(57)【要約】【課題】非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのを抑制することが可能なオーステナイト系ステンレス鋼を提供する。【解決手段】このオーステナイト系ステンレス鋼は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有し、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有し、
ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である、オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
前記ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、前記グループＢまたは前記グループＣの形態を有するとともに、前記５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、断面１ｍｍ２あたり５個以下である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
Ａｌを０．１０質量％以上０．２５質量％以下含有する、請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項４】
Ｏが０．００１０質量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項５】
Ｏが０．０００５質量％以下である、請求項４に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項６】
０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、
５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、
１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、
０．００１０質量％以下のＯ、
０．１０質量％以下のＣ、
０．１０質量％以上２．００質量％以下のＭｎ、
０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、
０．００３質量％以下のＳ、
３．０質量％以下のＭｏ、
０．００５０質量％以下のＮ、
残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる、請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼を用いて作製される、インクジェットプリンタ用ノズル部材。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼を用いて作製される、溶融紡糸用ノズル部材。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼を用いて作製される、メタルマスク。
【請求項１０】
ＦｅとＮｉとＣｒとを含む溶鋼を作製し、
真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌを前記溶鋼に添加し、
前記真空環境下または前記不活性ガス環境下において、Ａｌが添加された前記溶鋼を冷却することによって、０．１０質量％以上０．６５質量％以下の含有量のＡｌが含有されたオーステナイト系ステンレス鋼を作製する、オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１１】
前記真空環境下または前記不活性ガス環境下において、前記Ａｌが添加された溶鋼を鋳型に流し込んで冷却することによって、前記オーステナイト系ステンレス鋼を作製する、請求項１０に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１２】
ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である、前記オーステナイト系ステンレス鋼を作製する、請求項１０または１１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１３】
前記真空環境下または前記不活性ガス環境下において、凝固直前の前記溶鋼のＡｌ含有量が０．１０質量％以上０．２５質量％以下になるように、Ａｌを前記溶鋼に添加する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項１４】
前記真空環境下または前記不活性ガス環境下において、前記Ａｌが添加された溶鋼を前記鋳型に流し込んで前記鋳型内の前記Ａｌが添加された溶鋼の上部に非金属介在物を浮上させた状態で、前記Ａｌが添加された溶鋼を冷却する、請求項１１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非金属介在物の少ないオーステナイト系ステンレス鋼、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エッチング加工などにより微細加工されるオーステナイト系ステンレス鋼が広く工業的に利用されている。ここで、微細加工においては、５μｍ以上の大きさ（長さ）の非金属介在物がオーステナイト系ステンレス鋼に多く存在した場合には、非金属介在物が微細加工の妨げとなることに起因して、微細加工の精度が低下してしまう。そこで、従来、非金属介在物を減少させたオーステナイト系ステンレス鋼が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、最大直径５μｍ以上の介在物の平均個数が圧延方向断面１ｍｍ２当たり３個以下であり、２５μｍ以下の厚みを有するステンレス極薄箔が開示されている。このステンレス極薄箔は、Ｎｉ（ニッケル）とＣｒ（クロム）とを含むオーステナイト系ステンレス鋼から構成されている。また、ステンレス極薄箔では、酸化物系介在物（非金属介在物）が濃化した領域が形成されることに起因するボイドの発生を抑制するために、Ｏ（酸素）を除去するＡｌ（アルミニウム）の添加量を０．００３０重量％以下にしている。また、上記特許文献１には、ステンレス極薄箔の製造方法として、真空炉での溶融鋳造、熱間圧延、焼鈍酸洗、冷間圧延、焼鈍酸洗後に箔の厚みに圧延を行う旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたステンレス極薄箔では、Ｏと非常に反応しやすいＡｌの添加量を小さくするために、ステンレス極薄箔内のＯが十分に除去されない場合が生じ得ると考えられる。この場合、溶鋼内に不可避的に含まれるＯ、および、溶鋼作成中に溶鋼内に溶け込むＯが十分に除去されていないことに起因して、Ａｌ以外の元素（たとえばＳｉなど）がＯと反応して、５μｍ以上の長さを有する酸化物系介在物（非金属介在物）が多く形成される虞があるという不都合があると考えられる。この結果、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物に起因して、微細加工の精度が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、Ｏを十分に除去することによって、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのを抑制することが可能なオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有し、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である。なお、ＪＩＳ  Ｇ０５５５とは、ＩＳＯ  ４９６：１９９８を基礎として用いた「鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法」の日本工業規格である。
