(57)【要約】  質量％で、Ｃ：０．００２〜０．１０％、Ｓｉ：０．０２〜３．０％、Ｍｎ：０．０２〜２．０％、Ｐ：０．０５０％未満、Ｓ：０．０１０％未満、Ｃｒ：１２．０〜３０．０％、Ｎｉ：３０．０％超〜５０．０％未満、Ｎ：０．０００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．００２〜５．０％、Ｔｉ：３．０％超〜７．５％未満、Ｎｂ：０．５％超〜４．０％未満、Ｍｏ：０〜４．０％、Ｗ：０〜４．０％、Ｂ：０〜０．０１％、Ｃａ：０〜０．００２％、Ｍｇ：０〜０．００２％、残部が鉄及び不純物である組成を有し、結晶粒径が２０．０μｍ以上であり、断面硬度が４００ＨＶ以上であり、７００℃で４００時間保持後の硬度変化量が８０ＨＶ以下である、薄板。この薄板は、加工性及び耐熱性に優れている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００２〜０．１０％、
Ｓｉ：０．０２〜３．０％、
Ｍｎ：０．０２〜２．０％、
Ｐ  ：０．０５０％未満、
Ｓ  ：０．０１０％未満、
Ｃｒ：１２．０〜３０．０％、
Ｎｉ：３０．０％超〜５０．０％未満、
Ｎ  ：０．０００５〜０．０２０％、
Ａｌ：０．００２〜５．０％、
Ｔｉ：３．０％超〜７．５％未満、
Ｎｂ：０．５％超〜４．０％未満、
Ｍｏ：０〜４．０％、
Ｗ  ：０〜４．０％、
Ｂ  ：０〜０．０１％、
Ｃａ：０〜０．００２％、
Ｍｇ：０〜０．００２％、
残部が鉄及び不純物である組成を有し、
結晶粒径が２０．０μｍ以上であり、
断面硬度が４００ＨＶ以上であり、
７００℃で４００時間保持後の硬度変化量が８０ＨＶ以下である、薄板。
【請求項２】
前記組成が、質量％で、
Ｍｏ：０．０２〜４．０％、及び
Ｗ  ：０．０２〜４．０％
の１種以上を含有する、請求項１に記載の薄板。
【請求項３】
前記組成が、質量％で、
Ｂ  ：０．０００２〜０．０１％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００２％、及び
Ｍｇ：０．０００２〜０．００２％
の１種以上を含有する、請求項１又は２に記載の薄板。
【請求項４】
下記の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を備え、下記の（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返す、請求項１〜３に記載の薄板の製造方法。
（Ａ）所定の組成を有する鋼塊を溶製する工程、
（Ｂ）上記鋼塊に高温での加工を施して鋼板とする工程、
（Ｃ）１０３０℃以上１１００℃未満で保持する工程、
（Ｄ）９００℃から６００℃までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上の条件で冷却する工程、
（Ｅ）圧延率１０〜６０％で冷間圧延する工程、及び、
（Ｆ）圧延率１０〜６０％で調質圧延をする工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車排気ガスのシール材として用いられるガスケットには高い強度が求められる。ステンレス鋼のような金属製ガスケットは、０．１〜０．３ｍｍ程度の薄板を素材として、切断（あるいは打ち抜き）、穴あけ、張り出し、曲げ等の成形加工により所定のガスケットの形状へと加工される。【０００３】
近年、燃費効率の向上、ターボの普及等により排ガス温度は約７００℃程度に高温化しているため、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８等のＮｉ基合金が使用される場合がある。Ｎｉ基合金は耐熱性に優れるものの、Ｎｉを５０％超含有しているために合金コストが高いという問題があり、より安価なガスケット用耐熱合金が望まれている。【０００４】
一方、従来からエキマニガスケットとして用いられているオーステナイト系ステンレス鋼としてはＳＵＳ３０１等が知られている。ＳＵＳ３０１は加工誘起マルテンサイトを活用して高強度化を図る材料であるが、５００℃以上の高温にさらされた場合、材料強度の軟化代が大きい。【０００５】
一方、ステンレス鋼において耐熱性が特に優れる材料としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌを含有する金属間化合物による析出強化を利用したＳＵＨ６６０が知られている。ＳＵＨ６６０はＳＵＳ３０１に比べて高温における強度は高い。しかし、Ｎｉ基合金が使用されているような７００℃近傍の温度で使用された場合、強度の低下、いわゆる「へたり」が生じると言う問題があった。【０００６】
