(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、
表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を付与した時に、表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み、さらに表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、
表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を有し、
さらに表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、
さらに質量％で、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．５０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｂ：０．００３％以下、Ｓｂ：０．００１〜０．３％、Ｇａ：０．０００２〜０．１％、及びＴａ：０．５０％以下のうち１種以上を含有し、
残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、
表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を付与した時に、表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み、さらに表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、
さらに質量％で、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．５０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｂ：０．００３％以下、Ｓｂ：０．００１〜０．３％、Ｇａ：０．０００２〜０．１％、及びＴａ：０．５０％以下のうち１種以上を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、
表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、
表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を有し、さらに表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
【請求項５】
Ｓｉを、０．３〜３．０％含有することを特徴とする、請求項３又は４に記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
【請求項６】
さらに質量％で、Ｗ：０．５０％以下、Ｃｏ：０．５０％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｃａ：０．００３０％以下、Ｚｒ：０．３０％以下、ＲＥＭ（希土類元素）：０．２０％以下のうち１種以上を含有することを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼を用いたことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼部品。
【請求項８】
圧下率が０．５％以上４．８％以下の調質圧延を行うことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
【請求項９】
圧下率が０．５％以上４．０％以下の調質圧延を行うことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェラ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】
本発明は、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は普通鋼などに比較して耐食性に優れるため、金属光沢を意匠として有効に利用する目的で、防錆のためのコーティング処理を行わずに素地表面を露出させた状態で使用する場合が多い。しかし、厨房機器、家電製品、電子機器、器物などの製品のうちエレベーターや冷蔵庫、キッチンシンク、食器などの人目に触れ易い外装や日用品への適用においては、研磨によって一定の粗さ範囲での凹凸をもった筋模様、例えば研磨目を付与することで防眩性や耐指紋汚れ性を向上させ、かつ表面の金属光沢を担保する場合がある。研磨目を付与として、ステンレス鋼板の製造ライン上において砥粒を接着剤で固着させた研磨ベルトを鋼板に押し当てる方法や、製品出荷後において砥粒を樹脂に混合して固めたスポンジで加工したステンレス製品を擦る方法を例示することができる。或いは、砥粒を接着剤で固着させた研磨紙を束ねたものをリング状につないだホイール（フラップホイール）を回転させてステンレス鋼に押し付ける方法などが挙げられる。研磨目の表面粗度に関しては、日本工業規格で制定されているＪＩＳ  Ｇ  ４３０５に、冷間圧延ステンレス鋼板の表面仕上げとして、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、＃２４０、＃３２０、＃４００およびＨＬなどの記号によって、それぞれ所定の表面粗度を指定可能なことが規定されている。【０００３】