【０００８】
この発明の第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼は、上記のように、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有する。これは、オーステナイト系ステンレス鋼の製造時にＡｌが添加されていることを意味し、添加したＡｌによりオーステナイト系ステンレス鋼の製造時に、オーステナイト系ステンレス鋼内に不可避的に存在するＯの大部分を、添加したＡｌと反応させて酸化物（非金属介在物）として析出させることができる。この結果、析出した酸化物を分離することによって、酸化物分離後のオーステナイト系ステンレス鋼において、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有し、確実に、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数を、断面１ｍｍ２あたり１０個以下にすることができる。また、Ａｌによりオーステナイト系ステンレス鋼内のＯが十分に除去されるので、Ａｌ以外の元素（たとえばＳｉなど）がＯと反応するのを抑制することができる。これにより、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の発生を効果的に抑制することができる。これらの結果、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
【０００９】
また、オーステナイト系ステンレス鋼が０．６５質量％以下のＡｌを含有することによって、Ａｌに起因してオーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのを抑制することができる。これにより、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼から構成された鋼板において、破断割れが生じるのを抑制することができる。なお、０．６５質量％を超えてＡｌを含有するようにオーステナイト系ステンレス鋼にＡｌを添加したとしても、Ａｌによる脱酸の効果が飽和しているので、オーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＡｌが０．６５質量％を超える程にＡｌを添加する必要はない。
【００１０】
上記第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼において、好ましくは、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＢまたはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、断面１ｍｍ２あたり５個以下である。このように構成すれば、オーステナイト系ステンレス鋼内の非金属介在物をさらに減少させることができるので、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
【００１１】
上記第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼は、好ましくは、Ａｌを０．１０質量％以上０．２５質量％以下含有する。このように構成すれば、Ａｌによる脱酸の効果を十分に発揮させつつ、オーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのをより確実に抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼において、好ましくは、Ｏが０．００１０質量％以下であり、より好ましくは、Ｏが０．０００５質量％以下である。このように構成すれば、オーステナイト系ステンレス鋼内のＯの含有率が効果的に低下しているので、オーステナイト系ステンレス鋼内のＡｌおよびＡｌ以外の元素とＯとが反応するのを効果的に抑制することができる。これにより、オーステナイト系ステンレス鋼において、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
上記第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼は、好ましくは、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、０．００１０質量％以下のＯ、０．１０質量％以下のＣ、０．１０質量％以上２．００質量％以下のＭｎ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．００３質量％以下のＳ、３．０質量％以下のＭｏ、０．００５０質量％以下のＮ、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる。このように構成すれば、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を確実に提供することができる。
【００１４】
上記第１の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼を用いて、インクジェットプリンタ用ノズル部材、溶融紡糸用ノズル部材またはメタルマスクを作製する。このように、インクジェットプリンタ用ノズル部材、溶融紡糸用ノズル部材またはメタルマスクのような、微細な穴の形成などの微細加工を要する部材に、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物が少ない上記オーステナイト系ステンレス鋼を用いることによって、微細加工を精度よく行うことができる。これにより、不良品が発生するのを抑制して歩留まりを向上させることができる。
【００１５】
この発明の第２の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、ＦｅとＮｉとＣｒとを含む溶鋼を作製し、真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌを溶鋼に添加し、真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を冷却することによって、０．１０質量％以上０．６５質量％以下の含有量のＡｌが含有されたオーステナイト系ステンレス鋼を作製する。
【００１６】
この発明の第２の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法では、上記のように、真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌを溶鋼に添加する。これにより、Ｏが溶鋼内に溶け込むのが抑制された真空環境下または不活性ガス環境下において、オーステナイト系ステンレス鋼内に不可避的に存在するＯの大部分を、添加したＡｌと反応させて酸化物（非金属介在物）として析出させることができる。この結果、析出した酸化物を分離することによって、酸化物分離後のオーステナイト系ステンレス鋼において、非金属介在物を減少させることができる。さらに、Ａｌによりオーステナイト系ステンレス鋼内のＯが十分に除去されるので、Ａｌ以外の元素（たとえばＳｉなど）がＯと反応するのを抑制することができる。この結果、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の発生を効果的に抑制することができる。これらの結果、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を作製することができる。
【００１７】