上記のような背景のもと、ＳＵＨ６６０に比べて耐熱性を高めた鋼種（合金）について、これまでにいくつかの検討がされている。【０００７】
特許文献１には、ＴｉとＡｌの比を規定することにより、金属間化合物種を制御し、耐熱性を高めたオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。【０００８】
特許文献２には、Ｎｉ：１０〜５０％、かつＴｉ、Ａｌ、及びＮｂの合計添加量が３．０〜７．０ｗｔ％の耐熱ステンレス鋼が開示されている。特許文献３には、IVａ族とＶａ族に含まれる元素量を規定した技術が開示されている。【０００９】
特許文献４には、ＳＵＨ６６０のコスト低減を目的に、Ｎｉ：１５〜２０％未満とし、Ｎｉ／Ｍｎ比、Ｔｉ／Ａｌ比を規定して冷間加工性と高温強度のバランスを考慮した技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−４８０５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９９５５号公報
【特許文献３】特開平７−１０９５３９号公報
【特許文献４】特開２０１２−２１１３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の技術はＳＵＨ６６０に比べて耐熱性は高いものの、前述のように７００℃での使用時のへたりが大きく、耐熱性が十分とは言えない。特許文献２及び特許文献３の技術は、耐熱性は高いものの、棒線形状への製造に関する技術であるために、これらの技術ではガスケット用の板を製造した際に、十分な耐熱性を発揮することはできなかった。また、薄板を製造した後のガスケット形状への加工性は考慮されておらず、また、加工性向上を示唆する記載は認められなかった。特許文献４の技術では、７００℃で使用した場合耐熱性が十分でないという課題があった。【００１２】
以上のように、Ｎｉ基合金より安価で、７００℃での使用に耐えうる十分な耐熱性を有し、かつ加工性が良好なステンレス鋼（合金）の薄板はこれまでに存在していなかった。本発明における「加工性」とは、冷延で製造した薄板をガスケット形状へ成形する際の成形しやすさ、すなわち割れなく成形可能であることを意味している。このような背景のもと、本発明は、鋼の成分、硬度及び製造方法を規定することにより、耐熱性と薄板としての加工性を両立する薄板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、前記課題を解決するために、耐熱性に及ぼす成分、硬度及び製造方法の影響を調査した。その結果、金属間化合物による析出強化と、熱処理及び冷間圧延の組み合わせによる転位強化を複合的に活用することにより、加工性及び耐熱性に優れた薄板を提供できることを知見した。本発明は上記の知見を基になされたものであり、その要旨は以下のとおりである。【００１４】
（１）質量％で、Ｃ：０．００２〜０．１０％、Ｓｉ：０．０２〜３．０％、Ｍｎ：０．０２〜２．０％、Ｐ：０．０５０％未満、Ｓ：０．０１０％未満、Ｃｒ：１２．０〜３０．０％、Ｎｉ：３０．０％超〜５０．０％未満、Ｎ：０．０００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．００２〜５．０％、Ｔｉ：３．０％超〜７．５％未満、Ｎｂ：０．５％超〜４．０％未満、Ｍｏ：０〜４．０％、Ｗ：０〜４．０％、Ｂ：０〜０．０１％、Ｃａ：０〜０．００２％、Ｍｇ：０〜０．００２％、残部が鉄及び不純物である組成を有し、結晶粒径が２０.０μｍ以上であり、断面硬度が４００ＨＶ以上であり、７００℃で４００時間保持後の硬度変化量が８０ＨＶ以下である、薄板。【００１５】
（２）前記組成が、質量％で、Ｍｏ：０．０２〜４．０％、及びＷ：０．０２〜４．０％の１種以上を含有する、前記（１）に記載の薄板。【００１６】
（３）前記組成が、質量％で、Ｂ：０．０００２〜０．０１％、Ｃａ：０．０００２〜０．００２％、及びＭｇ：０．０００２〜０．００２％の１種以上を含有する、前記（１）又は（２）に記載の薄板。【００１７】
（４）下記の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を備え、下記の（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返す、前記（１）〜（３）に記載の薄板の製造方法。
（Ａ）所定の組成を有する鋼塊を溶製する工程、
（Ｂ）上記鋼塊に高温での加工を施して鋼板とする工程、
（Ｃ）１０３０℃以上１１００℃未満で保持する工程、