従来から研磨ベルトによる研磨の際には、冷却および研削性を向上させる目的で、研磨油が使用される。特許文献１には、摩擦熱による昇温時の研磨油自体の酸化防止剤、油膜切れの防止剤、および研削性の向上剤を研磨油に含有させることで酸化物の形成を抑制し、耐食性の低下を防いでいる。【０００４】
また、特許文献２には、表面の粗さである算術平均粗さＲａが０．２３以上で０．３１μｍ以下の範囲となるようなＪＩＳ  Ｒ  ６００１で規定する＃４００の砥粒に相当する研磨目を有し、表面の色調がＬａｂ系で赤色度を示すａ値で１．０以下となるステンレス鋼製品を規定することによって、研磨による表面の酸化の程度が小さく、良好な耐食性を有することを記載している。【０００５】
また、特許文献３には、Ｍｏを添加したステンレス鋼において、焼鈍工程で表面に形成された緻密なＭｏに起因する酸化皮膜を除去し、研磨性を向上させる目的で、ハロゲンを含んだ酸処理をおこなっている。しかし、この時、溶解が不均一で、なおかつ粒界浸食もまた生じるために、Ｃｒ添加量を増やし、Ｃｕ、Ｎｉを添加し、さらにＳｉＯ２酸化皮膜を残存させることで、研磨性に優れ、かつ耐食性に優れるステンレス鋼板の製造方法を記載している。【０００６】
また、特許文献４には、フェライトステンレス鋼板の研磨後に露点が−４０℃以下の水素ガス雰囲気、いわゆるＢＡ雰囲気中で、温度が１０００℃以上、かつ当該温度に保持される時間が１０秒以上となるように連続的に熱処理することによって、研磨で生成される酸化皮膜中の酸化物を還元することを特徴とする製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２６９８５１号公報
【特許文献２】特開２００４−３３０３９４号公報
【特許文献３】特許第５０１８２５７号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２９４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フェライト系ステンレス鋼は、研磨時の発熱による研磨焼けによって表面耐食性の低下を引き起こし易い。すなわち、意匠性を創出するために、研磨目を付与する際には、これらの砥粒とステンレス素地の摩擦によって生じる熱により、研磨後の表面にＦｅを多く含む酸化物が形成される。このＦｅなどの酸化物へＣｌ−を含む水溶液が付着した場合、Ｆｅなどの酸化物は水溶液へ溶解した後、大気中の酸素と化学反応してＦｅ(ＯＨ)２などのような水酸化物を形成して、析出沈殿する。結果として、ステンレス表面に赤さびが発生し、素地の耐食性が低下したような外観となってしまう。【０００９】
特許文献１に記載の方法では、表面粗度が小さいステンレス鋼帯を研磨する時に、研磨抵抗が大きくなる場合、研磨油の工夫だけでは昇温を防ぐことができず、Ｃｌ−を含む水溶液の付着によって生じる表面上の赤さびを抑制することはできない。【００１０】
特許文献２に記載の範囲には、表面のＲａと色調を規定しているが、多くの製品にはＲａが０．４５〜５．０μｍとなるような比較的粗い研磨目が付与される。この場合も、Ｃｌ−を含む水溶液の付着によって生じる表面上の赤さびを抑制することはできない。【００１１】
特許文献３に記載の方法では、焼鈍時に形成させた酸化皮膜を敢えて鋼板表面に残存させることによって、地鉄の溶解、特に、粒界における浸食を最小限に抑制し、研磨後の耐食性を確保している。しかし、比較的粗い研磨目を付与する場合、例え焼鈍後の酸洗工程を工夫して焼鈍時の酸化皮膜を残したとしても、研磨時に全ての酸化皮膜は除去されてしまう。そのため、地鉄表面に付着したＦｅ化合物が腐食するために、表面上の赤さびの発生を抑制することはできない。【００１２】
特許文献４に記載の方法では、ＢＡ雰囲気とするため、製造コストが高くなる。【００１３】
本発明の目的は、より粗い研磨を施した場合においても、Ｃｌ−を含む水溶液の付着に起因する表面上の赤さびを抑制するフェライト系ステンレス鋼、およびより少ない工程で研磨後にＣｌ−を含む水溶液の付着に起因する表面上の赤さびを抑制することができる、表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼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】
【００１４】
発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決し、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板を開発するべく、研磨後の表面に形成された酸化物構造と塩水中での前記酸化物構造の耐食性について鋭意検討を重ねた。その結果、Ｓｉの微量添加および調質圧延の圧下率を高くする製造方法の適用によるステンレス鋼の表面硬化によって、研磨時の研削量を抑制し、発熱を抑えることができることを知見した。加えて、Ｓｉの微量添加と研磨時の発熱が抑えられることとが相まって、表面にＳｉＯ２を多く含む酸化物を形成させることができ、塩水中での赤さびの原因となる表面酸化物中のＦｅを酸化物表面に濃化することを抑制し、さらにＳｉＯ２が表面の熱伝導性を低下させることで地鉄界面にあるＦｅの酸化物の発生を抑制し、Ｃｌ−を含む水との接触によるＦｅ酸化物の赤さびへの変質を抑制することを知見した。また、Ｓｎを微量添加すると、Ｓｉと同様にステンレス鋼の表面を硬化させ、研磨時の研削量および発熱の抑制に寄与することも知見した。【００１５】
