのため、コイル形状が劣化しやすく、熱延鋼板表面の疵が増加するという課題が発生する。
【０００７】
また、このように製造すら困難なフェライト系ステンレス鋼を自動車フランジ材として加工する場合、前述したように打ち抜きで製造する場合が多い。したがって、靭性の劣るフェライト系ステンレス鋼では、不利である。特に冬季に打ち抜き時に割れることが多く、部品製造に困難を来してきた。したがって、冬季でも製造に支障がないような靭性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６４−５６８２２号公報
【特許文献２】特公平６−１７５１６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４０６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
背景技術に記載のフェライト系ステンレス鋼板では、冬季でのフランジ製造時の割れをかならずしも防止できなかった。本発明の目的は、自動車フランジなどに用いられる、靭性および耐食性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板とその製造方法および鋼帯を提供することにある。
【００１０】
熱延鋼板は、溶解・鋳造→熱延→焼鈍・酸洗の工程を経て製造されるが、これまでの靱性の検討は、主に熱延まま材の靭性に関するものであった。ところが、熱延まま材と熱延焼鈍材の靭性を比較すると、熱延焼鈍材の靭性の方が低いことを見出し、本発明の検討ではより厳しい熱延焼鈍材での靭性向上を検討する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、低温下での靭性向上を検討するに当たり、冬季のフランジ材料の製造環境を調査した。その結果、冬季には室温（２５℃）を下回る環境で作業している場合も多いが、０℃を下回ることはほとんどないことが分かった。フェライト系ステンレス鋼の延性−脆性遷移温度は室温付近にあり、室温から０℃までの温度変化で靭性が大きく変わる場合がある。そのため、夏季では割れない作業が冬季で割れるということが起きると考えられる。したがって、発明者らは、室温（２５℃）での靭性の検討では不十分であり、０℃での靭性を確保すれば、割れが起きないと考えられ、０℃での靭性を指標として、詳細な検討を行った。
【００１２】
また、その結果、０℃での靭性値が５０Ｊ／ｃｍ2以上あると、打ち抜き時の割れが起きないことが判明し、これを実現する手法として、フランジ材として、従来、主に製造面から検討されてきた成分範囲よりさらに成分限定することが必要であることが判明した。
【００１３】
これらの結果を基にして、以下の成分限定により、０℃での靭性を確保できる目処を得た。
（１）Ｃ，Ｎをできるだけ減少させる。
（２）Ｃｒをできるだけ低減する。
（３）Ｔｉを無添加、または、できるだけ低減する。
（４）Ｎｂを一定範囲に制限する。
（５）Ｓｉを低減する。
（６）Ｃｕを一定範囲に制限する。
（７）Ｎｉを微量添加する。
（８）Ｂ添加をできるだけ減少させる。
【００１４】
また、Ｍｏは靭性をあまり低下させないことも判明し、耐食性、高温強度が必要な場合は、十分な量の添加が可能であることを見出した。
【００１５】
以上の効果により、熱延板およびそれを焼鈍した熱延焼鈍板で、これまで２０Ｊ／ｃｍ2以下であった０℃でのシャルピー衝撃試験値を５０Ｊ／ｃｍ2以上に改善することができた。
【００１６】
上記、成分限定条件のうち、特に、Ｎｂの限定およびＢ限定が効果的である。図１に、１６Ｃｒ−０．４Ｎｂ鋼と１６Ｃｒ−０．３Ｎｂ、および１６Ｃｒ−０．３Ｎｂ鋼にＢを１０ｐｐｍ添加した鋼の熱延板の延性−脆性遷移曲線を示す。なお、他の元素は、Ｃ：０．００５％、Ｎ：０．０１０％、Ｓｉ：０．１％、Ｍｎ：０．３％、Ｐ：０．０２５％、Ｓ：０．０００８％である。また、図２に、同じ熱延板を１０００℃で焼鈍・酸洗して得た熱延焼鈍板の延性−脆性遷移曲線を示す。図１および図２からＮｂの低減により、室温近傍の靭性が大きく改善していることが分かる。また、Ｂ添加により、室温近傍での靭性が低下していることも分かる。これまでの知見では、Ｂは粒界を強化する元素であり、靭性を改善する効果を持つとされてきたが、本発明の成分系では、Ｂは靭性を低下させる元素であることを見出した。
