(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、既知技術の問題点を解決し、降伏点が低い軟質なＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板を提供することにある。【解決手段】  本発明者らは、軟質なＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板を得るため、質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、１０００〜１０８０℃に加熱後、冷却過程において８００〜９７５℃において５〜３００ｓｅｃ保持し、または／および、析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量＞０．４である冷延版を焼鈍する製造方法を発明した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、１０００〜１０８０℃に加熱後、冷却過程において８００〜９７５℃において５〜３００ｓｅｃ保持することを特徴とする軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【請求項２】
質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量＞０．４である冷延板を焼鈍することを特徴とする軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【請求項３】
質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量＞０．４である冷延板を１０００〜１０８０℃に加熱後、冷却過程において８００〜９７５℃において５〜３００ｓｅｃ保持することを特徴とする軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【請求項４】
冷延板を製造する際、熱延巻取温度を５５０〜８００℃とし、熱延板焼鈍を省略することを特徴とする請求項２または３記載の軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【請求項５】
質量％にて、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｍｏ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｂ：０．０００２〜０．００１０％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乃至４のいずれかに記載の軟質なフェラ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、特に高温強度、耐酸化性および耐食性が要求される部材の成形に最適な素材である軟質なＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｂ添加フェライト系ステンレス鋼板は、耐食性の観点から厨房シンクや家電製品などに使用される場合がある。また、自動車のエキゾーストマニホールドやマフラーなどの排気系部材にも、高温強度や耐酸化性の観点から使用されている。これらの部材は、鋼板からプレス加工により製造されるため、素材鋼板のプレス成形性が求められる。一方、使用環境温度も年々高温化しており、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂなどの合金添加量を増加させて高温強度、耐酸化性や熱疲労特性などを高める必要が出てきた。添加元素が増えるとこれらによる固溶強化や析出強化のため、素材が硬質化してしまい、成形性が劣化する問題があった。
【０００３】
加工性の指標は延性や深絞り性など種々あるが、Ｎｂ添加フェライト系ステンレス鋼板は、主としてＮｂの固溶強化や析出強化により降伏点もしくは耐力（以下、降伏点と記述）が高くなる。降伏点が高くなると、鋼板から部材に成形する際に、スプリングバックが発生する他、金型損傷が激しくなるなど加工負荷が高くなり望ましくない。
【０００４】
この問題を解決するために、Ｎｂ添加フェライト系ステンレス鋼板において降伏点が低い軟質な素材を得るための工夫がなされてきた。
【０００５】
従来、Ｎｂを添加したフェライト系ステンレス鋼板の降伏点については、特許文献１のようにＺｒやＶを添加し熱間圧延におけるスラブ加熱温度を規定する方法が開示されているが、素材コストの上昇や熱延温度を低下すると圧延ロールと鋼板の凝着等により、表面疵が発生するといった大きな問題が生じる問題があった。
【０００６】