すなわち本発明は、以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を付与した時に、表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み、さらに表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
（２）質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、表面の算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍとなるような研磨目を有し、さらに表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み、表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
（３）質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、さらに質量％で、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．５０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｂ：０．００３％以下、Ｓｂ：０．００１〜０．３％、Ｇａ：０．０００２〜０．１％、及びＴａ：０．５０％以下のうち１種以上を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を付与した時に、表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み、さらに表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
（４）質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｎ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．１５〜３．０％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１２〜２２．５％、Ｎｂ：０．６０％以下、Ｔｉ：０．６０％以下、Ａｌ：０．８０％以下を含有し、さらに質量％で、Ｓｎ：０．００５〜１．０％、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．５０％以下、Ｍｏ：３．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｂ：０．００３％以下、Ｓｂ：０．００１〜０．３％、Ｇａ：０．０００２〜０．１％、及びＴａ：０．５０％以下のうち１種以上を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物であり、表面硬さＨｖが１７５以上１９５以下であって、表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの研磨目を有し、さらに表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、ＯおよびＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含み表面の明度Ｌ＊値が７０以上の値をとることを特徴とする、研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
（５）Ｓｉを、０．３〜３．０％含有することを特徴とする、（３）又は（４）に記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
（６）さらに質量％で、Ｗ：０．５０％以下、Ｃｏ：０．５０％以下、Ｍｇ：０．０１％以下、Ｃａ：０．００３０％以下、Ｚｒ：０．３０％以下、ＲＥＭ（希土類元素）：０．２０％以下のうち１種以上を含有することを特徴とする、（１）〜（５）のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼。
（７）（１）〜（６）のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼を用いたことを特徴とする、フェライト系ステンレス鋼部品。
（８）圧下率が０．５％以上４．８％以下の調質圧延を行うことを特徴とする、（１）〜（６）のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法。
（９）圧下率が０．５％以上４．０％以下の調質圧延を行うことを特徴とする（１）〜（６）のうちいずれかに記載の研磨後の表面耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法を提案する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、比較的粗い粗度の研磨をおこなった場合でも表面耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼を得ることを、耐食性試験結果で確認している。そのため、本発明によるフェライト系ステンレス鋼は、塩素を含む水道水が接する屋内での用途において、良好な表面耐食性を有し、研磨をおこなっても赤さびの発生が抑制されて、表面の審美性が維持される。【００１７】