【００１７】
このＮｂ低減、Ｂ低減による靭性向上の理由については、まだ十分解明できていない。しかし、Ｎｂ、Ｂともに粒界に偏析する元素である。これらの低減により、応力の伝播、および転位の伝播に対する抵抗が小さくなり、低温での転位移動による塑性変形能が向上し、その結果、０℃近傍での靭性が向上した可能性があると考えている。
【００１８】
本発明は、これらの知見に基づいて到ったものであり、本発明の課題を解決する手段、すなわち、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は以下の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．０１２％以下、
Ｎ：０．０１５％以下、
Ｓｉ：０．０１〜０．４％、
Ｍｎ：０．０１〜０．８％
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．０１％以下、
Ｃｒ：１０．０％以上１８．０％未満
Ｎｉ：０．０１〜１％、
Ｎｂ：０．１〜０．３５％、かつ、
Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）が８以上（Ｎｂ、Ｃ、Ｎはそれぞれの成分含有量（質量％））
Ｔｉ：０．０５％以下、
Ａｌ：０．１０％以下、
Ｂ：０．０００５％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、０℃におけるシャルピー衝撃値が５０Ｊ／ｃｍ2以上であり、板厚５．０〜１０．０ｍｍであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
（２）さらに、質量％で、
Ｍｏ：１．５％以下
Ｃｕ：０．４％以下
Ｓｎ：０．００５〜０．１％
Ｓｂ：０．００５〜０．１％、
Ｇａ：０．０００２〜０．１％
の１種または２種以上
を含有することを特徴とする（１）に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
（３）さらに、質量％で、
ＲＥＭ：０．００１〜０．２％
を含有することを特徴とする（１）または（２）に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
（４）更に、質量％で、
Ｖ：１％以下、
Ｗ：１％以下
Ｃｏ：１％以下
Ｔａ：１％以下
の１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の成分組成を有し、０℃におけるシャルピー衝撃値が５０Ｊ／ｃｍ2以上であり、板厚５．０〜１０．０ｍｍであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板。
（６）（１）〜（４）のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
（７）（５）に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
（８）（１）〜（４）のいずれか１項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板又は（５）に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
（９）（６）または（７）に記載のフェライト系ステンレス鋼帯からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】１６Ｃｒ鋼にＮｂとＢを所定量添加した熱延鋼板の延性−脆性遷移曲線を示す。
【図２】図１と同じ熱延鋼板を１０００℃で焼鈍・酸洗して得た熱延焼鈍板の延性−脆性遷移曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施形態のステンレス鋼板の鋼組成を限定した理由について説明する。なお、組成についての％の表記は、特に断りのない場合は、質量％を意味する。
【００２１】
Ｃ：０．０１２％以下
