(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０３％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｃｒ：１５．０〜２０．０％、
Ｎｉ：６．０〜９．０％、
Ｎ：０．０３〜０．１５％、
Ｎｂ：０〜０．５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｔｉ：０〜０．２０％、
Ｃｕ：０〜１．５％、
Ｍｏ：０〜２．０％、
残部がＦｅおよび不可避不純物であり、
下記（１）式で計算されるＭｄ３０値が３０．０〜５０．０℃である化学組成を有し、
加工誘起マルテンサイト量の平均値が体積率で５．０％以下であり、
オーステナイト粒径の平均値が５．０μｍ以下であり、
板表面および板中心それぞれにおけるγ（２２０）相のＸ線回折半価幅が０．５０°以上であって、かつこれらの差が０．１０°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板。
Md30値(℃)=497-462(C+N)-9.2(Si)-8.1(Mn)-13.7(Cr)-20(Ni+Cu)-18.7(Mo)・・・・・（１）
ただし、（１）式における元素記号は各元素の含有量を示す。
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．５０％、Ｖ：０．００１〜０．５０％およびＴｉ：０．００１〜０．２０％から選択される一種以上含有する、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板。
【請求項３】
前記化学組成が、質量％で、Ｃｕ：０．００１〜１．５％および／またはＭｏ：０．００１〜２．０％を含有する、請求項１または請求項２に記載のオーステナ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、オーステナイト系ステンレス鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密加工、特にフォトエッチング加工、さらにその後に拡散接合などにより熱が加えられる加工には、オーステナイト系ステンレス鋼板が用いられる。フォトエッチング加工とは、素材である金属板の表面にフォトレジスト法によるパターンを形成した後、スプレーや浸漬によるエッチングによって金属板を溶解し、フォトレジストパターンとほぼ同じ形状に金属板を加工する方法である。また、レーザー加工とは、ＣＡＤデータなどを基に、金属板の表面をレーザーで溶融させて孔や所定のパターンを形成する加工方法である。【０００３】
こうして加工された金属板はメタルマスクなどに使用されるため、金属板の素材には、優れた平坦性を有することや硬度が高いことが要求され、特にフォトエッチング加工の場合には、スマットを抑制するために低炭素含有量であること、エッチング面が平滑であること、さらにはハーフエッチング処理後にも反りが小さいことが要求される。【０００４】
また、最近では、フォトエッチング加工やレーザー加工を施されたステンレス鋼板を積層し、７００℃程度以上で拡散接合処理をして、熱交換器や複雑な流路部品を製造するケースも増加している。こういった用途については、上記の各特性に加えて、接合性が良好であることや加熱後の体積変化や収縮が小さいことも要求される。【０００５】
例えば、特許文献１には、調質圧延によりステンレス鋼箔の硬さを調整した後に、張力を付与しながら熱処理をする方法（テンションアニーリング法）によって、フォトエッチング加工用材料の平坦化と応力緩和を図る方法が開示されている。【０００６】
特許文献２には、調質圧延によりオーステナイト系ステンレス鋼帯の硬さを調整した後に、テンションレベラによる矯正を行い、その後、０．２％耐力の０．７〜１．０倍に相当する張力を付与し、さらに７００〜８００℃で焼鈍処理を施すことにより、エッチング後の平坦性に優れたステンレス鋼板を製造する方法が開示されている。【０００７】
特許文献２により開示された方法により製造されるステンレス鋼板は、最終の７００〜８００℃での焼鈍処理により、調質圧延やテンションレベラ矯正により素材に付与された加工歪を消滅させることによって、内部の残留応力が低減されてハーフエッチング後の反りが抑制される。また、このステンレス鋼板は、７００〜８００℃での焼鈍時にマルテンサイトがオーステナイトに逆変態するため、その後の拡散接合の際に熱が加えられても体積変化や熟収縮が小さいという特徴を有する。【０００８】