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼を目的に応じて所定の形状に成型した後に、本発明に記載のような研磨をすることによって、厨房機器、家電製品、電子機器、器物などの製品のうち人目に触れ易い外装や日用品の部品として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】研磨後に表面１０ｎｍの厚さに含まれるＳｉの質量濃度と、色差計で測定するＬ＊値の関係おける、塩水噴霧試験後の耐食性評価値による判定について示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係るフェライト系ステンレス鋼成分の詳細な規定について以下に説明する。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。
【００２０】
Ｃ：０．０３０％以下
Ｃは、硬化や安定化元素との組合せによる結晶粒粗大化抑制による強度向上等の効果があるが、溶接部の耐粒界腐食性、加工性を低下させる。高純度系フェライト系ステンレス鋼ではその含有量を低減させる必要があるため、上限を０．０３０％とした。過度に低減させることは精錬コストを悪化させるため、より望ましくは、下限を０．００２％とし、上限を０．０２０％とすることである。
【００２１】
Ｎ：０．０３０％以下
Ｎは、Ｃと同様に耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低減させる必要があることから、その上限を０．０３０％とした。ただし過度に低減させることは精錬コストを悪化させるため、より望ましくは、下限を０．００２％とし、上限を０．０２０％とすることである。
【００２２】
Ｍｎ：１．５％以下
Ｍｎは、本発明において含有しなくてもよい元素であるが、脱酸元素として有用な元素でもある。但し、Ｍｎを過剰に添加すると腐食の起点となるＭｎＳを生成しやすくなるので、上限を１．５％とした。脱酸元素として使用するので０．０１％以上が好ましい。またフェライト組織を不安定化させるため、その含有量の下限を０．０１％とし、上限を０．６０％とするのが好ましい。より望ましくは、下限を０．０５％とし、上限を０．３％とすることである。
【００２３】
Ｐ：０．０４％以下
Ｐは、溶接性、加工性を低下させるだけでなく、粒界腐食を生じやすくもするため、低く抑える必要がある。そのため含有量を０．０４％以下とした。より望ましくは下限を０．００１％とし、上限を０．０３％とすることである。
【００２４】
Ｓ：０．０１％以下
Ｓは、先述のＣａＳやＭｎＳ等の腐食の起点となる水溶性介在物を生成させるため、低減させる必要がある。そのため含有率は０．０１％以下とする。ただし過度の低減はコストの悪化を招くため、より望ましくは下限を０．０００１％とし、上限を０．００６％とすることである。
【００２５】
Ｃｒ：１２〜２２．５％
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を確保する上で最も重要な元素であり、フェライト組織を安定化するので少なくとも１２％は必要である。Ｃｒは後述するＳｉと同様に表面の酸化皮膜中に濃化し、Ｆｅの濃化を相対的に抑制することで、研磨後の赤さび発生を抑える。Ｃｒを増加させると、研磨後の耐食性も向上するが、加工性、製造性を低下させるため、上限を２２．５％とした。望ましくは下限を１３．５％とし、上限を２１．０％とすることであり、より望ましくは下限を１６．０％とし、上限を２０．０％とすることである。さらに好ましくは、下限を１６．５％とし、上限を１８．０％とすることである。
【００２６】
Ｓｉ：０．１５〜３．０％
Ｓｉは、本発明に非常に重要な元素であり、一般的に耐食性、耐酸化性にも有効であり、脱酸剤として添加する元素である。発明者らの知見によれば、鋼中にＳｉを０．１５％以上添加すると、研磨後の最表層にＳｉＯ２の酸化皮膜が形成され、Ｆｅ酸化物の濃化を相対的に抑制することで、研磨後の赤さび発生を抑える。また、Ｓｉの添加と調質圧延の圧下率を高くすることによって金属組織が硬化するため、研磨時の研削量を低減することができ、結果として研磨熱を抑制し、酸化物形成を抑える。しかし、過度な添加は加工性、製造性を低下させる。そのため上限を３．０％とした。望ましくは上限値は２．５％未満である。より望ましくは１．５％以下である。さらに望ましくは１．０％以下である。下限値は望ましくは０．３％以上であり、さらに望ましくは０．４％以上である。
【００２７】
Ａｌ：０．８０％以下
Ａｌは含有しなくても良い元素であるが、Ｓｉと同様に脱酸元素として有用であり、また非金属介在物の組成を制御し組織を微細化する効果もある。しかし過剰に添加すると非金属介在物の粗大化を招き、製品の疵発生の起点になる恐れもある。そのため、上限値を０．８０％とした。下限値は特に設定する必要はないが、Ａｌの除去には手間がかかることから、経済的観点からその下限は０．０１％以上としても良い。望ましくは下限を０．０１％とし、上限を０．８０％とすることである。さらに望ましくは下限を０．０３％とし、上限を０．５％とすることである。