Ｃは、成形性と耐食性、熱延板靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。また、本発明では、Ｃを炭窒化物として安定化させるために、Ｎｂを添加しているので、そのＮｂ量を低減する点においても少ないほど好ましい。したがって、上限を０．０１２％とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加をもたらすので下限は０．００１％とする。また、耐食性の観点を重視すると、０．００２〜０．０１０％とすることが望ましい。さらに、好ましくは、０．００２〜０．００７％未満である。
【００２２】
Ｎ：０．０１５％以下
Ｎは、Ｃと同様に成形性と耐食性、熱延板靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。また、本発明では、Ｎを炭窒化物として安定化させるために、Ｎｂを添加しているので、そのＮｂ量を低減する点においても少ないほど好ましい。したがって、上限を０．０１５％とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は０．００１％とする。耐食性の観点からを重視すると、０．００２％〜０．０１２％とすることが望ましい。
【００２３】
Ｓｉ：０．０１％〜０．４％
Ｓｉは、脱酸剤としても有用な元素であるとともに、高温強度や耐酸化性を改善させる元素である。脱酸効果は、Ｓｉ量の増加とともに向上し、その効果は０．０１％以上で発現するため、下限を０．０１％とする。しかし、Ｓｉは靭性を大きく低下させる元素であることが判明し、過度の添加は靭性ならびに常温延性を低下させる。また、Ｓｉは焼鈍後の冷却過程でＬａｖｅｓ相の析出を促進し靭性を劣化させる作用もある。そのため、上限を０．４％とする。より、好ましくは、０．０１％〜０．２％である。
【００２４】
Ｍｎ：０．０１〜０．８％
Ｍｎは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、中温域での高温強度上昇に寄与する元素である。また、靭性にあまり影響しない元素である。０．０１％以上でその効果を発現する。一方、過度な添加は、ＭｎＳを形成して耐食性を低下させるため、上限を０．８％とする。好ましくは０．５％以下である。
【００２５】
Ｐ：０．０４％以下
Ｐは、固溶強化能の大きな元素であるが、フェライト安定化元素であり、しかも耐食性や靭性に対しても有害な元素であるため、可能な限り少ないほうが好ましい。
【００２６】
Ｐは、ステンレス鋼の原料であるフェロクロムに不純物として含まれるが、ステンレス鋼の溶鋼から脱Ｐすることは非常に困難であるため、０．０１０％以上とすることが好ましい。また、Ｐの含有量は、使用するフェロクロム原料の純度と量でほぼ決定される。しかし、Ｐは有害な元素であるため、フェロクロム原料のＰの濃度は低いほうが好ましいが、低Ｐのフェロクロムは高価であるため、材質や耐食性を大きく劣化させない範囲である０．０４％以下とする。なお、好ましくは０．０３％以下である。
【００２７】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、硫化物系介在物を形成し、鋼材の一般的な耐食性（全面腐食や孔食）を劣化させるため、その含有量の上限は少ないほうが好ましく、０．０１０％とする。また、Ｓの含有量は少ないほど耐食性は良好となるが、低Ｓ化には脱硫負荷が増大し、製造コストが増大するので、その下限を０．００１％とするのが好ましい。なお、好ましくは０．００１〜０．００８％である。
【００２８】
Ｃｒ：１０．０％以上１８．０％未満
Ｃｒは、耐食性確保のために必須な元素である。しかしながら、靭性を低下させる元素でもある。１０．０％以上になると、急激に耐食性が良くなる。一方で、１８．０％以上では特に低温での加工性の低下や靭性の劣化をもたらすため、１０．０％以上１８．０％未満とする。また、耐食性をより考慮すると、１４．０％以上１８．０％未満が望ましい。
【００２９】
Ｎｉ：０．０１〜１％
Ｎｉは、孔食の進展抑制に有効な元素であり、その効果は０．０１％以上の添加で安定して発揮される。併せて、熱延板の靱性向上に有効である。したがって、下限を０．０１％とする。好ましくは、０．０５％以上である。また、多量の添加は、固溶強化による材質硬化および靭性低下を招くおそれがあるため、その上限を１．０％とする。なお、靭性および合金コストを考慮すると０．０５〜０．３０％が望ましい。
【００３０】
Ｎｂ：０．１〜０．３５％
