(57)【要約】【課題】プレス成形時の加工性が向上し、かつ、プレス成形後の熱処理による寸法変化が小さいステンレス鋼を実現する。【解決手段】オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式（１）で算出されるＭｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であり、下記式（２）で算出される体積変化指標値が１４．５以下である。  Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ      …（１）  指標値＝Ｃｒ＋６（Ｓｉ＋Ａｌ）＋２Ｍｏ−０．５Ｎｉ−Ｃｕ      …（２）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０２５質量％以下、Ｓｉ：１．００質量％以下、Ｍｎ：０．３０質量％以上かつ３．５０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０１５質量％以下、Ｎｉ：７．００質量％以上かつ１２．００質量％以下、Ｃｒ：１６．００質量％以上かつ２０．００質量％以下、Ｃｕ：３．５０質量％以下、Ｎ：０．０２５質量％以下、Ａｌ：０．１質量％以下、残部が不可避的不純物を除きＦｅであるオーステナイト系ステンレス鋼であって、
（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、
下記式（１）で算出されるＭｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であり、
下記式（２）で算出され、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態時の体積変化の程度を予測する指標である体積変化指標値が１４．５以下である、オーステナイト系ステンレス鋼。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ      …（１）
体積変化指標値＝Ｃｒ＋６（Ｓｉ＋Ａｌ）＋２Ｍｏ−０．５Ｎｉ−Ｃｕ      …（２）
【請求項２】
Ｍｏ：１．０質量％以下、Ｖ：０．５０質量％以下、Ｂ：０．０００１質量％以上かつ０．０１質量％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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、オーステナイト系ステンレス鋼（以下、ステンレス鋼と称する）をプレス成形することにより、各種のプレス成形品が製造されている。ここで、ステンレス鋼をプレス成形する際には、種々の問題が生じる。例えば、代表的なステンレス鋼であるＳＵＳ３０４では、プレス成形時の歪みによりステンレス鋼中のオーステナイト相の少なくとも一部がマルテンサイト相に変態（以下、マルテンサイト変態と称する）する。マルテンサイト変態によりステンレス鋼の加工硬化が進行すると、プレス成形品に加工欠陥、例えば割れが生じる虞がある。この問題を解決すべく、例えば特許文献１には、プレス成形品の加工欠陥を低減し得るステンレス鋼が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９１２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレス成形品の使用目的によっては、ステンレス鋼をプレス成形した後、歪み除去、ろう付けまたは拡散接合などを目的として熱処理が行われる場合がある。この熱処理により、ステンレス鋼中のマルテンサイト相の少なくとも一部がオーステナイト相に変態（以下、オーステナイト変態と称する）し、ステンレス鋼の体積が減少する。
【０００５】
ここで、特許文献１に開示されたステンレス鋼については、上記熱処理が行われた場合に体積が減少することへの対策が必ずしも十分ではない。したがって、特許文献１に開示されたステンレス鋼では、プレス成形後に熱処理を行うことによりプレス成形品を製造した場合、プレス成形品の寸法が所望の寸法よりも許容範囲を超えて小さくなり、プレス成形品の寸法精度が低下する虞がある。
【０００６】
本発明の一態様は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレス成形時の加工性を向上させつつ、プレス成形後に熱処理が施された場合に生じる寸法変化が小さいステンレス鋼等を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃ：０．０２５質量％以下、Ｓｉ：１．００質量％以下、Ｍｎ：０．３０質量％以上かつ３．５０質量％以下、Ｐ：０．０４質量％以下、Ｓ：０．０１５質量％以下、Ｎｉ：７．００質量％以上かつ１２．００質量％以下、Ｃｒ：１６．００質量％以上かつ２０．００質量％以下、Ｃｕ：３．５０質量％以下、Ｎ：０．０２５質量％以下、Ａｌ：０．１質量％以下、残部が不可避的不純物を除きＦｅであるオーステナイト系ステンレス鋼であって、（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、下記式（１）で算出されるＭｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であり、下記式（２）で算出され、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態時の体積変化の程度を予測する指標である体積変化指標値が１４．５以下である。
【０００８】
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ      …（１）
体積変化指標値＝Ｃｒ＋６（Ｓｉ＋Ａｌ）＋２Ｍｏ−０．５Ｎｉ−Ｃｕ      …（２）
上記の構成によれば、Ｍｄ３０の値が−２０以下であるので、ステンレス鋼のプレス成形時にオーステナイト相から変態するマルテンサイト相の量を低減することができる。したがって、プレス成形後のステンレス鋼に対して熱処理を施した場合に、マルテンサイト相から変態するオーステナイト相の量を低減することができる。
【０００９】