【００２８】
Ｔｉ：０．６０％以下
Ｔｉは、一般にはフェライト系ステンレス鋼の溶接部においてＣ、Ｎを固定することで、粒界腐食を抑制させ、加工性を向上させる重要な元素である。しかしながら過剰な添加は製造時の表面疵の原因となるため、その範囲を０．６０％以下とした。下限値は０．０３％以上であってもよい。０．０５％以上が望ましく、より望ましくは０．０８％以上である。望ましくは、下限を０．０８とし、上限を０．３０％とすることである。より望ましくは、下限を０．０８％とし、上限を０．２０％とすることである。
【００２９】
Ｎｂ：０．６０％以下
Ｎｂは、Ｔｉと同様にＣ、Ｎを固定し、溶接部の粒界腐食を抑制し加工性を向上させる上で非常に重要な元素である。また、炭化物または窒化物として析出すると、金属組織を硬化させる働きをもち、研磨時の研削量を抑える。ただし過剰な添加は、過剰な析出によって靭性低下を引き起こし、加工性を低下させるため、添加する場合は、０．６０％以下とするのが良い。下限値を０．０３％以上に設定してもよい。前記下限値は、０．０５％が望ましく、より望ましくは０．０８％である。望ましい範囲は下限を０．１０％とし、上限を０．３０％とすることである。より望ましい範囲は、下限を０．１０％とし、上限を０．２０％とすることである。なお、ＴｉとＮｂの一方を含有していれば、他方を含有していなくてもよい。
【００３０】
さらに本発明で必要に応じて選択的に含有させることのできる他の化学組成について以下に詳しく説明する。
【００３１】
Ｓｎ：０．００５〜１．０％
ＳｎはＳｉと同様に金属組織を硬化するため、研磨時の研削量を低減することができ、結果として研磨熱を抑制し、酸化物形成を抑える重要な元素である。同時に、腐食速度を抑制し、研磨後の耐流れさび性を向上させるのに重要な元素である。０．００５％以上で効果を発現するので、下限値を０．００５％とした。０．０５％以上が望ましく、さらに０．０８％以上が望ましい。過剰な添加は製造性及びコストを悪化させるため、上限は１．０％とし、望ましくは０．５％とした。さらに望ましいＳｎの上限は、０．４％である。したがって、Ｓｎの範囲は、下限を０．００５％とし、上限を１．０％とすることである。望ましくは下限を０．０５％とし、上限を０．５％とすることである。より望ましくは、下限を０．０８％とし、上限を０．４％とすることである。
【００３２】
Ｃｕ：１．５％以下
Ｃｕは、必須ではないが、スクラップを原料として用いた場合に不可避不純物として０．０１％以上含まれ得る。一般に、Ｃｕは腐食速度を抑制するため、Ｓｎと同様に研磨後の耐流れさび性を向上するために必要に応じて添加する。０．０５％以上添加すると良い。望ましくは、０．０９％以上であり、更に望ましくは０．１５％以上である。しかし、過剰な添加は製造性及びコストを悪化させるため、上限は１．５％とした。望ましい上限は、１．０％である。より望ましい上限は０．５０％である。従って、Ｃｕの望ましい範囲は、下限を０．０５％とし、上限を１．０％とすることであり、より望ましくは下限を０．０９％とし、上限を０．５０％とすることである。
【００３３】
Ｎｉ：０．５０％以下
Ｎｉは、必須ではないが、含有すれば活性溶解速度を抑制させ、かつ不働態化に非常に効果がある。しかし、過剰な添加は、加工性を低下させ、フェライト組織を不安定にするだけでなくコストも悪化するため、０．５０％以下とした。望ましくは０．３５％未満とした。下限は０．０５％が良い。従って、Ｎｉの望ましい範囲は、０．０５％以上、０．３５％未満である。
【００３４】
Ｍｏ：３．０％以下
Ｍｏは、不働態皮膜の補修に効果があり、耐食性を向上させるのに非常に有効な元素で特にＣｒとの組み合わせで耐孔食性を向上させる効果がある。しかし、Ｍｏを増加させると耐食性は向上するが、加工性を低下させ、またコストが高くなるため上限を３．０％とする。より望ましくは、下限を０．３０％とし、上限を２．００％とすることである。
【００３５】
Ｂ：０．００３％以下
Ｂは二次加工脆性改善に有効な粒界強化元素であるため、必要に応じて添加することができる。しかし、過度の添加はフェライトを固溶強化して延性低下の原因になる。このため下限を０．０００１％とする。上限は０．００３％とする。より望ましくは、下限を０．０００２％とし、上限を０．００２０％とすることである。
【００３６】
Ｖ：１．０％以下
Ｖは耐銹性や耐すき間腐食性を改善し、Ｃｒ、Ｍｏの使用を抑えてＶを添加すれば優れた加工性も担保することができるため、必要に応じて添加することができる。下限は０．０３％が良い。ただしＶの過度の添加は加工性を低下させる上、耐食性向上効果も飽和するため、上限を１．０％とする。より望ましくは、下限を０．０５％とし、上限を０．５０％とすることである。
【００３７】
Ｓｂ：０．００１〜０．３％
Ｓｂは耐食性の向上に有効であり、必要に応じて０．３質量％以下の量で添加してもよい。特に隙間腐食性の観点からＳｂ量を添加する場合、Ｓｂ量の下限を０．００１質量％とする。さらに、製造性やコストの観点からＳｂ量を０．０１質量％以上とすることが好ましい。コストの点からＳｂ量の上限は０．１質量％が好ましい。
【００３８】
Ｇａ：０．０００２〜０．１％