（Ｄ）９００℃から６００℃までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上の条件で冷却する工程、
（Ｅ）圧延率１０〜６０％で冷間圧延する工程、及び、
（Ｆ）圧延率１０〜６０％で調質圧延をする工程。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鋼成分及び製造条件を規定することにより、加工性及び耐熱性に優れた薄板を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明について詳細に説明する。まず、本発明に係る薄板の成分元素の限定理由を述べる。なお、組成についての％の表記は、特に断りがない限り質量％を意味する。
【００２０】
＜Ｃ：０．００２〜０．１０％＞
Ｃは、炭化物を生成し強化相として働く。Ｃ量を過度に低減すると、製鋼段階でのコストが増加するため、その含有量は０．００２％以上とする。なお、安定的な製造性の観点からは０．００５％以上とすることが好ましい。また、Ｃの含有量が高いと、加工性の劣化、及びＣｒ炭化物析出による鋭敏化(脆化)を招く。このため、０．１０％以下とする。加工度の高い成形を行う場合には０．０３０％以下とすることが好ましく、さらに好ましくは０．０２０％以下である。
【００２１】
＜Ｓｉ：０．０２〜３．０％＞
Ｓｉは、脱酸元素として活用する場合や、耐酸化性の向上のために積極的に添加する場合がある。極低Ｓｉ化はコスト増加を招くため、その含有量は０．０２％以上とする。なお、脱酸の観点から、０．０５％以上とすることが好ましい。また多量の添加は材質硬質化による加工性低下を招くため、その含有量は３．０％以下とするのがよい。なお、加工度が厳しい場合は１．０％以下とすることが好ましい。
【００２２】
＜Ｍｎ：０．０２〜２．０％＞
ＭｎもＳｉ同様脱酸元素として活用する場合がある。Ｍｎの過度な低化はコストの増加を招くため、その含有量は０．０２％以上とする。なお、精錬コストの点から０．０５％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは０．０７％以上である。また、多量のＭｎ添加は材質硬質化を招くため、その含有量は２．０％以下とする。耐酸化性、安定製造性の観点からは１．５％以下とすることが好ましい。
【００２３】
＜Ｐ：０．０５０％未満＞
Ｐは、不純物である。原料から不純物元素として混入する場合があるが、その含有量は少ないほどよい。Ｐが大量に存在すると加工性の劣化を招くため、０．０５０％未満と制限する。なお、加工性劣化の抑制の観点から、０．０３５％以下とすることが好ましい。Ｐ含有量の下限は特に決める必要はないが、過度の低減は原料及び製鋼コストの増大に繋がるため、この点から、Ｐ含有量は０．００５％以上としてもよく、さらには０．０１０％以上としてもよい。
【００２４】
＜Ｓ：０．０１０％未満＞
Ｓは、不純物である。原料から不純物元素として混入する場合がある。熱間加工性及び耐食性を劣化させる元素であり、その含有量は少ないほどよいため、０．０１０％未満と制限する。また、その含有量が低いほど耐食性は良好であるため、好ましくは０．００３０％未満である。さらに好ましくは０．００１０％未満である。一方、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、０．０００２％以上としてもよい。
【００２５】
＜Ｃｒ：１２．０〜３０．０％＞
Ｃｒは、耐食性、耐熱性を確保する上で極めて重要な元素である。この効果を得るためには１２．０％以上含有させることが好ましい。なお、耐食性及び耐熱性の観点から、１４．０％以上とすることが好ましい。一方、多量の添加は製造時の靭性劣化を招くため、その含有量は３０．０％以下とする。なお、製造安定性を考慮した場合は２８．０％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは２６．５％以下である。
【００２６】
＜Ｎｉ：３０．０％超〜５０．０％未満＞
Ｎｉは、析出強化相である金属間化合物を生成し耐食性、耐熱性を確保する上で極めて重要な元素である。加えて後述するＴｉ、Ｎｂとの組み合わせで添加する際は薄板の加工性に大きな影響を及ぼす。Ｎｉ量が少ない場合は加工割れが発生するため、その含有量は３０．０％超が好ましい。なお、製造安定性及び耐熱性の観点から、３７．５％以上とすることが好ましい。一方、多量の添加は合金コストの増加を招くことにくわえて、薄板の加工性を低下させるため、その含有量は５０．０％未満とする。なお、製造安定性（熱間加工割れ防止）を考慮した場合は４６．０％以下とすることが好ましい。
【００２７】
＜Ｎ：０．０００５〜０．０２０％＞