さらに、特許文献３には、拡散接合性に優れたステンレス鋼として、箔厚方向の平均結晶粒サイズが０．００１〜５μｍと微細な結晶粒を有するＡｌ含有量が０．５〜８％（本明細書において化学組成に関する「％」は特に断りがない限り「質量％」を意味する）のフェライト系ステンレス鋼箔が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平４−６９２２９号公報
【特許文献２】特許第３５７３０４７号明細書
【特許文献３】特許第３３００２２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１により開示された方法には、炉内でステンレス鋼箔に張力を付与できる特殊な焼鈍設備が必要になり、あるいは十分な応力緩和を行うために４００℃程度の低温かつ低速で通板する必要があるために生産性が低下してフォトエッチング加工用材料の製造コストが上昇するという問題がある。【００１１】
また、特許文献１により開示された方法により製造したステンレス鋼箔の中には、フォトエッチング時の要求特性を満たすものもあるが、フォトエッチング後の拡散接合時などにおける体積変化や熱収縮が大きいものもあるという問題も存在する。この問題は、レーザー加工によって熱が加えられる際にも同様である。本発明者らの検討結果によれば、この問題は、調質圧延により生成した加工誘起マルテンサイトが、テンションアニーリング後にも残存するため、その後の拡散接合時に熱が加えられる際に、マルテンサイトがオーステナイトに逆変態することに起因すると考えられる。【００１２】
特許文献２により開示された方法により製造されるステンレス鋼板には、加工歪の消滅により低炭素含有量材では十分な硬さを得られないという問題がある。【００１３】
さらに、特許文献３により開示された発明はフェライト系ステンレス鋼を対象とするが、オーステナイト系ステンレス鋼においても、結晶粒を微細にすることにより拡散接合性が向上する可能性があると考えられる。【００１４】
本発明の目的は、特許文献１，２により開示された発明では得られなかった、以下に列記の２つのフォトエッチング時やレーザー加工時の要求特性（特性Ｉ）および拡散接合やレーザー加工などで熱を加えられる用途で使用される際の要求特性（特性ＩＩ）を両立できる、例えばレーザーメタルマスク用等の精密加工に供される材料に適したオーステナ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である。【００１５】
（特性Ｉ）フォトエッチング時やレーザー加工時の要求特性として、素材が平坦であること、高い硬度を有すること、さらにフォトエッチング時のスマットを抑制するために、低炭素含有量であること、ハーフエッチング処理後にも反りが小さいこと、エッチング面，レーザー加工面が平滑であること。【００１６】
（特性ＩＩ）拡散接合やレーザー加工などで熱を加えられる用途で使用される際の要求特性として、加熱による体積変化や収縮が小さいこと。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、板内部および板表面における加工歪の分布を概念的に示す説明図である。【００１８】
図１（ａ）に示すように、従来の調質圧延、テンションレベラによる矯正後の板の加工歪分布は、板表面で大きくなるとともに板内部で小さくなる分布となる。この状態で、ハーフエッチングを行うと、板表面の近傍における圧縮応力が開放され，ハーフエッチング面が凸になる反りが発生する。【００１９】
これに対し、特許文献２により開示されるように、７００〜８００℃で３０秒間から１０分間程度の焼鈍（ＳＲ処理：ストレスリリーフの略で、残留応力除去を主目的とした熱処理）を行うことにより、図１（ｂ）に示すように、板表面および板内部を含む板全体の加工歪を消滅させることができ、これにより、ハーフエッチング後の反りの発生は確かに抑制される。しかしながら、上述したように、加工歪が消滅するために板の硬さが低下し、エッチング材として近年要求される特性を満足できないことがある。【００２０】
本発明者らはこれらの課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、図１（ｃ）に示すように、ＳＲ処理により板全体の加工歪を消滅させるのではなく、一定の加工歪を板厚方向に均一に残存させることによって、ハーフエッチング後の反りの発生を抑制しながらエッチング材として要求される硬さを満足できることを知見した。【００２１】