Ｇａは、耐食性向上や水素脆化の抑制のため、０．１質量％以下の量で添加してもよい。硫化物や水素化物の形成の観点からＧａ量の下限を０．０００２質量％とする。さらに、製造性やコストの観点からＧａ量は０．００２０質量％以上が好ましい。
【００３９】
Ｔａ：０．５０％以下
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、過度の量のＴａの添加は、常温延性の低下や靭性の低下を招くため、０．５０質量％をＴａ量の上限とする。高温強度と延性・靭性を両立させるためには、Ｔａ量は０．０５質量％以上、０．５質量％以下が好ましい。
【００４０】
Ｗ：０．５０％以下
Ｗは、高温強度の向上に有効であり、必要に応じて０．０１％以上で添加する。また、０．５０％を超えて添加すると固溶強化が大きすぎて機械的性質が低下するため、下限を０．０１％とし、上限を０．５０％とする範囲で添加する。製造コストや熱延板靭性を考慮すると、下限を０．０２％とし、上限を０．１５％とすることが望ましい。
【００４１】
Ｃｏ：０．５０％以下
Ｃｏは、耐摩耗性の向上や高温強度の向上に有効であり、必要に応じて０．０１％以上で添加する。また、０．５０％を超えて添加してもその効果は飽和し、固溶強化による機械的性質の劣化を生じるため、下限を０．０１％とし、上限を０．５０％とする範囲内で添加する。製造コストや高温強度の安定性の点から、下限を０．０５％とし、上限を０．２０％とする範囲内で添加することが望ましい。
【００４２】
Ｍｇ：０．０１％以下
Ｍｇは、製鋼工程における凝固組織の微細化に有効な元素であり、必要に応じて０．０００３％以上で添加する。また、０．０１％を超えて添加してもその効果は飽和し、Ｍｇの硫化物や酸化物に起因する耐食性の低下を生じ易くなるため、下限を０．０００３％とし、上限を０．０１％とする範囲内で添加する。製鋼工程におけるＭｇ添加はＭｇの酸化燃焼が激しく歩留まりが低くなりコストの増加が大きいことを考慮すると、下限を０．０００５％とし、上限を０．００１５％とすることが望ましい。
【００４３】
Ｃａ：０．００３０％以下
Ｃａは、製鋼工程における重要な脱硫元素であり、脱酸素効果も有するため、必要に応じて０．０００３％以上で添加する。また、０．００３０％を超えて添加してもその効果は飽和し、Ｃａの粒化物に起因する耐食性の低下や、酸化物に起因する加工性劣化を生じるため、下限を０．０００３％とし、上限を０．００３０％とする範囲内で添加する。スラグ処理等の製造性を考慮すると、下限を０．０００５％とし、上限を０．００１５％とすることが望ましい。
【００４４】
Ｚｒ：０．３０％以下
Ｚｒは、ＮｂやＴｉなどと同様に炭窒化物を形成してＣｒ炭窒化物の形成を抑制し耐食性を向上させるため、必要に応じて０．０１％以上で添加する。また、０．３０％を超えて添加してもその効果は飽和し、大型酸化物の形成により表面疵の原因にもなるため、下限を０．０１％とし、上限を０．３０％とする範囲内で添加する。Ｔｉ，Ｎｂに較べると高価な元素でありため製造コストを考慮すると、下限を０．０２％とし、上限を０．０５％とすることが望ましい。
【００４５】
ＲＥＭ（希土類元素）：０．２０％以下
ＲＥＭは、耐酸化性の向上に有効であり、必要に応じて０．００１％以上で添加する。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、下限を０．００１％とし、上限を０．２０％とする範囲内で添加する。製品の加工性や製造コストを考慮すると、下限を０．００２％とし、上限を０．０５％とすることが望ましい。なお、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、混合物であってもよい。
【００４６】
その他の成分について、本実施形態では特に規定されないが、本実施形態においては、Ｈｆ、Ｂｉ等を必要に応じて、０．００１〜０．１質量％の量で添加してもかまわない。なお、Ａｓ、Ｐｂ等の一般的に有害な元素や不純物元素の量はできるだけ低減することが好ましい。
【００４７】
本発明のステンレス鋼板は、表面の算術平均粗さＲａは特に限定されないが、Ｒａ０．４５〜５．０μｍとなるような研磨目を有することが望ましい。Ｒａが０．４５μｍ以上では特許文献２に記載の方法でも鋼板表面の耐食性の低下を防止することができず、本発明ではじめて鋼板表面の研磨による耐食性の低下を防止することができる。
【００４８】
本発明の研磨後のステンレス鋼板は、Ｓｉの組成が鋼板の０．１５〜３．０％であるにも関わらず、Ｓｉ濃度が鋼板の５％以上含有する表面層、いわゆるＳｉＯ２リッチの酸化物の表面層が形成されていることを特徴としている。前記したような表面層でのＳｉの濃化は、研磨を施す際の発熱によって表面が酸化されることによって生じる。そこで、本発明のＲａの下限を０．４５μｍとした。一方、厨房機器などの製品の外装への用途においてＲａが５．０μｍを超えるような研磨が施される例はほとんどないため、Ｒａの上限を５．０μｍとした。
【００４９】