また、特許文献２には、熱間圧延後に７００〜８８０℃で１〜２４時間のバッチ焼鈍を付与する方法が開示されているが、生産性が著しく低下する問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−１５８１６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、既知技術の問題点を解決し、降伏点が低い軟質なＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者らはＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板の降伏点に関して、成分および製造過程における組織、析出物についての詳細な研究を行った。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の要旨は、
（１）  質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、１０００〜１０８０℃に加熱後、冷却過程において８００〜９７５℃において５〜３００ｓｅｃ保持することを特徴とする軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
（２）  質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量＞０．４である冷延板を焼鈍することを特徴とする軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
（３）  質量％にて、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．０％、Ｐ：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００１〜０．０２０％、Ｎｂ：０．１〜０．６％、残部がＦｅおよび不可避的不純物より成るフェライト系ステンレス鋼冷延板を焼鈍する際、析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量＞０．４である冷延板を１０００〜１０８０℃に加熱後、冷却過程において８００〜９７５℃において５〜３００ｓｅｃ保持することを特徴とする軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
（４）  冷延板を製造する際、熱延巻取温度を６５０〜８００℃とし、熱延板焼鈍を省略することを特徴とする（２）または（３）記載の軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
（５）  質量％にて、Ｔｉ：０．０１〜０．２０％、Ｍｏ：０．５〜２．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｂ：０．０００２〜０．００１０％の１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の軟質なフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば降伏点が低いＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板を新規設備を必要とせず、効率的に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
Ｃは、成形性と耐食性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良いため、上限を０．０２％とした。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限を０．００１％とした。更に、製造コストと延性を考慮すると０．００２〜０．００５％が望ましい。
【００１３】
Ｓｉは、脱酸元素として添加される場合がある他、耐酸化性や高温強度の向上をもたらすが、固溶強化元素であるため、常温における降伏点を上昇させるため、上限を１．０％、下限を０．０１％とした。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０．３％が望ましい。更に、材質を考慮すると上限は０．９％が望ましい。
【００１４】
ＭｎはＳｉ同様、耐酸化性の向上をもたらすが、固溶強化元素であるため、常温における降伏点を上昇させるので上限を１．０％、下限を０．０１％とした。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０．１％が望ましい。更に、材質を考慮すると上限は０．３％が望ましい。
【００１５】