しかし、従来のＳＲ処理を単純に低温化するだけでは、調質圧延およびテンションレベラ矯正によって生成した加工誘起マルテンサイト（α’）が残存し、拡散接合時の体積変化が大きくなる。また、ＳＲ処理を単純に短時間化するだけでは、加工誘起マルテンサイト（α’）は消滅するものの加工歪が消滅せず、ハーフエッチング後の反りが大きくなってしまう。【００２２】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、各種のＳＲ処理条件を示す説明図である。
そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、図１（ｃ）に示すような板厚方向に均一な加工歪を有するとともに加工誘起マルテンサイト量を低減するためには、図２（ａ）に示す従来のＳＲ処理条件のように、高温かつ長時間の熱処理によって加工誘起マルテンサイトのオーステナイトへの逆変態、および加工歪の消滅を同時に行うのではなくて、調質圧延およびテンションレベラによる矯正後に、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示すように、板厚表面の温度で、昇温速度１０℃／秒以上で７００〜８００℃に加熱して該温度域に１０秒間以下保持した後に板表面での冷却速度１０℃／秒以上で冷却する熱処理を施すことにより加工誘起マルテンサイトのオーステナイトへの逆変態を行う熱処理Ｘと、６００℃以上７００℃未満の温度域で１０秒以上保持する熱処理を施すことにより加工歪の調整を行う熱処理Ｙ工程を備えるＳＲ処理条件を採用することが有効であることを知見した。【００２３】
なお、熱処理Ｘ工程および熱処理Ｙ工程の順序には制約がなく、熱処理Ｘ工程を行った後に、熱処理Ｙ工程を行ってもよいし、熱処理Ｙ工程を行った後に、熱処理Ｘ工程を行ってもよい。いずれの場合も本発明で要求される特性を満足することが可能である。また、熱処理Ｘ工程に続いて熱処理Ｙ工程を連続して行っても、熱処理Ｙ工程に続いて熱処理Ｘ工程を連続して行っても、本発明で要求される特性を満足することが可能である。【００２４】
本発明が対象とする化学組成では、冷間圧延または更にテンションレベリングで生成した加工誘起マルテンサイトは、せん断型（無拡散）でオーステナイトに逆変態するため、上記のような短い保持時間でも消滅する。【００２５】
本発明により提供されるオーステナイト系ステンレス鋼板は、このように加工誘起マルテンサイト（α’）が低減されているため、拡散接合の加熱時における加工誘起マルテンサイトのオーステナイトへの逆変態による体積変化などが抑制される。また、レーザー加工等により熱が加わる場合も同様に、加工面での加工誘起マルテンサイトのオーステナイトへの逆変態に起因した形状変化が抑制される。【００２６】
一方、加工歪は、７００℃以上でのＳＲ処理を短時間で行う場合にはその殆どすべてが残存するため、図１（ｃ）に示すように一定の加工歪を板厚方向に均一に残存させることができない。しかし、ＳＲ処理をより低温域で適切な時間行うことにより、加工歪が多い表面近傍での拡散が優先して進行し、図１（ｃ）に示すように一定の加工歪を板厚方向に均一に残存させることが可能になる。【００２７】
なお、加工歪を定量的に評価するためには、Ｘ線回折測定で得られたピークの半価幅を活用できる。歪量が多いと、結晶格子間距離が本来の長さから伸縮し、その挙動は、Ｘ線回折測定で得られるピークの半価幅に現れる。すなわち、歪量が多いほど、結晶格子間距離が本来の長さから長いものや短いものが増加するため、ピークの半価幅が大きくなる。【００２８】
本発明は以下に列記のとおりである。
質量％で、
Ｃ：０．０３％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｃｒ：１５．０〜２０．０％、
Ｎｉ：６．０〜９．０％、
Ｎ：０．０３〜０．１５％、
Ｎｂ：０〜０．５０％、
Ｖ：０〜０．５０％、
Ｔｉ：０〜０．２０％、
Ｃｕ：０〜１．５％、
Ｍｏ：０〜２．０％、
残部がＦｅおよび不可避不純物であり、
下記（１）式で計算されるＭｄ３０値が３０．０〜５０．０℃である化学組成を有し、
加工誘起マルテンサイト量の平均値が体積率で５．０％以下であり、
オーステナイト粒径の平均値が５．０μｍ以下であり、
板表面および板中心それぞれにおけるγ（２２０）相のＸ線回折半価幅が０．５０°以上であって、かつこれらの差が０．１０°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板。
