(57)【要約】【課題】  多段成型時の縦割れが発生せず高精度の最終製品形状に成型できる深絞り加工品を提供する。【解決手段】  本発明は、フェライト系ステンレス鋼板を用いた多段成型加工時の縦割れを防止するため、成分、表面粗さを調整することにより、成型加工時の金型と材料間の潤滑状態を良好にすることにより、縦割れの発生を防止する。また、加工品の用途として、海浜環境における発銹を防止するため塗装を用いる際には、材料の表面粗さが適正であるために、材料と塗料の密着性が非常に高くなり、下地塗装なしでの塗装を可能として、発銹を防止するフェライト系ステンレス鋼板の加工品を提供するものである。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０１５質量％以下，Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％，Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％，Ｐ：０．０４質量％以下，Ｓ：０．００５質量％以下，Ｃｒ：１０〜１２質量％，Ｔｉ：０．１０〜０．５０質量％で残部がＦｅおよび不可避的不純物の組成をもち、板表面の粗さＲｔが２μｍを超え６μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板を３回以上の多段深絞り加工により、形状で最大深さ／円筒最小直径の比が２．５以上４未満に成型することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板の深絞り加工品。
【請求項２】
請求項１記載の加工品の表面に下地処理をすることなしに塗装をすることを特徴とする耐塩害用フェライト系ステンレス鋼板の深絞り加工品。
【請求項３】
さらに、熱間圧延の後タンデム冷間圧延機で冷間圧延し焼鈍酸洗処理によって製造したフェライト系ステンレス鋼板を用いて成型された請求項１又は２記載の深絞り加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最終製品を得るために多段成型加工しても破断，座屈等が生じないフェライト系ステンレス鋼の深絞り加工品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＵＳ４３０に代表されるフェライト系ステンレス鋼は、良好な耐食性を呈し、高価なＮｉを含まないためオーステナイト系ステンレス鋼に比較して安価であり、耐久消費材を中心に広範な用途で使用されている。フェライト系ステンレス鋼の用途展開に伴い、製品形状に成型するプレス加工条件が一段と過酷となり、一層優れた深絞り加工性を呈するフェライト系ステンレス鋼が望まれている。
【０００３】
深絞り加工性の向上を狙った研究が数多く報告されており、その中でもＴｉ，Ｎｂの複合添加が代表的である。複合添加したＴｉ，Ｎｂは、マトリックスに固溶しているＣ，Ｎを炭窒化物として析出させ、マトリックスのＣ，Ｎ濃度を低減させることにより深絞り加工性を向上させる。更に、Ｍｇ系介在物によるリジング特性の向上（例えば、特許文献１参照），Ｔｉ，Ｎｂの複合添加と熱延条件との組み合わせによるランクフォード値の向上（特許文献２参照）等も知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９２１９９号公報
【特許文献２】特公平８−２６４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
種々の用途にフェライト系ステンレス鋼を使用する場合、最終製品形状に成型する際の多段成型性も重要な要求特性である。フェライト系ステンレス鋼板は、一般的にオーステナイト系ステンレス鋼板よりも張り出し加工性が劣るが、深絞り加工ではランクフォード値に表される板厚縮の効果で優れる。しかし、多段成型における加工は、高深絞り比の過酷な加工条件が採用される傾向が強く、材料の破断限界に近い多段成型により縦割れが発生しやすい。また、多段成型により成型が可能となっても、成型時のかじりや疵を起点とした発銹が加工品に生じるため、これらに対する対策が必要である。
【０００６】
限界近傍での深絞り成型では、加工時の割れの発生率を予測することが困難であり、操業中に割れが急に発生する場合がある。多段成型時の割れ対策が十分でないことは、耐多段成型時の機械的性質や成型条件の関係が解明されていないことに原因がある。
【０００７】