また、第２の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法では、Ａｌの溶鋼への添加と、Ａｌが添加された溶鋼の冷却とを真空環境下または不活性ガス環境下において行う。これにより、溶鋼の周囲に存在するＯの割合を十分に小さくすることができるので、溶鋼内にＯが溶け込むのを抑制することができる。この結果、不可避的に溶鋼内に存在するＯ以外にＯが溶鋼内に含有されるのを抑制することができる。
【００１８】
また、作製されたオーステナイト系ステンレス鋼が０．６５質量％以下のＡｌを含有することによって、上記第１の局面と同様に、Ａｌによるオーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのを抑制することができる。
【００１９】
上記第２の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法において、好ましくは、真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を鋳型に流し込んで冷却することによって、オーステナイト系ステンレス鋼を作製する。ここで、連続的に鋳造が行われて鋼板などの部材が作製されるいわゆる連続鋳造では、たとえ、溶融炉において溶鋼が真空環境下または不活性ガス環境下に配置されていたとしても、溶鋼の形状を連続的な板材の形状にする部分などにおいて、真空環境下または不活性ガス環境下を実現するのが容易ではなく、大気下に溶鋼がさらされやすい。一方、本発明では、溶鋼を鋳型に流し込むいわゆるインゴット鋳造を行うことによって、連続鋳造と比べて、十分に冷却されるまで溶鋼を真空環境下または不活性ガス環境下に容易かつ確実に位置させ続けることができる。これにより、溶鋼内にＯが溶け込むのを容易かつ確実に抑制することができる。
【００２０】
上記第２の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法において、好ましくは、真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を冷却することによって、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である、オーステナイト系ステンレス鋼を作製する。このように構成すれば、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を確実に提供することができる。
【００２１】
上記第２の局面によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法において、好ましくは、真空環境下または不活性ガス環境下において、溶鋼の表面にアルミナとなって浮上するＡｌ量を考慮し、凝固直前の溶鋼のＡｌ含有量が０．１０質量％以上０．２５質量％以下になるように、Ａｌを溶鋼に添加する。このように構成すれば、Ａｌによる脱酸の効果を十分に発揮させつつ、オーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのをより確実に抑制することができる。
【００２２】
上記溶鋼を鋳型に流し込んで冷却するオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法において、好ましくは、真空環境下または不活性ガス環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を鋳型に流し込んで鋳型内のＡｌが添加された溶鋼の上部に非金属介在物を浮上させた状態で、Ａｌが添加された溶鋼を冷却する。このように構成すれば、非金属介在物は一般的に溶鋼よりも比重が小さいので、非金属介在物を溶鋼の鉛直方向上部に浮上させることによって、鉛直方向下部の溶鋼の非金属介在物を効果的に減少させることができる。これにより、非金属介在物が多く位置する鉛直方向上部を捨て代として分離することにより、捨て代以外の鉛直方向下部から、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を確実に取得することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上記のように、Ｏを十分に除去することによって、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのを抑制することが可能なオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼を用いたインクジェットプリンタ用ノズル部材の使用状態を示した模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼を用いた溶融紡糸用ノズル部材の使用状態を示した模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼を用いたメタルマスクの使用状態を示した模式的な断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の非金属介在物の個数の計測方法を説明するための模式的な斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
まず、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼について詳細に説明する。
【００２６】
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、たとえば、図１〜図３にそれぞれ示す、微細な穴１００ａが形成されたインクジェットプリンタ用ノズル部材１００、微細な穴２００ａが形成された溶融紡糸用ノズル部材２００、および、微細な穴３００ａが形成されたメタルマスク３００に用いられる。
【００２７】
インクジェットプリンタ用ノズル部材１００では、所定の圧力がインク１００ｂに加えられることによって、微量のインク１００ｂが微細な穴１００ａから印刷面（図示せず）に噴射される。溶融紡糸用ノズル部材２００では、加熱融解された熱可塑性高分子２００ｂが微細な穴２００ａから空気中に押し出される。これにより、熱可塑性高分子２００ｂが冷却されることによって、穴２００ａに対応する径を有する繊維が作製される。メタルマスク３００では、たとえば、ガラス基板３００ｂ上に配置された状態で、有機材料が蒸着される。これにより、ガラス基板３００ｂでは、微細な穴３００ａに対応するガラス基板３００ｂの表面上にのみ、有機層３００ｃが配置（印刷）される状態になる。
【００２８】
ここで、微細な穴１００ａ、２００ａおよび３００ａは、共に、μｍ単位の加工精度が要求される。しかしながら、５μｍ以上のある程度の大きさ（長さ）を有する非金属介在物がオーステナイト系ステンレス鋼内に存在してしまうと、エッチング液に不溶の非金属介在物（酸化物系介在物等）により穴径等が不規則になってしまい、微細な穴の加工精度が低下してしまう。このため、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が小さいことが必要である。なお、非金属介在物の長さが５μｍ未満で小さい場合には、エッチング加工時に非金属介在物がエッチング液側に移動しやすく、非金属介在物による不都合が生じにくいので、加工精度の低下は生じにくい。
【００２９】
そこで、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ（アルミニウム）を含有し、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である。また、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼では、グループＢまたはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が、断面１ｍｍ２あたり５個以下であるのが好ましい。なお、非金属介在物の長さとは、非金属介在物が収まる最小円の直径であり、一般的には、長手方向の長さである。