Md30値(℃)=497-462(C+N)-9.2(Si)-8.1(Mn)-13.7(Cr)-20(Ni+Cu)-18.7(Mo)・・・・・（１）
ただし、（１）式における元素記号は各元素の含有量を示す。【００２９】
なお、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板は、例えば、オーステナイト系ステンレス冷延鋼帯に３０％以上の圧下率での調質圧延を行って硬さを調整した後に、必要に応じてテンションレベラによる矯正を行った後、下記の熱処理Ｘおよび熱処理Ｙを備える熱処理を行うことによって、製造することができる。
熱処理Ｘ：板表面での昇温速度１０℃／秒以上で７００〜８００℃に加熱して該温度域に１０秒間以下保持した後に板表面での冷却速度１０℃／秒以上で冷却する熱処理、
熱処理Ｙ：６００℃以上７００℃未満の温度域で１０秒以上保持する熱処理。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、フォトエッチング、レーザー加工時の要求特性（素材が平坦であること、高硬度を有すること、フォトエッチング時のスマットを抑制するために低炭素含有量であること、ハーフエッチング処理後にも反りが小さいこと、エッチング面，レーザー加工面が平滑なこと）、および、拡散接合，レーザー加工などで熱を加えられる用途で使用される際の要求特性（加熱による体積変化や収縮が小さいこと）を兼ね備える、オーステナイト系ステンレス鋼板を得ることができる。本発明のオーステナイト系ステンレス鋼板は、例えばレーザーメタルマスク用等の精密加工に供される材料に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、板内部および板表面における加工歪の分布を概念的に示す説明図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、各種ＳＲ処理条件を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を実施するための形態を説明する。
１．本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板
本発明は、準安定オーステナイト系ステンレス鋼を対象とするが、エッチング面の平滑性などの観点から、平均結晶粒径が小さいこと、およびエッチング時にスマットがでないことが望ましく、化学組成は以下のように規定する。
【００３３】
（１−１）化学組成
［Ｃ：０．０３％以下］
Ｃ含有量が０．０３％超えると、製造時に粗大なＣｒ炭化物として結晶粒界に析出し、エッチングの際にスマット発生の原因となるため、Ｃ含有量は少ないほうがよい。しかし、Ｃは安価に鋼板の強度を高めることができる元素であるため、スマットの悪影響のない０．０３％以下の範囲で含有させてもよい。このため、Ｃ含有量は０．０３％以下とする。エッチング後の平滑性が厳しく要求される用途には、Ｃ含有量を０．０２％以下とすることが望ましい。Ｃ含有量は、０．０１２％以下とするのが好ましい。
【００３４】
［Ｓｉ：１．０％以下］
Ｓｉは、溶製時の脱酸材として使用され、鋼の強化にも寄与する。しかし、Ｓｉ含有量が１．０％を超えると、エッチング速度を低下させる。そこで、Ｓｉ含有量は、１．０％以下とする。望ましくは０．８％以下であり、より望ましくは０．６％以下である。Ｓｉ含有量は、０．３％以下が更に望ましい。
【００３５】
［Ｍｎ：１．５％以下］
Ｍｎは、熱間加工時の脆性破壊の防止と鋼の強化に寄与する。しかし、Ｍｎは、強力なオーステナイト生成元素であるため、Ｍｎ含有量が１．５％を超えると、冷間圧延時に生成する加工誘起マルテンサイトが少なくなり、その後の焼鈍で微細結晶粒を得ることができなくなる。よって、Ｍｎ含有量は、１．５％以下とする。望ましくは１．２％以下である。
【００３６】
［Ｃｒ：１５．０〜２０．０％］
Ｃｒは、ステンレス鋼の基本元素であり、１５．０％以上含有することにより、鋼材表面に金属酸化物層を形成し、耐食性を高める作用を奏する。しかし、Ｃｒは、強力なフェライト安定化元素であるため、Ｃｒ含有量が２０．０％を超えると、∂フェライトが生成し、この∂フェライトは素材の熱間加工性を劣化させる。よって、Ｃｒ含有量は、１５．０％以上２０．０％以下とする。
【００３７】
［Ｎｉ：６．０〜９．０％］