Ｎｂは、炭窒化物を形成することでステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。一方、過度の添加は、Ｌａｖｅｓ相の生成に起因する靭性の低下が問題となる。本発明では、これらを考慮し、Ｎｂの下限を０．１％、上限を０．３５％とする。更に、Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）を、ほぼ等量比である８を下限とする。式中、Ｎｂ、Ｃ、Ｎはそれぞれの成分含有量（質量％）を意味する。この値が８未満となると、Ｃ、Ｎが固溶元素として鋼中に残存し、靭性を低下させるとともに、溶接したときに、粒界にＣｒ炭窒化物を形成しやすくなり、溶接部耐食性を低下させるからである。好ましくは、０．２〜０．３５％である。
【００３１】
Ｔｉ：０．０５％以下
Ｔｉは、Ｎｂと同様に炭窒化物を形成することで、ステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。しかしながら、形成されるＴｉＮは大きな角状析出物であり、破壊の起点となりやすく、靭性を低下させると言われている。また、Ｔｉは焼鈍後の冷却過程でＬａｖｅｓ相の析出を促進し靭性を劣化させる作用もある。したがって、本発明では、できるだけ低減する必要があり、その上限を０．０５％以下とする。好ましくは、０．０２％未満とする。Ｔｉは含有しなくても良い。
【００３２】
Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは脱酸元素として有用であり、その効果は、０．００５％以上で発現する。しかし、過度の添加は、常温延性の低下、靭性の低下を招くため、その上限を０．１０％とする。Ａｌは含有しなくてもよい。
【００３３】
Ｂ：０．０００５％以下
Ｂは、加工性に有害なＮの固定や、二次加工性改善に有効であり、靭性の改善も期待できるため、これまで添加することが多かった。しかしながら、今回、Ｎｂ添加を低減させた成分系で検討した結果、Ｂ添加は靭性を低下させる効果をもつことが分かった。したがって、本発明では、Ｂは極力低減する。原料からの混入を考慮して、上限を０．０００５％以下とする。原料等を制限することにより、０．０００３％以下とすることがより好ましい。
【００３４】
さらに、耐食性を向上させるために、以下の元素を添加しても良い。
【００３５】
Ｍｏ：１．５％以下
Ｍｏは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加すれば良く、これらの効果を発揮させるため、下限を０．０１％とすることが好ましい。好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．５％である。一方、過度の添加は、Ｌａｖｅｓ相の生成を生じさせて、靭性の低下を生じるおそれがあるが、本発明のように、Ｎｂを多く含む鋼では、Ｌａｖｅｓ相の生成もそれほど加速せず、靭性も低下しないことが分かり、これらを考慮し、上限を１．５％とする。好ましくは１．１％である。
【００３６】
Ｃｕ：０．４％以下
Ｃｕは、耐食性を向上させる元素である。その効果は、０．０５％以上で発現する。好ましくは０．１％以上である。一方、過度な添加は、熱延工程でＣｕ析出を発生し、靭性を低下させるので、好ましくなく、上限を０．４％とする。
【００３７】
Ｓｎ：０．００５〜０．１％
Ｓｎは、耐食性や高温強度の向上に有効な元素である。また、常温の機械的特性を大きく劣化させない効果もある。耐食性への効果は０．００５％以上で発現するため、下限は０．００５％とする。好ましくは下限を０．０１％とする。更に好ましくは０．０３％である。一方、過度に添加すると製造性や溶接性が著しく劣化するため、上限を０．１％とする。
【００３８】
Ｓｂ：０．００５〜０．１％
Ｓｂは耐食性の向上に有効であり必要に応じ、０．１％以下で添加してもよい。特に隙間腐食性の観点から下限を０．００５％とする。さらに、製造性やコストの観点から０．０１％とすることが好ましい。
【００３９】
Ｇａ：０．０００２〜０．１％
Ｇａは、耐食性向上や水素脆化抑制のため、０．１％以下で添加してもよい。硫化物や水素化物形成の観点から下限は０．０００２％とする。さらに、製造性やコストの観点から０．００２０％以上が好ましい。
【００４０】
ＲＥＭ：０．００１〜０．２０％、