【００３０】
また、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定されたグループＡの形態とは，一般的に端が丸く、アスペクト比（長手方向の長さ／短手方向の長さ）が大きい個別の粒子である。また、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定されたグループＢの形態とは，多数の変形をしないで、アスペクト比が小さい、変形方向に整列した粒子群である。また、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定されたグループＣの形態とは，一般的に端が鋭く、アスペクト比が大きい個別の粒子である。なお、グループＡ〜Ｃの各々の形態は、ＪＩＳ  Ｇ０５５５の附属書Ａの標準図を用いて判断される。
【００３１】
また、断面とは、図４に示すように、一般的に非金属介在物の長さが最も大きくなる塑性加工方向（例えば圧延方向）に沿った断面である。この結果、断面が塑性加工方向に沿った断面以外の断面（たとえば、塑性加工が圧延である場合は、その圧延方向に交差する断面など）である場合と比べて、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の個数を確実に取得することが可能である。
【００３２】
また、非金属介在物の個数を計測する際には、断面において、複数（たとえば、６０箇所）の測定箇所を選択する。なお、測定箇所は、より正確に測定するために、断面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼の厚みの中心近傍の箇所であるのが好ましい。そして、所定の倍率（好ましくは、４００倍）に設定された顕微鏡を用いて、複数の測定箇所の各々において非金属介在物の個数を測定する。そして、複数の測定箇所の各グループＡ〜Ｃの非金属介在物の個数の合計を、複数の測定箇所の総面積で除算することによって、断面１ｍｍ２あたりの平均個数を取得することが可能である。
【００３３】
次に、オーステナイト系ステンレス鋼の組成について説明する。
【００３４】
（オーステナイト系ステンレス鋼の組成）
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、上記のように、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有している。このオーステナイト系ステンレス鋼は、上記Ａｌの他、Ｆｅ（鉄）とＮｉ（ニッケル）とＣｒ（クロム）とを含有するものであってよい。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるものであってよい。また、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、０．００１０質量％以下のＯ、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるものであってよい。また、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、０．００１０質量％以下のＯ、０．１０質量％以下のＣ（炭素）、０．１０質量％以上２．００質量％以下のＭｎ（マンガン）、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ（ケイ素）、０．００３質量％以下のＳ（硫黄）、３．０質量％以下のＭｏ（モリブデン）、０．００５０質量％以下のＮ（窒素）、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるものであってよい。なお、このオーステナイト系ステンレス鋼の組成は、溶解前の原材料時の割合ではなく、成分調整が実施された溶鋼の凝固によって作製されたオーステナイト系ステンレス鋼における組成である。
【００３５】
Ａｌ：０．１０質量％以上０．６５質量％以下
Ａｌは、応力腐食割れが発生するのを抑制するのに有効な元素であるとともに、Ｏと非常に反応しやすいので、溶鋼の脱酸に有効な元素である。溶鋼に適量のＡｌを添加し、溶鋼中でＡｌと溶存酸素とを反応させて析出させた酸化物（アルミナ）を、比重差を利用して溶鋼の表面に浮上させて分離することにより、溶鋼の内部の酸化物（非金属介在物）量を低減することができる。なお、溶鋼が凝固した鋳物（鋼塊）のＡｌ含有量が少ない状態（０．１０質量％未満）になる程、溶鋼に添加するＡｌ量が少ないことに起因して析出した酸化物が浮上し難くなって溶鋼中で浮遊しやすくなるため、溶鋼に含まれる酸化物（非金属介在物）量の低減が不十分になる。したがって、Ａｌの含有率を０．１０質量％以上とする。なお、溶鋼の脱酸の強化の観点からは、Ａｌの含有率は０．１５質量％以上であるのが好ましい。一方、Ａｌの過度の含有は脱酸の効果が飽和するだけでなく、靱性を低下させるため、Ａｌの含有率を０．６５質量％以下とする。なお、靱性の低下の抑制の観点からは、Ａｌの含有率は、０．２５質量％以下であるのが好ましい。
【００３６】
Ｎｉ：５．０質量％以上１５．０質量％以下
Ｎｉはオーステナイト相安定化元素である。室温にてオーステナイト相を確実に得るために、Ｎｉの含有率は、５．０質量％以上であるのが好ましい。一方、オーステナイト相の安定化の効果が飽和するような含有率まで、比較的高価なＮｉを添加するのは好ましくない。そこで、Ｎｉの含有率は、１５．０質量％以下であるのが好ましい。
【００３７】
Ｃｒ：１５．０質量％以上２０．０質量％以下
Ｃｒはオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。耐食性を十分に確保するために、Ｃｒの含有率は１５．０質量％以上であるのが好ましい。一方、Ｃｒはフェライト相安定化元素であるため、含有率を大きくするとフェライト相がオーステナイト系ステンレス鋼中に形成される。そこで、Ｃｒの含有率は、２０．０質量％以下であるのが好ましい。
【００３８】
Ｏ：０．００１０質量％以下
オーステナイト系ステンレス鋼中のＯはほとんど合金相に固溶せず、酸化物系介在物として存在する。このため、非金属介在物の抑制のためには、Ｏの含有率は小さいほど好ましい。しかしながら、Ｏは、不可避的に鋼中に含まれてしまう。そこで、Ｏの含有率は０．００１０質量％以下であるのが好ましい。また、さらに好ましくは、Ｏの含有率は０．０００５質量％以下である。
【００３９】
Ｃ：０．１０質量％以下
Ｃはオーステナイト系ステンレス鋼においてＣｒと反応して、Ｃｒの炭化物を析出させる。このため、鋼中に固溶するＣｒの含有率が低下して、鋼の耐食性が低下する。したがって、Ｃの含有率は０．１０質量％以下であるのが好ましい。
【００４０】
Ｍｎ：０．１０質量％以上２．００質量％以下
Ｍｎは、ＯおよびＳと反応しやすいので、脱酸および脱硫に有効な元素である。このため、Ｍｎの含有率は０．１０質量％以上であるのが好ましい。一方で、Ｍｎの含有率が２．００質量％を超えると耐食性が低下するので、２．００質量％以下であるのが好ましい。
【００４１】
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下
Ｓｉは、Ｏと反応しやすいので、脱酸に有効な元素である。このため、Ｓｉの含有率は０．１０質量％以上であるのが好ましい。一方、Ｓｉはフェライト相安定化元素であるため、含有率を大きくするとフェライト相が鋼中に形成される。そこで、Ｓｉの含有率は、１．００質量％以下であるのが好ましい。
【００４２】
Ｓ：０．００３質量％以下