本発明は、多段成型時の縦割れが発生せず高精度の最終製品形状に成型できる深絞り加工品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者等は、多段成型における鋼板の機械的性質やプレス条件の関係を調査した。その結果、延性が担保された鋼板において表面粗さが一定の範囲内になる場合、鋼板と金型間の潤滑状態が安定し多段成型しても縦割れ発生を抑制できることを見出した。
【０００９】
本発明の深絞り加工品は、その目的を達成するため、Ｃ：０．０１５質量％以下，Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％，Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％，Ｐ：０．０４質量％以下，Ｓ：０．００５質量％以下，Ｃｒ：１０〜１２質量％，Ｔｉ：０．１０〜０．５０質量％で残部がＦｅおよび不可避的不純物の組成をもち、板表面の粗さＲｔが２μｍを超え６μｍ以下のフェライト系ステンレス鋼板を３回以上の多段深絞り加工により、形状で最大深さ／円筒最小直径の比が２．５以上４未満に成型することを特徴とするフェライト系ステンレス鋼の深絞り加工品である。
【００１０】
この加工品は、プレス成型時の潤滑効果のみならず、この表面粗さにおいては、表面に下地処理をすることなしに塗装しても、良好な塗装表面を得ることが容易なフェライト系ステンレス鋼板から成型された加工品である。また、この加工品のフェライト系ステンレス鋼板は、熱間圧延の後タンデム冷間圧延機で冷間圧延し焼鈍酸洗処理によって製造することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、成分，表面粗さを適正管理することにより、多段成型時の耐縦割れ性に優れた深絞り加工品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者等は、フェライト系ステンレス鋼の多段成型によって成型された深絞り品に発生する縦割れを詳細に調査した結果、低い温度環境下で３回目以降の成型時に割れが発生しやすく、１〜２回の成型ではほとんどみられない脆性的な劈開破壊又は粒界破壊が原因であることを究明した。併せて、潤滑油の厚さが同等な条件の場合、鋼板表面の表面粗さに応じて縦割れが生じ難くなることを見出した。本発明はこれらの知見をベースに完成されたものであり、成分，表面粗さを適正管理することにより、多段成型時の耐縦割れ性に優れた深絞り加工品が得られる。
【００１３】
フェライト系ステンレス鋼は、普通鋼に比較してクロム含有量が高いため硬質化しており、伸びも低い。素材の延性の影響が大きい張出し変形では高加工性が期待できないことから、機械的性質の代表的な数値である延性と多段成型時の素材と金型間との表面性状による潤滑状況に着目し、最終製品形状への多段成型に於ける縦割れの発生有無を調査した。鋼板の表面粗さは、東京精密製の２次元粗さ計を用いて、ＪＩＳＢ０６０１に準拠し、圧延方向および圧延方向に９０°直交する方向を測定し、その平均値を用いた。
【００１４】
以下、本発明で使用するフェライト系ステンレス鋼の合金成分，含有量等を説明する。
【００１５】
Ｃｒ：１０〜１２質量％
ステンレス鋼に要求される耐食性の向上に必須の合金成分であり、１０質量％以上でＣｒ添加の効果がみられる。しかし、Ｃｒ含有量が高くなると母地の硬度が上昇するので、上限を１２質量％に規制した。
【００１６】
Ｃ：０．０１５質量％以下
Ｃ含有量が増加すると、冷延焼鈍板の強度を上昇させ延性の低下を招くことから、上限を０．０１５質量％に規制した。
【００１７】
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｓｉは、脱酸のため０．０５質量％以上添加する。しかしながら、１．０質量％を超えて添加すると靭性が劣化するので、上限を１．０質量％に限定する。
【００１８】
Ｍｎ：０．０５〜０．５質量％
Ｍｎは、脱酸のため０．０５質量％以上添加する。しかしながら、０．５質量％を超えて添加すると耐食性が劣化するので、上限を０．５質量％に限定する。
【００１９】
Ｐ：０．０４質量％以下
Ｐは、靭性を劣化させるため、０．０４質量％以下に限定する。
【００２０】
Ｓ：０．００５質量％以下
Ｓは、靭性または耐食性を劣化させるため、０．００５質量％以下に限定する。
【００２１】
Ｔｉ：０．１〜０．５質量％
Ｔｉは、Ｃ，Ｎの固定及びフェライト結晶粒の微細化によって耐衝撃特性，耐二次加工割れ性を向上させる合金成分であり、０．１質量％以上でＴｉ添加の効果が明確になる。しかし、０．５質量％を超える過剰量のＴｉを添加すると、鋼材コストが上昇するばかりでなくＴｉ系介在物起因の表面欠陥が発生しやすくなる。
【００２２】
素材の表面粗さＲｔ：２μｍを超え６μｍ以下