ＲＥＭは、耐酸化性の向上に有効であり、必要に応じて添加する。下限は０．００１％とする。また、０．２０％を超えて添加してもその効果は飽和し、ＲＥＭの粒化物による耐食性低下を生じるため、上限を０．２０％とする。製品の加工性や製造コストを考慮すると、０．００２％〜０．０５％とすることが望ましい。ＲＥＭ（希土類元素）は、一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。単独で添加してもよいし、ミッシュメタルのような混合物であってもよい。
【００４１】
Ｚｒ：０．００１〜０．１％
Ｚｒは、Ｎｂと同様に炭窒化物を形成することで、ステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。また耐酸化性の向上にも有効な元素である。０．００１％以上添加してもよく、好ましくは０．０１％以上である。上限値は０．１％以下とする。好ましくは、０．０５％未満とする。
【００４２】
さらに、以下の元素を添加しても良い。
Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、Ｃｏ：１％以下、Ｔａ：１％以下
Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔａは高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて添加することができる。しかし、過度の添加は、常温延性の低下や靭性の低下を招くため、１％を上限とする。高温強度と延性・靭性を両立させるためには、０．０５％以上０．５％以下が好ましい。
【００４３】
その他の成分について本発明では特に規定するものではないが、本発明においては、Ｈｆ、Ｂｉ等を必要に応じて、０．００１〜０．１％添加してもかまわない。なお、Ａｓ、Ｐｂ等の一般的な有害な元素や不純物元素はできるだけ低減することが好ましい。
【００４４】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、熱延鋼板であり、溶解・鋳造・熱延・焼鈍・酸洗の工程を経て製品となる。熱延後の鋼板を熱延鋼板、焼鈍・酸洗後の鋼板を熱延焼鈍鋼板としている。熱延鋼板では、その後の製造ライン通板時の板破断を防止ために優れた靭性が必要であり、熱延焼鈍板では、自動車部品製造時に打ち抜き工程での割れを防止するために優れた靭性が必要である。なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、熱延後の鋼板を焼鈍しない場合も含む。
【００４５】
本発明の熱延鋼板は、非常に成分限定を行ったため、設備に特段の制限はなく、常法の製造設備を使用できる。また、通常は、圧延方向に非常に長い、いわゆる、鋼帯の形態で製造される場合が、ほとんどであり、巻かれて、コイル状の形で保管・移動される。そこで本発明について、フェライト系ステンレス鋼板として規定するとともに、フェライト系ステンレス鋼帯としても規定することとした。
【００４６】
本発明を実施するにあたり、成分限定の特徴により、製造しやすくなっている。通常に用いられる熱延条件によって熱間圧延することにより、良好な熱延板靱性を得ることができる。加熱温度は、１１５０℃から１２５０℃が好ましい。また、熱延仕上げ温度は、８５０℃以上が好ましい。さらには、熱延後、気水冷却等で、４５０℃まで急冷することが好ましい。しかし、急冷しすぎると、コイルの巻き傾向が劣化し、その後の過程で疵の発生原因となるため、好ましくなく、３６０℃超が好ましい。さらに、４００℃超が好ましい。
【００４７】
本発明の製造方法で焼鈍する場合、重要となるのは焼鈍工程である。焼鈍温度は、Ｌａｖｅｓ相などの析出物を溶解する必要があることから、１０００℃以上とする。しかし、１１００℃を超えると結晶粒が成長しすぎて、靭性が低下することから、１１００℃を上限とする。また、焼鈍後の冷却速度であるが、Ｌａｖｅｓ相等の析出物の析出や、４７５脆性による靭性低下を抑制するため、８００℃から４５０℃までの冷却速度が５℃／ｓｅｃ以上が好ましい。さらに好ましくは、１０℃／ｓｅｃ以上である。２０℃／ｓｅｃ以上では効果が飽和する。これにより、製造による靭性のばらつきを低減できる。金属組織的には、４７５脆性に関する変化は見出せないが、Ｌａｖｅｓ相の析出がなくなるか、Ｌａｖｅｓ相の析出量が質量比率で０．５％以下となっていることが確認される。