Ｎは窒化物の生成により、加工性を低下する場合があるため、低い方が好ましく、その含有量は０．０２０％以下とする。加工度の厳しい場合は０．０１０％未満とすることが望ましい。ただし、過度に低減することは製鋼段階でのコスト増加を招くため、その含有量は０．０００５％以上とする。なお、安定的な製造性の観点からは０．００１０％以上とすることが好ましい。
【００２８】
＜Ａｌ：０．００２〜５．０％＞
Ａｌは、金属間化合物を構成する元素であり、耐熱性向上に寄与するため、この効果を得るためには、０．００２％以上含有させることが好ましい。脱酸元素としても活用するため、０．００５％以上とすることが好ましい。一方、多量の添加は製造時の熱間加工性を劣化させることに加えて、強化相とならない析出物を生成するため、その含有量は５．０％以下とする。製造性の安定度を考えると３．５％未満とすることが望ましい。
【００２９】
＜Ｔｉ：３．０％超〜７．５％未満＞
Ｔｉは、強化相である金属間化合物を構成する元素であり、本発明においてはＮｂと組み合わせて添加することにより耐熱性を高め、７００℃での使用に耐えうる耐熱性を確保する。この効果を得るためには３．０％超を含有させることが好ましく、より好ましくは３．５％以上であり、さらに好ましくは４．０％である。一方、多量の添加は熱間加工性の低下及び薄板製造後の成形加工性を低下させるため、その含有量は７．５％未満とする。安定製造性を考慮すると５．５％未満が好ましい。
【００３０】
＜Ｎｂ：０．５％超〜４．０％未満＞
Ｎｂは、耐熱性向上に有効な元素であり、０．５％超を含有させる。本発明においてはＴｉとの複合添加により、耐熱性を極めて高める効果がある。特に高温使用後のへたりを抑制する効果が大きい。この効果を得るためには、１．５％以上含有させることが好ましい。一方、多量の添加は熱間圧延及び冷間圧延時の割れを発生し、引張破断伸びを低下させるためその含有量は、４．０％未満とする。製造時の歩留まりを考慮すると３．０％未満が望ましい。
【００３１】
以下の元素は必須の添加元素ではないが、１種以上を選択して添加してもよい。
【００３２】
＜Ｍｏ：０〜４．０％、Ｗ：０〜４．０％＞
Ｍｏ及びＷは耐熱性向上に有効にはたらく。これら元素は添加することにより、高温で母相が強化されることに加えて析出相を高強度化するためと考えられる。この効果を得るためには、いずれの元素とも０．０２％以上含有させることが好ましい。広温度範囲での強化を目的とするためには０．５％以上添加することが好ましい。また、多量の添加は製造時の割れを誘発するため、それぞれの含有量は４．０％以下とする。好ましくは３．０％以下である。また、両元素を合わせて添加しても何ら問題は無い。
【００３３】
不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入する成分を意味する。
【００３４】
＜Ｂ：０〜０．０１％、Ｃａ：０〜０．００２％、Ｍｇ：０〜０．００２％＞
Ｂ、Ｃａ、及びＭｇは熱間加工性及び薄鋼板の成形性向上に寄与する元素である。この効果を得るためには、それぞれ０．０００２％以上含有させることが好ましい。好ましくは０．０００５％以上である。多量の添加は、熱間加工性を逆に低下させるばかりか、鋳造割れ、ノズル詰まり等が生じやすくするため、その含有量は、それぞれＢは０．０１％以下、Ｃａ、Ｍｇは０．００２％以下とする。
【００３５】
また、本発明の薄板は、下記の特性を満足する。例えば本発明における「薄板」とは、板厚が０．３ｍｍ以下であることを示す。この特性を得るためには所定の冷間圧延を実施する。この条件については後述する。また、本発明では結晶粒径が２０.０μｍ以上であることを特徴とする。結晶粒径が２０.０μｍ未満であると、７００℃にて４００時間保持後の硬度変化量が大きくなるため、これを下限とした。一方、上限は耐熱性の観点からは特に規定する必要はないが、大きすぎると冷間圧延時の割れが生じやすくなったり、ガスケット形状への加工時に割れが生じる場合があるため、１００．０μｍ以下であることが好ましい。また、この範囲を満たすことにより、冷間加工後、ガスケット形状への加工に必要な１．０％以上という伸び値を満たすことが可能となる。なおこの結晶粒径を満足するためには、熱処理温度及び冷間圧延率が重要となる。
【００３６】
＜断面硬度が４００ＨＶ以上＞
前述のようにシール材として使用する場合、高い材料強度が求められる。このため、断面硬度がビッカース硬度で４００ＨＶを下限とする。硬度（強度）は高いほどシール性は良好であり、硬度の上限は特に規定する必要はないが、硬すぎると成形加工に必要な延性が不十分となることがあるため、５５０ＨＶ以下とするのが望ましい。
【００３７】