Ｐも固溶強化元素であるため、常温における降伏点を上昇させるため、上限を０．０４％、下限を０．０１％とした。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０．０１５％が望ましい。更に、材質を考慮すると上限は０．０２％が望ましい。
【００１６】
Ｃｒは、耐食性の観点から１０％以上の添加が必要であるが、２０％超の添加は降伏点が著しく上昇する。よって、Ｃｒの範囲は１０〜２０％とした。更に、耐酸化性と高温強度の確保という観点では１３〜１９％が望ましい。
【００１７】
Ｎは、Ｃと同様に成形性と耐食性を劣化させるため、その含有量は少ないほど良いため、上限を０．０２０％とした。但し、過度の低下は精錬コストの増加に繋がるため、下限を０．００１％とした。更に、製造コストと加工性及び耐食性を考慮すると０．００４〜０．０１０％が望ましい。
【００１８】
Ｎｂは、固溶強化および析出強化の観点から、高温強度を向上のために必要な元素である。また、ＣやＮを炭窒化物として固定し、製品板の耐食性やｒ値に影響する再結晶集合組織の発達に寄与する役割もある。その作用は、０．１％以上で発現するため、下限を０．１％とした。しかしながら、過度の添加は固溶強化による降伏点の上昇をもたらすため、上限は０．６％とした。更に、製造コストや製造性を考慮すると０．３〜０．５％が望ましい。
【００１９】
Ｔｉは、Ｃ，Ｎ，Ｓと結合して耐食性、耐粒界腐食性、深絞り性、耐酸化性ならびに耐熱疲労性を向上させるために必要に応じて添加する元素である。Ｃ，Ｎ固定作用は０．０１％から発現するため、下限を０．０１％とした。但し、過度な添加は、製鋼過程の製造性や冷延工程での疵の発生原因となる他、固溶Ｔｉの増加により降伏点の上昇につながるため、上限を０．２０％とした。更に、製造コストなどを考慮すると、０．０７〜０．１５％が望ましい。
【００２０】
Ｍｏは、耐食性の向上や、高温酸化を抑制するために用途に応じて添加すれば良く、必要な元素である。また、ラーフェス相生成元素でもあり、これを制御して加工性を向上させるためには０．５％以上が必要である。これは、０．５％未満であると、再結晶集合組織を発達させるために必要なラーフェス相が析出せず、製品板の再結晶集合組織が発達しないためである。また、Ｍｏの固溶による高温強度確保を考慮すると、Ｍｏの下限を０．５％とした。但し、過度な添加は降伏点の上昇や靭性劣化をもたらすために、上限を２．０％とした。更に、製造コストや製造性を考慮すると１．０〜１．８％が望ましい。
【００２１】
Ｃｕは、更に高温強度安定化のために用途に応じて添加すれば良く、０．５％以上で高温強度への寄与が発現する。一方、３．０％超添加すると降伏点が著しく上昇する他、表面疵の発生が生じる。更に、製造コストや製造性を考慮すると、Ｃｕは０．７〜２．０％が望ましい。
【００２２】
Ｂは、粒界に偏析することで製品の２次加工性を向上させる元素である。この作用が発現するのは、０．０００２％からであるため、下限を０．０００２％とした。但し、過度な添加は降伏点の上昇や耐食性の低下をもたらすため、上限を０．００１０％とした。更に、コストを考慮すると、０．０００３〜０．００１０％が望ましい。
【００２３】
次に製造方法について説明する。本発明で規定するＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板は、固溶Ｎｂや析出Ｎｂの影響で再結晶温度が高いことが特徴である。このため、冷延板の焼鈍は、通常１０００℃以上に加熱され再結晶組織を得た後、水冷もしくは空冷処理され、酸洗により酸化スケールを除去して製品化される。この場合、１０００℃以上の加熱により、固溶Ｎｂや固溶Ｃ量が増加し、降伏点が低下し難い。降伏点を低下させる方法としては、加熱温度を高くして結晶粒を粗粒化させる方法があるが、この場合加工時に表面に肌荒れ（オレンジピール）が生じて表面外観が悪くなる他、延性の低下をもたらす。
【００２４】
これに対して、本発明では、１０００〜１０８０℃に加熱した後の冷却過程において、８００〜９７５℃の温度範囲で５〜３００ｓｅｃの保持を行うことで低降伏点化することを見出した。
【００２５】
２ｍｍ厚のＮｂ添加フェライト系ステンレス鋼板（０．００５％Ｃ−０．９％Ｓｉ−０．３％Ｍｎ−０．０２％Ｐ−１４％Ｃｒ−０．４５％Ｎｂ−０．０１％Ｎ）において、１０５０℃に加熱した後の冷却過程における保持温度、時間と降伏点の関係を図１示す。降伏点は、熱処理後の鋼板から、引張試験片（ＪＩＳ１３号Ｂ）を圧延方向と平行方向に採取し、常温における降伏点を測定した。これより、冷却過程において、８００〜９７５℃の温度範囲で５〜３００ｓｅｃの保持を行うことで、降伏点が２８０Ｎ／ｍｍ2以下になることがわかる。
【００２６】
加熱温度が１０８０℃超の場合は、降伏点は低いものの結晶粒度番号が６未満になり、オレンジピールが生じてしまい、延性低下や加工後の表面外観が著しく悪くなる。