【００４８】
本発明の成分組成であれば上記の焼鈍後冷却速度で十分効果を発現する。上記よりも高速（例えば、５０℃／ｓｅｃ以上）の冷却速度にしても本発明の効果は飽和する。本発明においては、特にＣｒ，Ｓｉ，Ｔｉによって、熱延焼鈍後の冷却速度を適正に制御することができる。低Ｃｒの成分範囲に限定して４７５脆性を回避し、さらにＳｉとＴｉはＬａｖｅｓ相の析出を促進することが見出されたのでそれらの含有量を低く抑制している。Ｃｒ，Ｓｉ，Ｔｉの低減は、それ自体で靭性を良好にする効果があるので、成分範囲の限定と析出回避の組織制御によって、靭性が良好な厚手熱延コイルを容易に製造することが可能である。
【００４９】
これらの成分限定と製造方法により、０℃でシャルピー試験による靭性値が、５０Ｊ／ｃｍ2となり、優れた靭性が発現する。
【００５０】
また、板厚に関しては、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を本発明の範囲とする。５ｍｍ未満であると、本発明によらず、優れた靭性を発現し、１０ｍｍ超は本発明をもってしても、十分な靭性を発現できないことに加えて、製造も困難となるためである。
【００５１】
本発明のフェライト系ステンレス鋼帯は、上記本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板又はフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなる。
【００５２】
本発明のフェライト系ステンレス鋼板及びフェライト系ステンレス鋼帯は、耐食性に優れる上に、靭性に優れ、０℃で作業しても割れにくいため、自動車フランジ用のフェライト系ステンレス鋼板及びフェライト系ステンレス鋼帯として特に好適に用いることができる。即ち、本発明の自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板は、上記本発明のフェライト系ステンレス熱延鋼板、フェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板又はフェライト系ステンレス鋼帯からなる。
【００５３】
さらに、本発明を自動車用のフランジ材料として使用する場合、表面ままで使用される場合がある。その場合、表面疵等の原因によりフランジ材料としてガスシール性が課題となる。これを満足するためには、表面粗さを規定する必要がある。これには、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される算術平均粗さＲａを測定し、その値が４μｍ以下であることが好ましい。この表面粗さを満足するためには、板の巻き取り温度を３６０℃超とし、巻き形状の低下を防止することが有効である。
【００５４】
以下、実施例により本発明の効果を説明するが、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
本実施例では、まず、表１に示す成分組成の鋼を溶製してスラブに鋳造した。このスラブを１１５０〜１２５０℃に加熱後、仕上げ温度を８５０〜９５０℃の範囲内として、表２に示す板厚まで熱間圧延し、熱延鋼板とした。なお、表１において、本発明範囲から外れる数値にはアンダーラインを付している。熱延鋼板は気水冷却により、４００〜４５０℃まで冷却した後、コイル状に巻き取った。その後、熱延板の評価用サンプルを採取した。
【００５６】
引き続き、熱延コイルを１０００〜１１００℃で焼鈍し、常温まで冷却した。このとき、８００〜４５０℃の範囲の平均冷却速度を１０℃／ｓ以上とした。続いて、熱延焼鈍板を酸洗し、製品とした。
【００５７】
このようにして得られた、熱延板、および、熱延焼鈍板に対して、０℃でシャルピー衝撃試験をＪＩＳ  Ｚ  ２２４２に準拠して行った。尚、本実施例における試験片は、熱延焼鈍板の板厚ままのサブサイズ試験片であるため、吸収エネルギーを断面積（単位ｃｍ2）で割ることにより、各実施例における熱延焼鈍板の靭性を比較し評価した。なお、靭性の評価基準は、０℃での吸収エネルギー値で、５０Ｊ／ｃｍ2以上を良好とし、○とした。
【００５８】