なお、ビッカース硬度はＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠した手法で荷重４．９０３Ｎ（ＨＶ０．５）で測定する。板厚の１／４〜３／４の範囲で５点以上測定し、平均値を持って代表値とする。硬度を確保するために成分組成中で特に、ＴｉとＮｂの量を適正化する必要がある。加えて後述する冷間圧延によって硬度を調整する。一般的には冷間圧延の加工度を増加するだけで、ある程度までは、硬度を増加することは可能であるが、後述するように、７００℃保持後硬度を確保するためには、成分と製造方法を組み合わせて硬度を調整する必要がある。
【００３８】
＜７００℃にて４００時間保持後の硬度変化量が８０ＨＶ以下＞
７００℃における４００時間保持後の硬度変化量は、本発明において耐熱性を示す指標である。自動車の運転を考えた場合、高速走行時にはガス温度が高まり、ガスケットが７００℃近傍で長時間曝される。既存の技術では７００℃で使用した場合にへたりが大きく、７００℃使用後の強度（硬度）が大きく低下する。本発明では７００℃での使用時のへたりを示す指標として「７００℃で４００時間保持したときの硬度変化量」を用いた。保持時間を４００時間に限定した理由は、７００℃で保持した場合の硬度低下は、特に２００〜３００時間経過後に硬度が変化する場合があるためであり、４００時間経過後は、変化量が小さくなり時間の経過とともに硬度が徐々に低下する傾向にあるためである。本発明鋼の場合、変化量が８０ＨＶを超えるのは、化学成分や調質圧延率などにもよるが、おおよそ１０００〜１５００時間経過以降となる。また、同一の組成であっても、後述するように、本発明が規定する熱処理条件、冷間圧延条件および調質圧延条件を満足しない場合、７００℃で保持している際に急激に硬度が上昇したり低下する場合がある。そのために、７００℃、４００時間の条件を選択した。
【００３９】
たとえば、ＳＵＳ３０１冷延材では硬度が４００ＨＶ以上あるが、７００℃で４００時間保持した後の室温硬度は２００ＨＶを下回る。すなわち硬度変化量は２００ＨＶ以上である。本発明の合金薄板においては、７００℃で４００時間保持後の硬度変化量を８０ＨＶ以下とする。８０ＨＶ超であると走行時の強度低下が大きくなり、部材の変形による燃費低下、異音の発生等につながる。硬度変化量は小さい方がへたりが小さいことを示すため、５０ＨＶ以下が好ましい。
【００４０】
また、本発明においては析出強化が生じるため、成分系によっては７００℃保持中の析出により、４００時間保持後に硬度が上昇する場合がある。その際は、断面硬度から７００℃、４００時間保持後の断面硬度を引いた値である硬度変化量がマイナスの値を取ることになるが、前述のように８０ＨＶ以下であれば問題ない。なお、硬度はＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠した手法で荷重４．９０３Ｎ（ＨＶ０．５）で測定し、板厚の１／４〜３／４の範囲で５点以上測定し、平均値を持って代表値とする。
【００４１】
このように初期強度、結晶粒径といった金属組織及び組成を規定することで、７００℃使用時のへたりを抑制することができる。へたりは組織軟化（金属組織変化）に起因しているため、へたり速度が小さいことは７００℃で保持したときの金属組織変化が少ないことを示している。本発明者らが本発明の範囲の薄板に種々の熱履歴を加えた後に硬度を測定し、さらに７００℃で４００時間の保持後の硬度との差を調べたところ、いずれも８０ＨＶ以下であることを確認している。すなわち、実際に使用されている材料（前の熱履歴が不明の材料を含む。）に７００℃で４００時間の熱処理を実施し、前後の硬度変化量が８０ＨＶ以下であれば、本発明の特性を満足することになる。
【００４２】
へたりを抑制する金属組織としては、析出物の硬度、量、粗大化しやすさ、母相との格子不整合度、さらには密度等が重要な制御因子である。金属間化合物を構成する元素（Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｎｉ）の添加量、及び熱処理条件、冷間圧延条件、および調質圧延条件が析出物の硬度や析出量、粗大化しやすさに影響を及ぼす。最終の冷間圧延前の熱処理工程によって強化に寄与する析出物を十分に固溶させることが重要であり、その後の冷却速度を規定することで冷間圧延前の析出を抑制し、最終の調質圧延（冷間圧延）により導入されるひずみが析出サイト数（析出密度）及び金属中の各原子の拡散速度（粗大化しやすさ）に影響を及ぼすと考えられる。
【００４３】
つぎに、本発明の薄板の製造方法について説明する。
【００４４】