本発明のステンレス鋼板は、表面の元素濃度をグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）で測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、Ｃ、Ｏ及びＮを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉが５％以上、Ｆｅが７５％以下含むものである。Ｓｉは酸素親和性が高いので、高温下で優先的に酸化される。そのため、表面の元素濃度をこの範囲とすることにより、表面上の赤さびの発生が抑制されて表面の審美性が損なわれることを防止することができる。また、本発明の鋼成分、特にＳｉ含有量を本発明範囲とするとともに、下記のように圧下率が０．５％以上５．０％以下の調質圧延を行うことによってはじめて、Ｒａが０．４５μｍ以上の研磨目を有する研磨を行った場合においても、表面の元素濃度をＳｉが５％以上、Ｆｅが７５％以下とすることが可能となる。
【００５０】
本発明のステンレス鋼板は、表面の明度Ｌ*値が７０以上の値をとることを特徴とする。Ｌ*が７０未満の場合、上述した表面から１０ｎｍまでの範囲におけるＳｉ濃度が５％以下となるからである。尚、本発明では、明度Ｌ*値とは、JIS Z 8729 に規定する L＊a＊b＊表色系におけるＣＩＥ明度を意味する。
【００５１】
次に、本発明に係るステンレス鋼板の製造方法について説明する。
【００５２】
上述した適正な成分組成を有する鋼を公知の方法で溶製し、連続鋳造等公知の方法でスラブとし、当該スラブを１１００〜１２００℃に再加熱後、仕上げ温度を７００〜９００℃とする熱間圧延をおこない、熱延鋼帯とする。ついで、この熱延鋼帯を８００〜１１００℃の温度で焼鈍し、酸洗し、その後冷間圧延を行ない仕上げ厚さを６．０ｍｍ以下の冷延鋼帯とする。この冷延鋼帯を、必要に応じて、コークス炉燃焼ガス雰囲気下で、例えば、９５０℃×６０秒程度の焼鈍を施し、その後、ソルト処理したのち、硝弗酸溶液への浸漬処理、または中性塩中での電解処理を施す。
【００５３】
この冷延鋼帯に、０．５％以上５．０％以下の圧下率の調質圧延をおこなうことにより、表面硬化させる。５．０％超の圧下率で圧延することは設備の能力限界及び表面疵の発生に繋がる可能性があるため適用する場合には設備面や表面疵対策を講じる必要がある。
【００５４】
一般的にステンレス鋼では熱間圧延や冷間圧延の際に、金属の結晶粒が圧延によって微細化して大きな加工硬化が生じ、それゆえ、焼鈍工程を要する。これに対して、前記調質圧延は、あくまで表面の輝度や粗さを調整する目的でおこなうために、焼鈍を行わないことが前提となり、それゆえ加工硬化がそれほど生じない範囲でのみ操業され、通常の調質圧延では圧下率は０．５％未満である。これに対して、本発明において調質圧延は、通常の調質圧延よりも大きい圧下率にて行われ、本発明においては、０．５％以上の圧下率において、Ｓｉ含有量を０．１５〜３．０％とすることと相まって、表面を硬質化する効果が認められた。調質圧延の圧下率は１％以上が望ましい。前記の設備能力や表面疵を考慮すると、上限は４％が望ましい。この硬化によって、表面を研磨する際の発熱を抑制することができる。
【００５５】
本発明における調質圧延による表面硬化は、調質圧延前の焼鈍済み冷延鋼帯の硬さ（以降Ｈｖs値とする）と圧下率に依存して変化する。例えば、Ｈｖｓが１７０である時、圧下率が０．５％、１．０％、４．０％、５．０％では、それぞれの調質圧延後の硬さ（以後Ｈｖ値とする）は１７２、１７４、１８４、１８８となる。この後に示す研磨目の付与をおこなった後の耐食性評価の結果、研磨後の耐食性を十分に得るために必要な調質圧延後のＨｖ値は１７５以上であることを知見した。望ましくは１８０以上であり、さらに望ましくは１８２以上である。尚、調質圧延後の表面硬さの上限は特に限定されないが、生産性の観点および効果が飽和することからＨｖ値の上限を１９５とすることが望ましい。
【００５６】
次に表面に意匠性として研磨目を付与するため、ステンレス鋼板の製品板または加工後の製品に対して、算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍとなる研磨をおこなう。研磨に使用する研磨ベルトに付着している砥粒のサイズは、使用によって細かくなっていく。すなわち同じベルト部位が継続して使用され、ベルトに付着した砥粒が摩耗または脱落していくと、新品の状態と比較して砥粒のサイズが細かくなっていく。一般的にこれは「目殺し」と呼ばれ、使用している研磨ベルトの実質的な番手或いは粒度番号は大きくなっていく。そのため、仕上げ時の表面粗さが０．４５〜５．０μｍの範囲内で任意のＲａとなるように研磨ベルトの番手と砥粒のサイズを、研磨ベルトの使用状態によって細かく変化させても良い。
【００５７】
さらに表面の元素濃度をＧＤ−ＯＥＳで測定した際に、表面から１０ｎｍまでの深さにおいて、ＣおよびＯを除いた元素の割合の平均質量濃度で、Ｓｉを５％以上、Ｆｅを７５％以下含む表面となるようにするため、Ｓｉ添加量を０．３〜３．０％とし、上記に規定の調質圧延をおこなって表面硬化を施すことによって、比較的粗い研磨をおこなったとしても研磨時に研削量を低減させることで、昇温を抑制し、Ｓｉを優先的に酸化させ、さらに表面のＦｅ酸化物の形成を抑制する。また、表面硬化によって研削量が低減され、さらにＳｉの優先的な酸化が生じた場合、Ｆｅ酸化物の形成が抑制されることによって、表面の明度Ｌ*値が７０以上の値をとる。
【実施例】
【００５８】