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、室温でオーステナイト相を安定して得るための元素である。したがって、Ｎｉ含有量の下限は６．０％とする。好ましい下限は６．１％である。しかし、Ｎｉ含有量が９．０％を超えると、オーステナイト相が安定化し過ぎて、冷間圧延時の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含有量の増大はコストの大幅な上昇を招く。よって、Ｎｉ含有量の上限は９．０％とする。好ましい上限は８．９％である。
【００３８】
［Ｎ：０．０３〜０．１５％］
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。また、Ｎは、Ｎｂと結合して微細なＮｂ化合物として焼鈍時に析出し、結晶粒成長を抑制させる効果がある。このため、Ｎ含有量は０．０３％以上とする。しかし、Ｎ含有量が０．１５％を超えると、鋼板の製造過程で粗大な窒化物が多数生成され、これらの粗大な窒化物は破壊起点となって、熱間加工性を顕著に劣化させ、製造を困難にする。よって、Ｎ含有量は、０．１５％以下とする。好ましい上限は０．１３％である。
【００３９】
［上記（１）式により求められるＭｄ３０値：３０．０℃以上５０．０℃以下］
本発明が対象とする準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間圧延時におけるオーステナイト⇒加工誘起マルテンサイト（マルテンサイト）変態と、その後の熱処理における加工誘起マルテンサイト⇒オーステナイト逆変態を活用することにより、微細結晶粒が得られる。Ｍｄ３０値が３０．０℃未満であってオーステナイト安定度が高く、冷間圧延時に十分な加工誘起マルテンサイトが生成し難い。一方、Ｍｄ３０値が５０．０℃を超えると、オーステナイト安定度が低いために冷間圧延の負荷が大きくなる。したがって、Ｍｄ３０値は３０．０℃以上５０．０℃以下とする。好ましい下限は３６．０℃であり、好ましい上限は４８．０℃である。
【００４０】
［Ｎｂ：０〜０．５０％］
［Ｖ：０〜０．５０％］
［Ｔｉ：０〜０．２０％］
Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉは、微細な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、素材の結晶粒の微細化に有効な元素である。結晶粒の微細化は、エッチング面の平滑性向上などに寄与する。このため、これらの元素を含有させてよい。しかし、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉの含有量が多くなり過ぎると、再結晶を抑制し、焼鈍後に未再結晶部が多量に残存する悪影響がある。また、これらの元素の多量添加は、素材のコストアップに直結する。よって、これらの元素を含有させる場合の上限値はＮｂ，Ｖは０．５０％、Ｔｉは０．２０％とする。これらの元素の含有量の好ましい下限は、Ｎｂは、０．００１％、Ｖは０．００１％、Ｔｉは０．００１％である。
【００４１】
［Ｍｏ：０〜２．０％］
Ｍｏは、材料の耐食性を向上させるため、適宜添加してもよい。しかし、Ｍｏ含有量が２．０％を超えると、エッチングを阻害し、コストの上昇にもつながる。よって、Ｍｏを含有させる場合には、その含有量は、２．０％以下とする。望ましくは１．８％以下、より望ましくは１．０％以下とする。Ｍｏ含有量の好ましい下限は、０．００１％である。
【００４２】
［Ｃｕ：０〜１．５％］
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ため、適宜添加してもよい。しかし、Ｃｕ含有量が１．５％を超えると、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、製造が困難になる。よって、Ｃｕを含有させる場合には、その含有量の上限値は１．５％とする。望ましくは１．４％以下である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は、０．００１％である。
【００４３】
（１−２）金属組織
［加工誘起マルテンサイト量の平均値：体積率で５．０％以下］
加工誘起マルテンサイト量が多いと、拡散接合やレーザー加工などで熱が加えられる際に、オーステナイト相へ変態し、これが体積変化の要因となる。したがって、加工誘起マルテンサイト量の平均値は体積率で５．０％以下とする。加工誘起マルテンサイト量の平均値は、Ｘ線回折測定で得られたピークの積分強度から、算出する(B.D.Cullity,Element Of X-Ray Diffraction.Addison-Wesley,1978)。加工誘起マルテンサイト量の平均値は、具体的には、下記式（２）および式（３）により求められる。ここで、Cγ、Cαはそれぞれオーステナイト相、マルテンサイト相の体積率、Iγ、Iαはオーステナイト相、マルテンサイト相からのＸ線回折ピークの積分強度、Ｒγ、Ｒαは、下記式（４）により求められる係数である。ここで、vはユニットセルの体積、Fは構造因子、pは多重度因子、Θは入射角、e-2Mは温度因子である。