オーステナイト系ステンレス鋼中のＳは鋼の熱間加工性を低下させる。また、ＳはＭｎなどと硫化物系介在物を形成する。このため、熱間加工性を低下を抑制するとともに、非金属介在物を減少させるためには、Ｓの含有率は小さいほど好ましい。しかしながら、Ｓは、不可避的に鋼中に含まれてしまう。そこで、Ｓの含有率は０．００３質量％以下であるのが好ましい。
【００４３】
Ｍｏ：３．０質量％以下
Ｍｏはオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｏはフェライト相安定化元素であるため、含有率を大きくするとフェライト相が鋼中に形成される。そこで、Ｍｏの含有率は、３．０質量％以下であるのが好ましい。なお、Ｍｏは、オーステナイト系ステンレス鋼に含有させなくてもよい。
【００４４】
Ｎ：０．００５０質量％以下
Ｎはオーステナイト系ステンレス鋼においてＣｒと反応して、Ｃｒの窒化物を析出させる。このため、鋼中に固溶するＣｒの含有率が低下して、鋼の耐食性が低下する。しかしながら、Ｎは、不可避的に鋼中に含まれてしまう。そこで、Ｎの含有率は０．００５０質量％以下であるのが好ましい。なお、Ｎの含有率は、０．００１０質量％以下であるのがより好ましい。
【００４５】
なお、オーステナイト系ステンレス鋼に不可避的に含まれる不可避不純物としては、Ｏ、Ｓ、Ｎ以外にも、Ｐなどが挙げられる。
【００４６】
（オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法）
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態におけるオーステナイト系ステンレス鋼の製造装置について説明する。
【００４７】
本発明の実施形態におけるオーステナイト系ステンレス鋼の製造装置４００は、図５に示すように、真空チャンバ１と、溶融炉２と、タンディッシュ３と、鋳型４と、複数の真空ポンプ５および６とを備えている。溶融炉２、タンディッシュ３および鋳型４は、真空チャンバ１の第１チャンバ１１内に配置されている。第１チャンバ１１は、真空ポンプ５が接続される接続部１１ａを含んでいる。第１チャンバ１１内は、真空ポンプ５により、ＪＩＳで規定された中真空以下の圧力にすることが可能である。なお、第１チャンバ１１内の圧力は、ＪＩＳで規定された低真空であってもよい。
【００４８】
真空チャンバ１は、溶融炉２の鉛直上方（Ｚ１方向）に設けられた第２チャンバ１２を含んでいる。第２チャンバ１２は、第１チャンバ１１に形成された連通孔１１ｂを介して、第１チャンバ１１内と接続されている。連通孔１１ｂは、溶融炉２の上方に形成されている。また、第２チャンバ１２は、真空ポンプ６が接続される接続部１２ａを含んでいる。第２チャンバ１２内は、真空ポンプ６により、第１チャンバ１１内の圧力と同程度の圧力にすることが可能である。
【００４９】
第２チャンバ１２内には、溶融炉２内の溶鋼に添加される原材料（Ａｌ）が内部に配置される添加容器７と、蓋部材８とが配置されている。オーステナイト系ステンレス鋼の製造装置４００では、蓋部材８が開位置に移動することによって、連通孔１１ｂを介して、添加容器７内の原材料が溶鋼内に添加されるように構成されている。
【００５０】
溶融炉２は、高周波コイル２ａによる誘導加熱によって、内部に配置される材料を溶融させて溶鋼を作製可能なように構成されている。また、溶融炉２は、図示しない駆動機構によりタンディッシュ３側に傾くことによって、タンディッシュ３に溶鋼を供給するように構成されている。タンディッシュ３は、溶融炉２から供給された溶鋼を、流量を略一定にした状態で、鋳型４に供給する機能を有する。
【００５１】
鋳型４は、上型４ａと、中型４ｂと、下型４ｃとを有している。上型４ａ、中型４ｂおよび下型４ｃは各々取り外し可能に構成されている。
【００５２】
中型４ｂの内側は、鉛直上方から鉛直下方（Ｚ２方向）に向かって内径が小さくなるように形成されている。なお、鋳型４を用いて作製される鋼塊（図８参照）において、鋼塊の頂部の周長に相当する円周を有する相当円の直径をＲ１とし、鋼塊の底部の周長に相当する円周を有する相当円の直径をＲ２とし、鋼塊の高さをＨとし、鋼塊の高さＨの半分（Ｈ／２）の位置における周長に相当する円周を有する相当円の直径をＲ３とし、鋼塊の高さ方向に対する傾き（テーパ）の程度を表す値をＴｐ（＝（Ｒ１−Ｒ２）／Ｈ×１００）とし、鋼塊の高さ方向と径方向の大きさの比率を表す値をｈｐ（＝Ｈ／Ｒ）とした場合に、Ｔｐが５．０％以上２５．０％以下およびｈｐが１．０以上３．０以下を満足するのが好ましい。これにより、溶鋼よりも比重の小さな非金属介在物（アルミナ）を、容易に溶鋼の上部に浮上させることが可能である。
【００５３】
（オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法）
次に、図５〜図９を参照して、本発明の一実施形態におけるオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法について説明する。
【００５４】
まず、図５に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼を構成する成分元素のうち、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、ＣおよびＭｏを含む原材料を、第１チャンバ１１内の溶融炉２に投入する。なお、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、ＣおよびＭｏが上記オーステナイト系ステンレス鋼の組成になるように、原材料を溶融炉２内に投入する。この際、Ｏ、Ｓ、ＮまたはＰなどの不可避不純物が原材料には含まれている。一方、不可避的に含まれるＡｌを除く大部分のＡｌは、溶融前の溶融炉２内には投入されない。なお、脱酸に有効なＭｎおよびＳｉに関しては、溶融前の段階において溶融炉２内に投入してもよいし、溶融後で、かつ、Ａｌ投入前に溶融炉２内に投入してもよい。
【００５５】
また、第２チャンバ１２内の添加容器７に、Ａｌを含む原材料を投入する。なお、添加容器７にＡｌを含む原材料を投入した段階で、蓋部材８は閉位置に位置している。
【００５６】
ここで、本実施形態の製造方法では、添加容器７内にＡｌを投入する。なお、アルミナとして浮上除去されるＡｌの減少量を考慮して、０．１０質量％を超えて０．８０質量％以下のＡｌを添加容器７内に投入するのが好ましく、凝固後に０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有するオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができる。なお、０．１０質量％を超えて０．３５質量％以下の添加量のＡｌを添加容器７内に投入するのがより好ましく、凝固後に０．１０質量％以上０．２５質量％以下のＡｌを含有するオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができる。このＡｌの質量比は、溶融炉２および添加容器７に投入された原材料の合計の質量に対するＡｌの質量の百分率である。
【００５７】
そして、図６に示すように、溶融炉２の高周波コイル２ａに交流電流を流すことによって、誘導加熱により溶融炉２内の原材料が溶融する。その後、真空ポンプ５および６を駆動させることによって、第１チャンバ１１内および第２チャンバ１２内を、略同じ圧力の真空状態にする。これにより、第１チャンバ１１内および第２チャンバ１２内にＯがほとんど存在しなくなる。
【００５８】
また、本実施形態の製造方法では、図７に示すように、蓋部材８を開位置に移動させることによって、連通孔１１ｂを介して、溶融炉２内の溶鋼にＡｌを含む原材料を添加する。これにより、真空環境下においてＡｌが溶鋼内に添加される。なお、アルミナとして浮上除去されるＡｌの減少量を考慮して、上述したように、好ましくは、０．１０質量％を超えて０．８０質量％以下の添加量（より好ましくは、０．１０質量％を超えて０．３５質量％以下の添加量）のＡｌが溶鋼内に添加されるのがよい。また、アルミナとして浮上除去されるＡｌの減少量を考慮して、真空環境下において、凝固直前の溶鋼のＡｌ含有量が０．１０質量％以上０．２５質量％以下になるように、Ａｌが溶鋼内に添加されるのがよい。この結果、ＡｌはＯとの反応性が非常に高いことにより、溶鋼内のＡｌがＯと反応して非金属介在物としてのアルミナが形成される。