さらには、熱延焼鈍板に関しては、表面粗さを測定した。触針式粗度計を用いて測定し、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される算術粗さ平均Ｒａを指標とした。Ｒａが４μｍ以下を○、４μｍ超を△とした。
【００５９】
評価結果を表２に示す。表１、２中の鋼Ｎｏ．１〜１９は本発明例、鋼Ｎｏ．２０〜４０は比較例である。
【００６０】
【表１−１】
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【表１−２】
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【００６１】
【表２】
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【００６２】
表１、２から明らかなように、本発明を適用した成分組成の鋼の熱延板および熱延焼鈍板の靭性は良好であった。一方、本発明から外れる比較例では、シャルピー衝撃値（吸収エネルギー）不合格であった。これにより、比較例におけるフェライト系ステンレス鋼の靭性が劣ることが分かる。
【００６３】
（実施例２）
本実施例では、まず、表１の鋼Ｎｏ．１９、４０に示す成分組成のスラブを１１５０〜１２５０℃に加熱後、仕上げ温度を８５０〜９５０℃の範囲内として、板厚６ｍｍまで熱間圧延し、熱延鋼板とした。熱延鋼板は気水冷却により、表３に示す巻き取り温度まで冷却した後、コイル状に巻き取った。その後、熱延板の評価用サンプルを採取した。
【００６４】
引き続き、熱延コイルを表３に示す温度で焼鈍し、常温まで冷却した。このとき、８００〜４５０℃の範囲の平均冷却速度を表３に示す。続いて、熱延焼鈍板を酸洗し、製品とした。
【００６５】
【表３】
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【００６６】
表３のＮｏ．４１〜４９は表１の鋼Ｎｏ．１９、Ｎｏ．５０、５１は表１の鋼Ｎｏ．４０を用いている。本発明例Ｎｏ．４１、４４、４５、４７、４８は、熱延板、熱延焼鈍板の靱性評価結果がいずれも良好であり、表面粗さも良好であった。
【００６７】
一方、比較例Ｎｏ．４３は焼鈍温度のみを９００℃、Ｎｏ．４４は焼鈍温度のみを１２００℃に変えたものあり、Ｎｏ．４８は、８００〜４５０℃の範囲の平均冷却速度を４℃／ｓとしたものであり、いずれも熱延焼鈍板の靱性が不良であった。
【００６８】
本発明例Ｎｏ．４２、比較例Ｎｏ．５１は、それぞれ鋼Ｎｏ．１９および鋼Ｎｏ．４０と同じ成分の鋼を熱延の巻き取り温度のみを３００℃程度にして製造したものであり、鋼板表面の疵が多く、表面粗さが△であり、自動車用のフランジ材料として表面ままで使用するには適さない表面性状であった。
【００６９】
加えて、各鋼種の熱延板から、抽出残さ法により、析出物を採取し、その成分分析を行った。その結果のＮｂ量から、Ｃ，Ｎの全量が、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）となると仮定し、その残りがＬａｖｅｓ相になるとして、Ｌａｖｅｓ相の析出量を求めたが、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔｉの多い、表１の比較例鋼Ｎｏ．２１、３０、３１と焼鈍温度の低い表３の比較例Ｎｏ．４３、冷却速度の遅い表３の比較例Ｎｏ．４９を除き、質量比率で、全て０．５％以下であった。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上の説明から明らかなように、本発明のステンレス熱延鋼板および鋼帯によれば、その優れた靭性により、鋼板自身の製造に優れるとともに、部品製造時、０℃で作業しても割れにくいため、材料歩留まりが良い等、部品製造性に優れる。つまり、本発明を適用した材料を、特に自動車、二輪車の排気系部材に適用することにより、寿命の長い部品を低コストで製造できることができ、社会的寄与度を高めることができる。
即ち、本発明は産業上、非常に有益である。
【図１】
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【図２】
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