本発明の薄板は、下記の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を備え、下記の（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返し、製造される。
【００４５】
（Ａ）所定の組成を有する鋼塊を溶製する工程
まず、鋳造により、所定の成分組成を有する鋼塊を溶製する。鋳造は連続鋳造、及びインゴット鋳造のいずれでもよい。
【００４６】
（Ｂ）上記鋼塊に高温での加工を施して鋼板とする工程
得られた鋼塊を、熱間鍛造、熱間圧延等の高温での加工により熱延板とする。次工程の冷間圧延を容易に行うために、高温での加工の前に、固溶化熱処理を施してもよい。
【００４７】
（Ｃ）１０３０℃以上１１００℃未満で保持する工程
温度が１０３０℃未満であると、金属間化合物が固溶せずに多量に残存し、中間焼鈍の場合冷間割れが生じやすくなる。一方、最終焼鈍の場合、調質圧延時の割れや冷間圧延後の延性（破断伸び）が低下してガスケット形状に成形加工できなくなったり、７００℃で保持した際の硬度低下が早期に生じやすくなる。これは、熱処理温度が低いために未固溶析出物が残存し、７００℃保持時に未固溶析出物を核として析出物の粗大化が促進するためと考えられる。前述のように２００〜３００時間経過したときに急激に硬度の上昇や低下が生じる場合があるのは、このためと推察される。一方、到達温度が高すぎると結晶粒径が粗大化し、その後の冷間圧延によっても十分な硬度が得られないため、１１００℃未満とする。材質安定化のためには１０８０℃未満が好ましい。この温度における長時間の保持は結晶粒粗大化が生じるために好ましくないが、材質安定化のためにある程度の保持を実施してもよい。但し、保持時間は３００ｓ以下とするのが好ましい。
【００４８】
（Ｄ）９００℃から６００℃までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上の条件で冷却する工程
上記の（Ｃ）までの工程を施した冷延板を、９００℃から６００℃の平均冷却速度を３０℃／ｓ以上の条件で冷却する。冷却速度が遅い場合、冷却途中に析出が生じて、冷間圧延後に十分な加工性が得られないため、冷却速度を大きくする必要がある。特に強度に影響する析出が生じやすい温度は９００℃から６００℃であるため、この温度域における平均冷却速度を３０℃／ｓ以上とする。平均冷却速度がこれより小さい場合、冷却途中に析出が生じて高強度化する。この温度域に限定した理由は、強化に寄与する析出物が析出しやすいためである。前述の熱処理（Ｃ）において固溶した析出物を析出させることなく次工程に持って行くために、この温度域の冷却速度の確保が必要となる。平均冷却速度とは、９００℃と６００℃の温度差（３００℃）を９００℃から６００℃に達するまでの時間で除した値である。平均冷却速度の上限値は特に決める必要はないが、現状の設備能力を考慮すると２００℃／ｓを超える特殊な冷却装置（機能）が必要となるため、現実的でない。冷却の方法は、冷却速度を満足すれば問題ないが、現有設備を考慮すると空気、Ａｒ等の気体やミスト、水などを強制的に吹き付ける方法が望ましい。
【００４９】
（Ｅ）圧延率１０〜６０％で冷間圧延する工程
上記の熱処理及び冷却に続いて、さらに、圧延率１０〜６０％の冷間圧延を施し、最終焼鈍後に行われる調質圧延率を考慮した板厚に仕上げる。圧延率が１０％未満だと生産性が悪化したり、異常粒成長を招きやすくなる。また、６０％を超える冷延率の場合、圧延材が硬質となり割れを発生しやすくなる。
【００５０】
（Ｆ）圧延率１０〜６０％で調質圧延をする工程
調質圧延工程は、転位密度を増加させて材料の高硬度化を確保するために必要である。加えて、冷間圧延により歪を導入した上で合金薄板を使用することで、使用時の金属間化合物の析出密度が高まる。すなわち、冷間圧延は初期強度の上昇と使用時の高強度化（効率的な析出強化）の両立を図ることができる。冷間圧延率が１０％未満では、初期強度が低く、シール性が劣る。また、冷間圧延率が６０％を超える場合、結晶粒径が小さくなり、このため７００℃保持後の硬度低下が大きくなる。また材料強度が高くなり、加工性（延性）が低下し、ガスケット加工時に割れを生じやすくなるため、６０％を上限とする、好ましい冷間圧延の圧下率は２０％以上５５％以下である。
【００５１】
下記（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返し、最終的に（Ｆ）の工程後板厚０．３ｍｍ以下の薄板を製造する。（Ｃ）〜（Ｅ）の工程が２回未満であると保持時の硬度上昇や低下が顕著となるため、２回以上としている。
【００５２】