【００５９】
なお、アルミナの比重は、４ｇ／ｃｍ３程度であり、オーステナイト系ステンレス鋼の比重（８ｇ／ｃｍ３程度）よりも小さいので、非金属介在物（アルミナ）は溶鋼中において浮上して溶鋼上部に集まる。なお、図７〜図９では、非金属介在物を黒丸として誇張して図示している。
【００６０】
また、第１チャンバ１１内および第２チャンバ１２内が略同じ圧力であることにより、圧力差に起因してＡｌが溶鋼内に正確に添加されなくなるのを抑制することが可能である。
【００６１】
そして、Ａｌが添加された溶鋼は、図８に示すように、真空環境下において、溶融炉２内からタンディッシュ３に供給される。そして、タンディッシュ３において一部の非金属介在物が分離された溶鋼は、略一定の流量でタンディッシュ３から鋳型４に流し込まれる。ここで、鋳型４の中型４ｂが所定の円錐台形状を有していることにより、溶鋼の上部に非金属介在物がほとんど浮上するとともに、溶鋼の上部以外の部分において非金属介在物はほとんど存在しなくなる。つまり、溶鋼において、非金属介在物が浮上分離される。
【００６２】
そして、図９に示すように、溶鋼の上部に非金属介在物がほとんど浮上した状態で、真空環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を鋳型４内で自然冷却する。この際、オーステナイト安定化元素であるＮｉにより、オーステナイト相が安定的に形成されたオーステナイト系ステンレス鋼材（鋼塊）が作製される。
【００６３】
そして、オーステナイト系ステンレス鋼材のうち、非金属介在物が位置する上部を捨て代として除去する。これにより、オーステナイト系ステンレス鋼材の上部以外の部分として、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である、オーステナイト系ステンレス鋼が作製される。
【００６４】
なお、上記したように、添加したＡｌの一部がＯと共に非金属介在物として分離されるので、作製されたオーステナイト系ステンレス鋼には、添加量（０．１０質量％を超えて０．８５質量％以下）よりも小さく、かつ、０．１０質量％以上０．６５質量％以下の含有量のＡｌが含有される。
【００６５】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６６】
本実施形態では、上記のように、オーステナイト系ステンレス鋼が０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有する。これにより、０．１０質量％以上のＡｌがオーステナイト系ステンレス鋼に含有されるように、オーステナイト系ステンレス鋼にＡｌを添加することによって、オーステナイト系ステンレス鋼の製造時に、オーステナイト系ステンレス鋼内に不可避的に存在するＯの大部分を、添加したＡｌと反応させて酸化物（非金属介在物）として析出させることができる。この結果、析出した酸化物を分離することによって、酸化物分離後のオーステナイト系ステンレス鋼において、確実に、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数を、断面１ｍｍ２あたり１０個以下にすることができる。また、Ａｌによりオーステナイト系ステンレス鋼内のＯが十分に除去されるので、Ａｌ以外の元素（たとえばＳｉなど）とＯとが反応するのを抑制することができる。これにより、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の発生を効果的に抑制することができる。これらの結果、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、オーステナイト系ステンレス鋼が０．６５質量％以下のＡｌを含有することによって、Ａｌに起因してオーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのを抑制することができる。これにより、たとえば、オーステナイト系ステンレス鋼から構成された鋼板において、破断割れが生じるのを抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、好ましくは、オーステナイト系ステンレス鋼がＡｌを０．１０質量％以上０．２５質量％以下含有する。このように構成すれば、Ａｌによる脱酸の効果を十分に発揮させつつ、オーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのをより確実に抑制することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、好ましくは、グループＢまたはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、オーステナイト系ステンレス鋼の断面１ｍｍ２あたり５個以下である。このように構成すれば、オーステナイト系ステンレス鋼内の非金属介在物をさらに減少させることができるので、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、オーステナイト系ステンレス鋼において、Ｏが０．００１０質量％以下であり、より好ましくは、Ｏが０．０００５質量％以下である。このように構成すれば、オーステナイト系ステンレス鋼内のＯの含有率が効果的に低下しているので、オーステナイト系ステンレス鋼内のＡｌおよびＡｌ以外の元素とＯとが反応するのを効果的に抑制することができる。この結果、オーステナイト系ステンレス鋼において、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の発生を効果的に抑制することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、好ましくは、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、０．００１０質量％以下のＯ、０．１０質量％以下のＣ、０．１０質量％以上２．００質量％以下のＭｎ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．００３質量％以下のＳ、３．０質量％以下のＭｏ、０．００５０質量％以下のＮ、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる。このように構成すれば、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を確実に提供することができる。
【００７２】
また、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼を用いて、インクジェットプリンタ用ノズル部材１００、溶融紡糸用ノズル部材２００またはメタルマスク３００を作製する。このように、インクジェットプリンタ用ノズル部材１００、溶融紡糸用ノズル部材２００またはメタルマスク３００のような、微細な穴１００ａ、２００ａおよび３００ａの形成など微細加工を要する部材に、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物が少ないオーステナイト系ステンレス鋼を用いることによって、微細加工を精度よく行うことができる。これにより、不良品が発生するのを抑制して歩留まりを向上させることができる。
【００７３】