Cγ＋Cα=1・・・・・（２）
Iγ/Iα=RγCγ/RαCα  ・・・・・（３）
R = (1/v2)[F2p(1+cos22Θ)/(sin2ΘcosΘ)](e-2M)・・・・（４）
【００４４】
［オーステナイト粒径の平均値：５．０μｍ以下］
オーステナイト粒径の平均値を５．０μｍ以下と小さくすることにより、エッチング面が平滑になり、さらに拡散接合性が向上する。したがって、本発明では、オーステナイト粒径の平均値の上限を５．０μｍとする。
【００４５】
オーステナイト粒径の平均値は、以下の通りに算出する。まず、素材の圧延方向垂直断面をＥＢＳＤで測定し、方位差１５°以上の境界で囲まれた領域を一つの結晶粒とみなし、所定の面積中に含まれる結晶粒の数から結晶粒1個当たりの平均面積Sを算出し、平均面積Sから、下記式（５）により求められるオーステナイト粒径Dを算出する。
D=(2S/π)0.5・・・・・（５）
【００４６】
［板表面および板中心それぞれで測定したオーステナイトγ（２２０）相のＸ線回折半価幅：ともに０．５０°以上、これらの差：０．１０°以下］
前述の通り、本発明の基本思想の一つは、板厚方向の歪量の分布を制御することである。本発明では、素材の硬さを維持するため、板表面および板中心それぞれにおける歪量が一定以上ある必要があり、これを半価幅０．５°以上として規定する。
【００４７】
また、ハーフエッチング加工などでの板の反りや変形を抑制するためには、板表面および板中心それぞれにおける歪量の差が小さい必要があり、これを、板表面および板中心それぞれにおける半価幅の差０．１°以下として規定する。
【００４８】
Ｘ線回折測定では、特性Ｘ線にＣｏ−Ｋα線を用い、γ（２２０）の半価幅を使用する。板厚中心部の測定は、片面をマスクし、板厚が半分になるまで化学的に研磨した研磨面で測定する。
【００４９】
２．製造方法
（２−１）調質圧延およびテンションレベラ矯正
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板は、上述の化学組成を有するオーステナイト系ステンレス冷延鋼帯に３０％以上の圧下率での調質圧延を行って硬さを調整する。すなわち、仕上げ焼鈍後に調質圧延を施すことにより硬さを調整する。具体的には、ＨＶ３７０と規定される３０４−Ｈ仕様程度以上の硬さを確保するため、３０％以上の圧下率での調質圧延を行う。
【００５０】
調質圧延後のオーステナイト系ステンレス鋼板は、波形状となることがあるので、板の平坦度を確保するため、テンションレベラによるテンションレベリング処理を施して、形状を矯正することが望ましい。
【００５１】
調質圧延およびテンションレベラ矯正は、この種のものとして周知慣用の手段によればよく、特定の手段には限定されない。
【００５２】
（２−２）ＳＲ処理
従来のＳＲ処理では、図２（ａ）に示すように７００〜８００℃程度で一定時間施すことにより図１（ｂ）に示すように板全体の加工歪を消滅させていた。
【００５３】
これに対し、本発明方法は、下記の熱処理Ｘおよび熱処理Ｙを備える熱処理を施すことによって、加工歪の調整を行うものである。
熱処理Ｘ：板表面での昇温速度１０℃／秒以上で７００〜８００℃に加熱して該温度域に１０秒間以下保持した後に板表面での冷却速度１０℃／秒以上で冷却する熱処理Ｘ、
熱処理Ｙ：６００℃以上７００℃未満の温度域で１０秒以上保持する熱処理。
【００５４】
本発明方法における熱処理は、熱処理Ｘおよび熱処理Ｙを備える熱処理であればよく、たとえば、図２（ｂ）または図２（ｃ）に示すように熱処理Ｘを行った後に、熱処理Ｙを行う熱処理でもよいし、熱処理Ｙを行った後に、熱処理Ｘを行う熱処理でもよい。これにより、図１（ｃ）に示すように、一定の加工歪を板厚方向に均一に残存させるができ、ハーフエッチング後の反りの発生を抑制しながらエッチング材として要求される硬さを満足させることができる。
【００５５】