【００２７】
冷却方法を制御することにより降伏点が下がる理由としては、冷却中に析出するＮｂ炭化物が関与していると考えられる。１０００℃以上に加熱されると、Ｎｂ炭化物の大半が固溶し、固溶Ｎｂや固溶Ｃが増加し固溶強化が起こるため降伏点が低下し難いが、冷却過程でこれらが析出すると固溶量が減少し、降伏点が低下すると考えられる。また、８００℃未満で再び降伏点が上昇する原因は、Ｎｂ，Ｃｒを含有するラーフェス相と呼ばれる硬質な金属間化合物が微細析出し、析出強化が作用するためと考えられる。
【００２８】
次に、焼鈍前冷延板の析出物の影響について述べる。Ｎｂ系析出物（主にＮｂ炭窒化物やＮｂ，Ｃｒを含有するラーフェス相と呼ばれる金属間化合物）は、製造過程で固溶および析出するが、冷延板中に存在する量により冷延焼鈍板の降伏点が変わることを見出した。図２に焼鈍前冷延板の析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量と冷延焼鈍板の降伏点の関係を示す。ここで、析出Ｎｂ量は抽出残渣分析により析出しているＮｂ量を求めた。これより、析出Ｎｂ／総Ｎｂ量が０．４以上で降伏点が２８０Ｎ／ｍｍ2以下となる。これは、冷延板に存在するＮｂ系析出物が少ないと、焼鈍過程で微細に再析出し再結晶を遅延させる他、粒成長性を阻害し降伏点が高くなる。一方、有る程度Ｎｂ系析出物が析出した冷延板を焼鈍した場合、析出物を核として再結晶が促進され、低降伏点化されると考えられる。尚、冷却過程において９５０℃で５秒の保定を行った場合は、更に低降伏点化出来ている。
【００２９】
上記の焼鈍前冷延板を製造するためには、熱間圧延後にＮｂ系析出物を析出処理させる必要があるが、低温でのバッチ式および連続式焼鈍を施すと生産性が著しく低下する。本発明では、熱間圧延の巻取温度を５５０〜８００℃とすることで、熱延板焼鈍を省略しても低降伏点化できることを見出した。５５０℃未満の温度で巻き取ると、Ｎｂ系析出物が析出せず、８００℃超の温度で巻き取ると巻取後の冷却過程で微細析出し、コイルの靭性が著しく低下し後工程で板破断が生じる恐れがある。よって、巻取温度は５５０〜８００℃とした。望ましくは、７００〜７５０℃が望ましい。
【実施例】
【００３０】
表１に示す成分組成の鋼を溶製しスラブに鋳造し、スラブを熱間圧延して４．５ｍｍ厚の熱延コイルとした。これらを、２ｍｍ厚まで冷間圧延し、連続焼鈍−酸洗を施して製品板とした。この際、表２と表３に示すこのようにして得られた製品板から、試験片を採取し、引張試験（ＪＩＳ１３号Ｂ）により圧延方向の常温伸びを測定した。
【００３１】
表２から明らかなように、本発明で規定する成分組成を有する鋼および製造方法の場合は、比較例に比べて降伏点が低く、いずれも２８０Ｎ／ｍｍ2以下である。降伏点が２８０Ｎ／ｍｍ2以下の場合、本発明で求める軟質なフェライト系ステンレス鋼であると評価した。また、表２のNo.８，９に示すように冷延板加熱温度が１１００℃以上の場合、降伏点は低いが、延性が低下したり結晶粒度番号が６以下となっており、加工時の肌荒れが生じて、加工用途には不可である。ここで、加工肌荒れの評価は、円筒絞り試験を行い、成形品の外観観察を行い評価した。  
【００３２】
また、表３から明らかなように、熱延巻取温度が本発明範囲の場合にも比較例に比べて降伏点が低く、いずれも２８０Ｎ／ｍｍ2以下である。
【００３３】
更に、表４から明らかなように、焼鈍前冷延板の析出物において析出Ｎｂ量／総Ｎｂ量が０．４超でかつ冷延板焼鈍の冷却過程において８００〜９７５℃において５〜３００ｓｅｃ保持すると、更に降伏点が低下出来る。
【００３４】
なお、スラブ厚さ、熱延板厚などは適宜設計すれば良い。また、冷間圧延においては、圧下率、ロール粗度、ロール径、圧延油、圧延パス回数、圧延速度、圧延温度などは適宜選択すれば良い。冷間圧延の途中に中間焼鈍を入れる２回冷延法を採用すれば、更に特性は向上する。中間焼鈍と最終焼鈍は、必要であれば水素ガスあるいは窒素ガスなどの無酸化雰囲気で焼鈍する光輝焼鈍でも大気中で焼鈍しても構わない。
【００３５】
【表１】
2006077300.tif 000003
【００３６】
【表２】
2006077300.tif 000004
【００３７】
【表３】
2006077300.tif 000005
【００３８】
【表４】
2006077300.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】冷延板焼鈍条件と製品板の降伏点の関係を示す図である。
【図２】冷延素材のＮｂ系析出物量と製品板の降伏点の関係を示す図である。
【図１】
2006077300.tif 000007
【図２】
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