本発明は、組成、及び製造条件を規定することで、薄板の強度（硬度）及び加工性を特定の範囲に制御する技術である。Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ等は金属間化合物を構成し、これらの添加量が多い場合に耐熱性が向上することは従来から知られている。一方、本発明のようなＴｉ、Ｎｂ、Ａｌ量範囲においてガスケットといった用途における薄板の加工性を確保することや使用時の硬度低下を防止するには、最適なＮｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌの範囲が存在することは新たな知見である。
【００５３】
上記（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返すことにより良好な耐熱性が得られる原因は詳細には分かっていないが、下記のように推測している。本発明における耐熱性は前述のごとく、使用中においての析出物による強化が主であると考えられる。析出物が粗大化して析出密度が低下した場合には、強化量は低下する。前述の（Ｃ）〜（Ｅ）の工程は強化に寄与する析出物を一旦固溶させ、冷却中に再析出させないことを意図している。しかし、熱間圧延後に析出した粗大な析出物は、短時間の固溶では十分に固溶できなく、一方で長時間の固溶を行えば結晶粒が著しく粗大となる。そのために、２回以上の冷間圧延−焼鈍−冷却を繰り返すことによって、析出物を十分に固溶できると推測される。調質圧延（冷間圧延）は材料強度を増加することに加えて、７００℃保持時の析出核として冷間圧延で導入された転位を活用することで析出の分散化を図っている。
【実施例】
【００５４】
実施例により本発明の効果を説明するが、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。【００５５】
実施例では、下記の工程で試料を作成した。
（Ａ）表１の成分組成（質量％）を有する３０ｋｇ鋼塊を溶製した。
（Ｂ）得られた鋼塊を、鍛造、熱間圧延により板厚５．０ｍｍの熱延板とした。
（Ｃ）所定の温度で保持を行った。
（Ｄ）９００℃〜６００℃までの冷却速度を所定の冷却速度で冷却した。
（Ｅ）所定の圧延率で冷間圧延を行った。
（Ｆ）所定の圧延率で調質圧延を行った。【００５６】
【表１】
2017006843.tif 000002
【００５７】
実施例中では（Ｃ）〜（Ｅ）において、熱処理温度、冷却速度、圧延率（１０〜６０％）を変化させ、本発明例では本発明で規定する条件で２回以上繰り返した。その後、目的とする板厚にするために冷間圧延率を調整し、最終製品厚である０．２０ｍｍの薄板に調質圧延で仕上げた。得られた薄板を用いて、断面硬度、引張伸び、及び耐熱性の評価を行った。本発明は実際に使用（高温に保持）された後の材料においても硬度変化は満足すると考えられるため、一部の試験片については７００℃保持の前に実際の使用環境における熱履歴を模擬した前熱処理を実施した。【００５８】
断面硬度は、室温で、断面の板厚中心部におけるビッカース硬度（ＨＶ０．５）をＪＩＳ  Ｚ  ２２４４準拠の方法にて測定した。５回測定した平均値を用いた。【００５９】
断面組織より結晶粒径を算出した。結晶粒径の測定方法は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に準拠した。【００６０】
引張伸びは、ＪＩＳ１３号Ｂ引張試験片を用いてＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した方法で測定した。引張試験における伸び値が１．０％以上の場合に、ガスケット形状への成形加工が可能となるため、１．０％以上の伸び値を持つものを成形性の合格レベルとした。【００６１】
耐熱性は、７００℃にて４００時間保持した後の断面硬度をもって判断した。上述したのと同様に、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４準拠の方法で５回測定した平均値（ＨＶ０．５）を用いた。【００６２】
製造条件、及び評価結果を表２、表３に示す。【００６３】
【表２】
2017006843.tif 000003
【００６４】
【表３】
2017006843.tif 000004
【００６５】
表２、表３からわかるように、本発明の組成から外れる組成の鋼種を用いて得られた合金薄板、及び本発明の製造方法の製造条件から外れる製造条件に基づいて製造された合金薄板は、断面硬度、引張伸び、耐熱性のいずれかが所定の特性を満たさなかった。比較例では、その後の冷間圧延で板厚のばらつき、割れが生じた。また、最終熱処理条件を満たさない例では、ガスケット成形時に割れが生じた。一方、本発明の範囲の技術では、前熱処理条件によらず、良好な特性が得られた。【００６６】