熱処理Ｘにおいて、その昇温速度が１０℃／秒未満の場合、熱処理温度が８００℃を超える場合、熱処理時間が１０秒を超える場合、または冷却速度が１０℃／秒未満の場合には、オーステナイトへの逆変態が過剰となるばかりか、加工歪も過剰に緩和され必要な強度が得にくくなる。一方、その熱処理温度が７００℃未満と低い場合には、オーステナイトへの逆変態が不十分となる。よって、板表面での昇温速度１０℃／秒以上で７００〜８００℃に加熱して該温度域に１０秒間以下保持した後に板表面での冷却速度１０℃／秒以上で冷却することとした。昇温速度は使用する設備性能に依存するが、均一に加熱し熱歪による形状不良を抑制する観点から、５０℃／秒以下が望ましい。冷却速度は、２０℃／秒以下が望ましい。熱処理Ｙは、鋼板表面近傍の加工歪のみを消滅させる観点から、６００℃以上７００℃未満の温度域で１０秒間以上保持する。熱処理時間は１８０秒間以下とすることが望ましい。
【００５６】
また、図２（ｂ）に示すように、熱処理Ｘにおける冷却時に、引き続いて熱処理Ｙに移行してもよいし、図２（ｃ）に示すように、熱処理Ｘにおける冷却により、熱処理Ｙの温度よりも低い温度（例えば常温）に冷却し、その後に再加熱して熱処理Ｙを行うようにしてもよい。
【００５７】
以上の製造方法により、上述の本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼板を製造することができる。
【実施例】
【００５８】
表１に本実施例で用いた鋼種Ａ〜Ｋの化学組成を示す。鋼種Ａ〜Ｈは本発明で規定する化学組成を満足するものであり、鋼種Ｉ，Ｊ，Ｋは本発明で規定する化学組成を満足しないものである。【００５９】
【表１】
0005939370.tif 000002
【００６０】
鋼種Ａ〜Ｋの化学組成を有する小型鋳塊を溶製し、切削加工、熱間圧延、焼鈍および脱スケールを順次行った後に、冷間圧延および焼鈍を３回繰り返すことにより、板厚０．２ｍｍのステンレス鋼板とした。この時点での各ステンレス鋼板の平均結晶粒径は、鋼種Ｉ、Ｊを除きいずれも約２μｍである。本発明で規定する化学組成を満たさない鋼種Ｉ、Ｊは、上記工程で微細結晶粒組織を得ることができなかった。【００６１】
その後、表２に示す調質圧延率で調質圧延を行った後、テンションレベラ矯正を施し、さらに、表２に示す条件でＳＲ処理を施した。その後、ＳＲ処理を完了したステンレス鋼板の加工誘起マルテンサイト（α’）量測定、オーステナイト粒径の平均値、Ｘ線回折測定および断面硬さ測定を、上述の測定法を用いて行った。【００６２】
さらに、ハーフエッチング後のエッチング面の平均粗さ、反り、および加熱試験後の変形率を測定した。【００６３】
具体的には、ハーフエッチング面の粗さは、１０ｍｍ×ｌ００ｍｍの短冊状試験片の片面をマスクした後、塩化第二鉄溶液で板厚が半分になるまで片面から化学的に溶解させた後、接触式粗さ計で測定した算術平均粗さである。測定方向は、圧延方向垂直方向、測定長さは４ｍｍとし、５回測定した算術平均粗さの平均をとった。ハーフエッチング後の反りは、その後の長手方向の曲率を測定した。さらに、加熱試験後の変形率は、事前にフォトエッチングにより、直径１０ｍｍの穴を開けた後、１０００℃で５分間加熱し、加熱前後の穴のサイズの比から算出した。【００６４】
積層接合性は、ステンレス鋼板を直径８ｍｍの円盤状試験片として重ね合わせた後、６０ＭＰａの荷重を加えながら、７５０℃で３０秒間保持し、保持後、２枚の試験片が接合されているものを○とし、接合されていないものを×とした。【００６５】
なお、表２において、熱処理Ｙの保持温度とは到達温度を意味し、また保持時間は鋼板が６００℃以上７００℃未満の温度域で熱処理を行った時間を意味する。【００６６】
試験結果を表２にまとめて示す。【００６７】
【表２】
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【００６８】
表２における鋼板１〜１１は、いずれも、本発明を満足する本発明例である。一方、鋼板１２〜２５は、本発明を満足しない比較鋼である。【００６９】
鋼板１〜１１は、断面硬さが３９２〜４１５Ｈｖであり、ハーフエッチング後の平均粗さ０．１３〜０．１８μｍ，曲率０．０００５〜０．００２０ｍｍ−１であり、加熱試験後変形率０．０１５〜０．０２０であった。鋼板１〜１１は、上述の特徴Ｉ，ＩＩを兼備しており、例えばレーザーメタルマスク用として好適な精密加工用オーステナイト系ステンレス鋼板であることがわかる。【００７０】
これに対し、鋼板１２は、Ｃ含有量が本発明の範囲を外れているため、オーステナイト粒径の平均値が７μｍと微細結晶粒にならず、その結果、ハーフエッチング面の平滑性に劣り、積層接合性も不芳であった。【００７１】