また、本実施形態の製造方法では、真空環境下においてＡｌを溶鋼に添加する。なお、上述したように、好ましくは、真空環境下において０．１０質量％を超えて０．８０質量％以下の添加量のＡｌを溶鋼に添加する。さらに好ましくは、真空環境下において０．１０質量％を超えて０．３５質量％以下の添加量のＡｌを溶鋼に添加する。これにより、Ｏが溶鋼内に溶け込むのが抑制された真空環境下において、オーステナイト系ステンレス鋼内に不可避的に存在するＯの大部分と、添加したＡｌとを反応させて酸化物として析出させて（脱酸させて）分離することができる。この結果、オーステナイト系ステンレス鋼内の非金属介在物を減少させることができる。さらに、Ａｌによりオーステナイト系ステンレス鋼内のＯの含有率を低下させることができるので、Ａｌ以外の元素（たとえばＳｉなど）とＯとが反応するのを抑制することができる。この結果、Ａｌ以外の元素が含まれる５μｍ以上の酸化物系介在物（非金属介在物）の発生を効果的に抑制することができる。これらの結果、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を作製することができる。
【００７４】
また、本実施形態の製造方法では、Ａｌの溶鋼への添加と、Ａｌが添加された溶鋼の冷却とを真空環境下において行う。これにより、溶鋼の周囲に存在するＯの割合を十分に小さくすることができるので、溶鋼内にＯが溶け込むのを抑制することができる。この結果、不可避的に溶鋼内に存在するＯ以外にＯが溶鋼内に含有されるのを抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態の製造方法では、真空環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を鋳型４に流し込んで冷却することによって、オーステナイト系ステンレス鋼を作製する。これにより、溶鋼を鋳型４に流し込むいわゆるインゴット鋳造を行うことによって、連続鋳造と比べて、十分に冷却されるまで溶鋼を真空環境下に容易かつ確実に位置させ続けることができる。この結果、溶鋼内にＯが溶け込むのを容易かつ確実に抑制することができる。さらに、インゴット鋳造を行うことによって、非金属介在物（アルミナ）が大量に生じたとしても、連続鋳造と異なり溶鋼内の介在物により閉塞する虞のある浸漬ノズルを用いないので、浸漬ノズルが閉塞するという不都合が生じない。このため、確実に、オーステナイト系ステンレス鋼を作製することができる。
【００７６】
また、本実施形態の製造方法では、真空環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を冷却することによって、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された非金属介在物のうち、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数が、断面１ｍｍ２あたり１０個以下である、オーステナイト系ステンレス鋼を作製する。これにより、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を確実に提供することができる。
【００７７】
また、本実施形態の製造方法では、好ましくは、真空環境下において、溶鋼の表面にアルミナとなって浮上するＡｌ量を考慮し、凝固直前の溶鋼のＡｌ含有量が０．１０質量％以上０．２５質量％以下になるように、Ａｌを溶鋼に添加する。このように構成すれば、Ａｌによる脱酸の効果を十分に発揮させつつ、オーステナイト系ステンレス鋼の靱性が低下するのをより確実に抑制することができる。
【００７８】
また、本実施形態の製造方法では、真空環境下において、Ａｌが添加された溶鋼を鋳型４に流し込んで鋳型４内のＡｌが添加された溶鋼の上部に非金属介在物を浮上させた状態で、Ａｌが添加された溶鋼を冷却する。これにより、非金属介在物は一般的に溶鋼よりも比重が小さいので、非金属介在物を溶鋼の鉛直方向上部に浮上させることによって、鉛直方向下部の溶鋼の非金属介在物を効果的に減少させることができる。この結果、非金属介在物が多く位置する鉛直方向上部を捨て代とすることにより、捨て代以外の鉛直方向下部から、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を確実に取得することができる。
【００７９】
［実施例］
次に、実施例について説明する。実施例では、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼を実際に作製して、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数を測定した。
【００８０】
（実施例１および２の作製）
まず、実施例１および２のオーステナイト系ステンレス鋼を上記実施形態の製造方法に基づいて作製した。具体的には、図５に示すように、溶融炉２に所定の量に調整した原材料を投入した。この際、不可避的に含まれるＡｌを除く大部分のＡｌは、溶融炉２内に投入していない。その後、溶融炉２内の原材料を誘導加熱によって溶融させることによって溶鋼を作製した。
【００８１】
そして、真空チャンバ１内を１０．６Ｐａの真空環境下にした状態で、図７に示すように、Ａｌを０．２０質量％の添加量で溶鋼に添加した。つまり、Ａｌを０．１０質量％を超えて０．８０質量％以下の添加量で溶鋼に添加した。その後、図９に示すように、真空環境下において、溶鋼を鋳型４に流し込むとともに、鋳型４内で溶鋼を自然冷却してオーステナイト系ステンレス鋼材を作製した。この際、非金属介在物を浮上分離させて、オーステナイト系ステンレス鋼材の上部に集めた。そして、オーステナイト系ステンレス鋼材の上部を捨て代として除くことによって、上部以外の部分からなるオーステナイト系ステンレス鋼（粗鋼）を作製した。
【００８２】
最後に、一般的な、鍛造、熱間圧延、冷間圧延、および、焼鈍等を適宜行うことによって、実施例１および２のオーステナイト系ステンレス鋼の板材を作製した。なお、実施例１および２の板材の厚みを、それぞれ、０．５０ｍｍおよび０．３０ｍｍにした。
【００８３】
また、比較例１〜３として、市販のオーステナイト系ステンレス鋼の板材を準備した。なお、比較例１〜３の板材の厚みは、それぞれ、０．０５ｍｍ、０．３０ｍｍおよび０．２０ｍｍであった。
【００８４】
そして、一般的な波長分散型の発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）と炭素硫黄分析装置および酸素窒素分析装置とを用いて、実施例１、２および比較例１〜３のオーステナイト系ステンレス鋼の板材の各々の組成を測定した。測定結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2018193572.tif 000003
【００８６】
また、圧延方向に沿って板材を切断し、圧延方向に沿った断面を露出させた。そして、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に規定された測定方法に基づいて、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の測定を行った。具体的には、断面から１／６０ｍｍ２の大きさの測定箇所を６０箇所選択した。なお、測定箇所は、板材の厚みの中心近傍の位置を選択した。そして、４００倍に設定された顕微鏡を用いて、６０箇所の測定箇所の各々において、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の個数を測定した。この際、ＪＩＳ  Ｇ０５５５に記載された標準図を参照して、非金属介在物がグループＡ〜Ｃのいずれに該当するかを判断した。
【００８７】
また、複数の測定箇所において測定された非金属介在物の個数を合計することによって、断面１ｍｍ２あたりの平均個数を取得した。この際、非金属介在物の長さ毎、および、グループＡ〜Ｃ毎に、非金属介在物の平均個数を取得した。測定結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