鋼種Ｎｏ．１５，１６は特許文献３を満足する組成であるが、本発明のような製法及び組織を満足しない場合は良好な特性を発揮しない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、加工性及び耐熱性に優れた薄板を得ることができ、あらゆる産業分野で利用することができる。本発明の薄板は、自動車排気系のシール材として用いられるガスケットに加えて高温で用いられる部材への適用が考えられる。
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月3日(2017.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００２〜０．１０％、
Ｓｉ：０．０２〜３．０％、
Ｍｎ：０．０２〜２．０％、
Ｐ  ：０．０５０％未満、
Ｓ  ：０．０１０％未満、
Ｃｒ：１２．０〜３０．０％、
Ｎｉ：３０．０％超〜５０．０％未満、
Ｎ  ：０．０００５〜０．０２０％、
Ａｌ：０．００２〜５．０％、
Ｔｉ：３．０％超〜７．５％未満、
Ｎｂ：０．５％超〜４．０％未満、
Ｍｏ：０〜４．０％、
Ｗ  ：０〜４．０％、
Ｂ  ：０〜０．０１％、
Ｃａ：０〜０．００２％、
Ｍｇ：０〜０．００２％、
残部が鉄及び不純物である組成を有し、
結晶粒径が２０．０μｍ以上であり、
板厚の１／４〜３／４の範囲における断面硬度が４００ＨＶ以上であり、
前記断面硬度の７００℃で４００時間保持前後の硬度変化量が８０ＨＶ以下である、薄板。
【請求項２】
前記組成が、質量％で、
Ｍｏ：０．０２〜４．０％、及び
Ｗ  ：０．０２〜４．０％
の１種以上を含有する、請求項１に記載の薄板。
【請求項３】
前記組成が、質量％で、
Ｂ  ：０．０００２〜０．０１％、
Ｃａ：０．０００２〜０．００２％、及び
Ｍｇ：０．０００２〜０．００２％
の１種以上を含有する、請求項１又は２に記載の薄板。
【請求項４】
下記の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を備え、下記の（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返す、請求項１から３までのいずれかに記載の薄板の製造方法。
（Ａ）所定の組成を有する鋼塊を溶製する工程、
（Ｂ）上記鋼塊に高温での加工を施して鋼板とする工程、
（Ｃ）１０３０℃以上１１００℃未満で保持する工程、
（Ｄ）９００℃から６００℃までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上の条件で冷却する工程、
（Ｅ）圧延率１０〜６０％で冷間圧延する工程、及び、
（Ｆ）圧延率１０〜６０％で調質圧延をする工程。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
（１）質量％で、Ｃ：０．００２〜０．１０％、Ｓｉ：０．０２〜３．０％、Ｍｎ：０．０２〜２．０％、Ｐ：０．０５０％未満、Ｓ：０．０１０％未満、Ｃｒ：１２．０〜３０．０％、Ｎｉ：３０．０％超〜５０．０％未満、Ｎ：０．０００５〜０．０２０％、Ａｌ：０．００２〜５．０％、Ｔｉ：３．０％超〜７．５％未満、Ｎｂ：０．５％超〜４．０％未満、Ｍｏ：０〜４．０％、Ｗ：０〜４．０％、Ｂ：０〜０．０１％、Ｃａ：０〜０．００２％、Ｍｇ：０〜０．００２％、残部が鉄及び不純物である組成を有し、結晶粒径が２０.０μｍ以上であり、板厚の１／４〜３／４の範囲における断面硬度が４００ＨＶ以上であり、前記断面硬度の７００℃で４００時間保持前後の硬度変化量が８０ＨＶ以下である、薄板。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（４）下記の（Ａ）〜（Ｆ）の工程を備え、下記の（Ｃ）〜（Ｅ）の工程を続けて２回以上繰り返す、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の薄板の製造方法。
（Ａ）所定の組成を有する鋼塊を溶製する工程、
（Ｂ）上記鋼塊に高温での加工を施して鋼板とする工程、
（Ｃ）１０３０℃以上１１００℃未満で保持する工程、
（Ｄ）９００℃から６００℃までの平均冷却速度が３０℃／ｓ以上の条件で冷却する工程、
（Ｅ）圧延率１０〜６０％で冷間圧延する工程、及び、
（Ｆ）圧延率１０〜６０％で調質圧延をする工程。
【国際調査報告】
2017006843.tif 000005
2017006843.tif 000006
2017006843.tif 000007