鋼板１３は、Ｍｄ３０値が本発明の範囲より小さいため、オーステナイト粒径の平均値が８μｍと微細結晶粒にならず、その結果、ハーフエッチング面の平滑性に劣り、積層接合性も不芳であった。【００７２】
鋼板１４は、Ｍｄ３０値が本発明の範囲より大きいため、加工誘起マルテンサイト（α’）が多量に残存し、加熱試験後の変形が大きかった。【００７３】
鋼板１５は、調質圧延率が本発明の範囲の下限を下回るため、板表面および板中心それぞれにおけるＸ線半価幅が小さく、断面硬さも小さかった。【００７４】
鋼板１６は、従来の一般的な条件でのＳＲ処理を行ったために加工歪がほとんど残存していなかったため、Ｘ線半価幅が小さく、断面硬さも小さかった。【００７５】
鋼板１７は、従来の一般的なＳＲ処理条件を短時間化したものであるため、加工誘起マルテンサイト（α’）量は減ったものの、加工歪がほとんど消滅せず、板表面および板中心それぞれにおける加工歪の差もほとんど変わらず、ハーフエッチング後の反りが大きかった。【００７６】
鋼板１８は、従来の一般的なＳＲ処理条件を低温度化したものであるため、加工誘起マルテンサイト（α’）が多量に残存し、加熱試験後の変形が大きかった。【００７７】
鋼板１９は、２段のＳＲ処理を行うものであるが、１段目のＳＲ処理の昇温速度が本発明で規定する範囲を下回っているため、加工歪が多く消滅し、十分な硬さが得られなかった。【００７８】
鋼板２０は、２段のＳＲ処理を行うものであるが、１段目のＳＲ処理の保持温度が本発明で規定する範囲を下回っているため、加工誘起マルテンサイト（α’）が多量に残存した。【００７９】
鋼板２１は、２段のＳＲ処理を行うものであるが、１段目のＳＲ処理の冷却速度が本発明で規定する範囲を下回っているため、加工歪が多く消滅し、十分な硬さが得られなかった。【００８０】
鋼板２２は、２段のＳＲ処理を行うものであるが、２段目のＳＲ処理温度が本発明で規定する範囲を上回っているため、加工歪が多く消滅し、十分な硬さが得られなかった。【００８１】
鋼板２３は、２段のＳＲ処理を行うもので、加工歪の調整および消滅を図るための１段目の熱処理と加工誘起マルテンサイトのオーステナイトへの逆変態を行う２段目の熱処理という順序で実施した。上記２段目の熱処理のＳＲ処理保持時間が本発明で規定する範囲を上回っているため、加工歪が多く消滅し、十分な硬さが得られなかった。【００８２】
鋼板２４は、２段のＳＲ処理を行うもので、加工歪の調整および消滅を図るための１段目の熱処理と加工誘起マルテンサイトのオーステナイトへの逆変態を行う２段目の熱処理という順序で実施した。上記２段目の熱処理のＳＲ処理温度が本発明で規定する範囲を下回っているため、加工誘起マルテンサイトが多量に残存し、ハーフエッチング後の曲率や加熱試験後の変形が大きかった。【００８３】
さらに、鋼板２５は、ＳＲ処理そのものを施していないため、多量の加工誘起マルテンサイト（α’）が残存したのに加えて、板表面および板中心それぞれにおけるＸ線半価幅が大きくなり、ハーフエッチング後の反り、加熱試験後の変形率のいずれもが不芳であった。【００８４】
なお、本実施例では、５種類の鋼種Ａ〜Ｈを例にとって説明したが、本発明の範囲を逸脱しない化学組成を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼であれば、本発明は同様に適用されることは言うまでもない。
【要約】
C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Cr:15.0~20.0%、Ni:6.0~9.0%、N:0.03~0.15%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるとともに、497-462(C+N)-9.2(Si)-8.1(Mn)-13.7(Cr)-20(Ni+Cu)-18.7(Mo)により計算されるMd30値が30~50℃となる化学組成を有し、加工誘起マルテンサイト量の平均値が体積率で5.0%以下であり、オーステナイト粒径の平均値が5.0μm以下であり、板表面および板中心それぞれにおけるγ(220)相のX線回折半価幅がともに0.50°以上であって、かつこれらの差が0.10°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板である。この鋼板は、例えばレーザーメタルマスク用として好適である。【図１】
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【図２】
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