2018193572.tif 000004
【００８９】
ＥＤＸの測定結果から、実施例１および２のオーステナイト系ステンレス鋼では、Ａｌの含有率は、０．１０質量％以上０．６５質量％以下の範囲内（より詳細には、０．１０質量％以上０．２５質量％以下の範囲内）であった。また、実施例１および２のオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｏの含有率は、０．００１０質量％以下の範囲内であり、実施例２のオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｏの含有率は、０．０００５質量％以下の範囲内であった。一方、比較例１〜３のオーステナイト系ステンレス鋼では、Ａｌの含有率は、０．１０質量％未満の範囲内（より詳細には、０．０３質量％未満の範囲内）であった。
【００９０】
そして、実施例１および２では、１０μｍ以上の非金属介在物は測定されず、５μｍ以上１０μｍ以下の長さを有する非金属介在物のみが測定された。より詳細には、実施例１では、グループＢの５μｍ以上１０μｍ以下の長さを有する非金属介在物が３個測定された一方、その他の５μｍ以上の長さを有する非金属介在物は測定されなかった。また、実施例２では、グループＣの５μｍ以上１０μｍ以下の長さを有する非金属介在物が４個測定された一方、その他の５μｍ以上の長さを有する非金属介在物は測定されなかった。
【００９１】
一方で、比較例１〜３では、１０μｍ以上の非金属介在物が測定されたとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物は１０個を超えて測定された。これらの結果、Ａｌの含有率が０．１０質量％以上０．６５質量％以下の範囲内である実施例１および２のオーステナイト系ステンレス鋼では、グループＡ、グループＢ、またはグループＣの形態を有するとともに、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物の平均個数は、断面１ｍｍ２あたり１０個以下にすることが可能であることが確認できた。さらに、実施例１および２では、１０μｍを超える長さの非金属介在物が測定されなかったことから、さらに確実に、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが抑制されたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができることが判明した。
【００９２】
なお、実施例１および２では、０．５０ｍｍ以下の厚みを有する板材にまで圧延されることによって、非金属介在物の長さが十分に大きくなっていると考えられる。この結果、実施例１および２のオーステナイト系ステンレス鋼は、５μｍ以上の長さを有する非金属介在物が多く生じやすい板材の状態であっても、非金属介在物の平均個数が十分に小さくなっていたので、非金属介在物に起因して微細加工の精度が低下するのが十分に抑制されていることが確認できた。
【００９３】
また、実施例１、２および比較例１〜３において、オーステナイト系ステンレス鋼の板材の厚みが異なるものの、２ｍｍ以下の範囲内であれば、非金属介在物の平均個数に関して厚みが同一の場合と同様の結果が得られると考えられる。理由としては、鋼塊に存在する非金属介在物は、十分に延ばされて板材に形成される間に解砕され、板材の断面において散逸的に分布する形態になる。そのため、２ｍｍ以下の厚みに延ばされた板材においては、厚みに起因する非金属介在物の平均個数の実質的な振れはないと考えられるからである。なお、非金属介在物の個数を測定する際のオーステナイト系ステンレス鋼は、２ｍｍ以下の厚みを有する板材であるのが好ましく、実用的には０．５０ｍｍ以下の厚みを有する板材や、さらに薄い０．０５ｍｍ以下の厚みを有する板材であるのがよい。
【００９４】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００９５】
たとえば、上記実施形態では、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼をインクジェットプリンタ用ノズル部材１００、溶融紡糸用ノズル部材２００およびメタルマスク３００に用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、オーステナイト系ステンレス鋼の用途は特に限定されない。なお、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、微細加工が行われる部材に好適である。
【００９６】
また、上記実施例では、オーステナイト系ステンレス鋼が、０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌ、５．０質量％以上１５．０質量％以下のＮｉ、１５．０質量％以上２０．０質量％以下のＣｒ、０．００１０質量％以下のＯ、０．１０質量％以下のＣ、０．１０質量％以上２．００質量％以下のＭｎ、０．１０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、０．００３質量％以下のＳ、３．０質量％以下のＭｏ、０．００５０質量％以下のＮ、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、上記実施形態で記載したように、少なくとも０．１０質量％以上０．６５質量％以下のＡｌを含有するオーステナイト系ステンレス鋼であればよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、鋳型４を用いたいわゆるインゴット鋳造により、オーステナイト系ステンレス鋼を作製する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、溶鋼から連続的に板材などを作製するいわゆる連続鋳造により、オーステナイト系ステンレス鋼を作製してもよい。この場合、溶鋼にＡｌを添加する工程と、溶鋼から連続的に板材を作製して冷却を行う工程とを、真空環境下または不活性ガス環境下において行う必要がある。
【００９８】
また、上記実施形態では、鋳型４の中型４ｂの内側が、鉛直上方から鉛直下方に向かって内径が小さくなる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、鋳型の内側の形状は特に限定されない。また、鋳型を用いて作製される鋼塊において、Ｔｐが５．０％以上２５．０％以下でなくてもよいし、ｈｐが１．０以上３．０以下でなくてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、真空環境下において、Ａｌを含む原材料を溶鋼に添加し、Ａｌが添加された溶鋼を冷却した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、不活性ガス環境下において、Ａｌを含む原材料を溶鋼に添加し、Ａｌが添加された溶鋼を冷却してもよい。なお、不活性ガスとしては、非常に安定なＡｒなどの希ガスを用いるのが最も好ましいものの、比較的安定な窒素ガスなどを用いてもよい。また、不活性ガス環境は、ある程度真空にした真空チャンバ内に不活性ガスを注入することによって形成することが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
４  鋳型
１００  インクジェットプリンタ用ノズル部材
２００  溶融紡糸用ノズル部材
３００  メタルマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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