多段成型を実施するには金型と鋼板表面の潤滑を安定させることが重要であり、表面粗さＲｔが２μｍを超え６μｍ以下に限定することにより潤滑が安定する。潤滑は、材料が金型に接触する際に金属同士の焼き付きを防止する効果があり、通常は潤滑油が用いられる。この潤滑油は表面粗さに応じて金型との接触部分に持ち込まれる量が変化する。金型の表面は通常非常に平滑であるため、潤滑油を持ち込むのは鋼板の表面粗さの影響が大きくなる。潤滑の効果は、表面粗さが２μｍを超えた場合に明確になる。しかし、表面粗さが大きくなると表面に凸部が存在し始めるため、この部分には潤滑効果が存在せず焼き付きが発生するため６μｍ以下とした。
【００２３】
３段以上の多段成型で絞り比２．５以上４未満
表面粗さを限定することで成型後の表面粗さも安定するが、加工によっては微小な疵が形成する。このような疵は最終製品に不適であり、研磨除去して使用される。高深絞りでの多段成型では、このような疵を起点に割れが発生しやすく、絞り比の上限を４未満とした。また、絞り比２．５未満では、３回以上の多段成型を実施しなくても成型可能であるため、本発明外とした。
【００２４】
塗装
疵は局所的な隙間構造となるため発銹起点になる可能性が高い。田園地帯のような環境では発銹の原因とはなり難いが、ステンレス鋼であるが故に塩害地区で適用される場合がある。この環境では疵を完全に無害化する必要があり、塗装が有効である。また、多段成型を適用した加工品の表面は金型との接触で平滑になる部分と母地の凹みが共存し、塗装性が良好である。従って、塗装前の下地処理を実施しなくても、良好な表面性状を容易に得ることができる。
【００２５】
ステンレス鋼板の冷間圧延は、通常ゼンジミアミルを用いて実施され、非常に平滑な表面を形成することが可能になる。一方、普通鋼に適用されるタンデムミルでは、潤滑油が板表面と冷延ロール間に挟まれ板表面に凹部が形成され易く、表面粗さはゼンジミアミルほど平滑とならない。このタンデムミルで冷間圧延し、焼鈍酸洗処理により仕上げる製造方法を用いることにより、表面粗さを発明範囲内とすることが可能になる。
【００２６】
このように成分の特定，表面粗さの条件を組み合わせることにより、最大絞り深さ／円筒最小直径の比が２．５以上４未満の最終製品形状に多段成型しても縦割れのない深絞り加工品が得られる。
【実施例】
【００２７】
表１成分のフェライト系ステンレス鋼を溶製し、鋳造後、板厚５ｍｍに熱間圧延した。熱延板焼鈍した後、板厚２ｍｍにタンデムミル、又はゼンジミアミルを用いて冷延し、次いで焼鈍した後、酸洗を行った。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
各フェライト系ステンレス鋼の最終焼鈍材から圧延方向（Ｌ方向）ＪＩＳ  １３Ｂ号試験片を切り出し、引張試験に供するとともに板断面の硬度を測定した。また、最終焼鈍材から直径５０ｍｍのブランクを切り出し、パンチ／ダイ径を変更した４段絞りで絞り比が異なる成型品を加工した。この加工品に塗装を実施した後、海岸から約１００ｍの位置に１ヶ月間暴露し、発銹状況を調査した。
【００３０】
表２の調査結果にみられるように、成分塗装が本発明で規定した条件を満足する加工品は、何れの加工でも縦割れは発生せず、海浜地区での発銹もなかった。
【００３１】
成分が規定した条件を満足していても、表面粗さＲｔが範囲以外の実施例Ａ２、実施例Ｃ３では、多段成型時に縦割れが発生した。
【００３２】
過剰なＣ（炭素）を含む比較鋼Ｄは、素材硬度が高めで、低延性傾向が顕著で縦割れが多発した。Ｃｒが範囲を上まわった実施例Ｅは、実施例Ｄと同様に、低延性傾向が顕著で縦割れが多発した。Ｔｉが範囲を上まわった実施例Ｆは、Ｔｉ酸化物が大量に存在し、割れの起点となった。また、ゼンジミアミルにより製造した実施例Ａ２，Ｃ３では、表面粗さＲｔが発明範囲よりも低く、多段成型時にかじりが発生した。
【００３３】
以上の結果から、成分，表面粗さ，塗装の全てを条件内にすることにより、多段成型によっても縦割れが発生せず発銹しない深絞り加工品を安定して得ることができる。
【００３４】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上に説明したように、成分，延び，表面粗さ，塗装，硬度の全てを適正に制御するとき、多段成型により縦割れのない最終製品形状に加工できる。素材に使用する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較して安価な材料である。このような長所を活用し、高精度で且つ複雑形状が要求されるコンデンサケース等の産業用機器に適した加工品が提供される。