表２−１に示す成分組成を有する本発明鋼の記号Ａ１〜Ａ３４、および表２−２に示す比較鋼Ｂ１〜Ｂ１９を真空溶解炉で溶製し、鋳造して３０ｋｇの鋼塊を得、この鋼塊を１１５０℃に加熱し、１１５０〜９００℃の温度範囲で熱間圧延をおこない、板厚が３ｍｍの熱延板とした。ついで、これらの熱延板を９５０℃で焼鈍したのち冷間圧延と焼鈍を繰り返して、板厚が１．０ｍｍの冷延板とした。その後、表面のスケールを除去するために、ソルト処理したのち、硝弗酸溶液への浸漬処理、または中性塩中での電解処理を施した。この冷延板を表面硬化させるために、表３に示すように最大５．０％の圧下率で調質圧延をおこなった。【００５９】
次に表面に算術平均粗さＲａが０．４５〜５．０μｍの範囲となるような任意の砥粒サイズを有した研磨ベルトで研磨をおこなった。ＲａはＪＩＳ  Ｂ０６０１に準じて、測定長さ５ｍｍ、測定速度０．６０ｍｍ／ｓ、カットオフ波長０．８ｍｍで測定した。表３にＲａを示す。【００６０】
上記のようにして得た各種ステンレス鋼の表面を、明度測定、ＧＤ−ＯＥＳ分析、および耐食性評価をおこなった。また、各種評価は下記の要領でおこなった。【００６１】
＜ＧＤ−ＯＥＳ分析＞
サンプルを３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズに切断し、スパッタ径φ４ｍｍ、スパッタリング間隔２．５ｍｓｅｃ．、高周波法で、Ｓｐｅｃｔｒｕｍａ  Ａｎａｌｙｔｉｋ  ＧｍｂＨ製のＧＤＡ−７５０ＨＰを用いて各元素の１００ｎｍまでの深さ方向の分析をおこなった。Ｓｉ濃度は、表面から１０ｎｍまでの範囲における、軽元素Ｃ、Ｏ、Ｎを除いた元素の質量割合で算出した。【００６２】
＜明度測定＞
ＪＩＳ  Ｚ８７３０に準じて、測定面積φ１０ｍｍで、コニカミノルタ社製のＣＲ−２００ｂを用いて、ｎ数３回の平均値を算出した。数値はＬ*ａ*ｂ*表色系を用い、ＣＩＥ明度を表すＬ*を指標として用いた。Ｌ*が７０未満の場合、上述した表面から１０ｎｍまでの範囲におけるＳｉ濃度が５％以下となった。【００６３】
＜耐食性試験＞
耐食性は、上記研磨後のサンプルを用いて、ＪＩＳ  Ｚ２３７１に規定される塩水噴霧試験（ＳＳＴ）により評価した。塩水噴霧試験の条件は、５質量％の塩化ナトリウム水溶液を、温度３５℃で９６時間噴霧し続けた。【００６４】
＜耐食性評価＞
耐食性評価は表面のさび発生程度に基づいておこない、Ａ〜Ｇの７段階で評価結果を示す。耐食性評価結果は、Ａが最も良く、Ｇが最も悪い結果を示し、段階Ｃを合格下限とした。塩水噴霧試験は、５％の塩化ナトリウム水溶液を３５℃で９６時間噴霧し続けた。具体的な耐食性の評価基準を表１に示す。【００６５】
【表１】
0005837258.tif 000002
【００６６】
調質圧延の圧下率、表面のＲａ、明度測定によるＬ*値、表面から１０ｎｍの厚さの範囲のＳｉ、Ｆｅの質量濃度、および耐食性評価結果を表３に示す。【００６７】
また図１には、研磨後に表面１０ｎｍの厚さに含まれるＳｉの質量濃度（ｍａｓｓ％）と、色差計で測定するＬ*値の関係おける、塩水噴霧試験後の耐食性評価値による判定についてのグラフを示す。【００６８】
【表２−１】
0005837258.tif 000003
【００６９】
【表２−２】
0005837258.tif 000004
【００７０】
【表３】
0005837258.tif 000005
【００７１】
表２−１及び表３のＡ１〜Ａ３４は本発明例である。これらの発明例は、本発明範囲の成分を含有し、本発明で規定する表面の算術平均粗さＲａ、表面のＳｉ、Ｆｅ濃度、表面の明度Ｌ*値を具備しており、結果として研磨後に優れた表面耐食性を実現している。【００７２】
表２−２及び表３のＢ１〜Ｂ１９は比較例である。【００７３】
Ｂ１およびＢ１９はＳｉ添加量が少ないため、表面のＳｉ濃度が低く、十分にＳｉＯ2を表面に形成させることができない。さらに、硬さが小さく、研磨量が多くなることで発熱が増し、酸化を促進する。そのため、耐食性評価で劣位を示す。Ｂ２、Ｂ４はＮ添加量が多いため、粒界腐食が進展し易く、耐食性評価で劣位を示す。特にＢ２ではＣｒ添加量が少ないため、酸化皮膜中のＦｅの濃化を十分に抑制することができず、Ｂ４よりも耐食性の低下が著しい。【００７４】
Ｂ３はＣ添加量が多いため、Ｎ添加量が多い場合と同じように粒界腐食が進展し易く、耐食性評価で劣位を示す。Ｂ５はＢ２と同様にＣｒ添加量が少ないため、酸化皮膜中のＦｅの濃化を十分に抑制することができず、耐食性は劣位を示す。Ｂ６またはＢ７はＭｎまたはＳ添加量が多いため、腐食の起点となるＭｎＳを生成し易くなり、耐食性は劣位を示す。【００７５】
Ｂ８またはＢ９はＡｌまたはＴｉ添加量が多いため、非金属介在物を粗大化させ、表面疵の発生が認められたため、本発明には不適切である。Ｂ１０またはＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１８はＣｒまたはＮｂ、Ｖ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｉ添加量が多いため、加工性および製造性を低下させ、さらにコスト増となるため、本発明には不適切である。また、Ｂ１７は、Ｐ＞０．０４％にてＰを含有するために、加工性が低下し、ＳＳＴ評価も低かった。【００７６】
Ｂ１６は、調質圧延圧下率が０．５％未満であったため、表面の硬度が不十分であり、その耐食性は劣位を示す。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、厨房機器、家電製品、電子機器、器物などの製品のうち人目に触れ易い外装や日用品への使用が好適である。
【図１】
0005837258.tif 000006