ここで、マルテンサイト相の結晶構造は体心立方格子（ｂｃｃ）であり、オーステナイト相の結晶構造は面心立方格子（ｆｃｃ）である。一般的に、ｂｃｃよりもｆｃｃの方が原子の充填率が高いので、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態は、ステンレス鋼の体積減少の原因となる。したがって、Ｍｄ３０の値を−２０以下とし、熱処理時にマルテンサイト相から変態するオーステナイト相の量を低減することにより、プレス成形体の寸法変化を小さくすることができる。ひいては、熱処理が施されたプレス成形品の寸法精度を向上させることができる。
【００１０】
また、Ｍｄ３０の値が−６０以上であるので、ステンレス鋼のプレス成形時にマルテンサイト変態を生じさせることができる。一般的に、マルテンサイト変態によってステンレス鋼のプレス成形時の加工性は向上する。したがって、Ｍｄ３０の値を−６０以上とすることにより、ステンレス鋼のプレス成形時の加工性を向上させることができる。
【００１１】
また、式（２）で算出される体積変化指標値は１４．５以下である。ここで、本発明者らの鋭意検討により、式（２）で算出される体積変化指標値は、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態時の体積変化の程度を予測する指標となることが見出された。体積変化指標値が低い程、オーステナイト変態時の体積変化率が低下する。そのため、熱処理によりステンレス鋼の一部がマルテンサイト相からオーステナイト相へ変態する場合であっても、体積変化指標値が１４．５以下になるようにステンレス鋼の合金成分を調整することにより、ステンレス鋼の体積変化を低減することができる。したがって、プレス成形後のステンレス鋼に対して熱処理を施した場合に生じるステンレス鋼の寸法変化を小さくし、熱処理が施されたプレス成形品の寸法精度をより確実に向上させることができる。
【００１２】
更に、（Ｃ＋Ｎ）の値が０．０３５質量％以下である。ここで、ＣおよびＮはいずれもステンレス鋼の強度を高めてプレス成形性を低下させるとともに、固溶強化作用が強いので、プレス成形後の時期割れを生じやすくする。したがって、ＣおよびＮの個々の値のみならずそれらの合計値についても所定値以下に設定することにより、上記合金成分の個々の値のみが所定値以下に設定されている場合に比べて、ステンレス鋼のプレス成形時の加工性をより向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｍｏ：１．０質量％以下、Ｖ：０．５０質量％以下、Ｂ：０．０００１質量％以上かつ０．０１質量％以下である。上記の構成によれば、Ｍｏ：１．０質量％以下なので、ステンレス鋼のプレス成形品の熱処理による寸法変化を更に低減し、プレス成形品の寸法精度をさらに向上することができる。また、Ｖ：０．５０質量％以下なので、フェライト相の生成を抑制し、オーステナイト相を安定化するとともに、ステンレス鋼の原料コストを低下させることができる。更に、Ｂ：０．０００１質量％以上なので、ステンレス鋼の熱間加工性を改善するとともに、熱間圧延時の亀裂を低減することができる。そして、Ｂ：０．０１質量％以下なので、Ｃｒ２Ｂの析出を低減し、ステンレス鋼の耐食性を維持することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼から、プレス成形により、オーステナイト系ステンレス鋼に対するマルテンサイト相の体積比が５０％以下であるプレス成形品を製造することができる。上記のプレス成形品によれば、マルテンサイト相の体積比が５０％以下であるので、プレス成形体の熱処理による寸法変化をより確実に低減でき、ひいてはプレス成形品の寸法精度をより確実に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、プレス成形時の加工性を向上させつつ、プレス成形後に熱処理が施された場合に生じる寸法変化が小さいステンレス鋼等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼から、プレス成形によりプレス成形品を製造する方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼（以下、ステンレス鋼）は、各合金元素の含有率が規定されており、（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、Ｍｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であり、体積変化指標値が１４．５以下である。
【００１８】
〔Ｍｄ３０の値〕
下記式（１）で算出されるＭｄ３０は、真歪み０．３の引張変形でオーステナイト相の５０％がマルテンサイト変態する温度として定義される。Ｍｄ３０の値が高い程、オーステナイト相が不安定であることを表す。
【００１９】
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ−１８．５Ｍｏ      …（１）
ここで、マルテンサイト相の結晶構造は体心立方格子（ｂｃｃ）であり、オーステナイト相の結晶構造は面心立方格子（ｆｃｃ）である。一般的に、単一の元素からなる結晶構造の場合、ｂｃｃの原子の充填率は６８％であり、ｆｃｃの原子の充填率は７４％であることが知られている。つまり、単一の元素からなる結晶構造の場合、ｂｃｃよりもｆｃｃの方が原子の充填率が高い。
【００２０】
上記原子の充填率の一般論は、複数の元素からなる結晶構造についても当てはまる。複数の元素からなる結晶構造の場合でも、ｂｃｃよりもｆｃｃの方が原子の充填率が高い。したがって、複数の元素を含む合金であるステンレス鋼についても、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態により原子の充填率が高くなり、ステンレス鋼の密度が増大するので、単位質量当たりのステンレス鋼の体積が減少する。したがって、プレス成形後の熱処理において、オーステナイト相へ変態するマルテンサイト相の量が多い場合、熱処理での寸法変化が大きくなる。
【００２１】
Ｍｄ３０の値が−２０よりも高い場合、プレス成形により生じるマルテンサイト相の比率が高くなる。プレス成形後のマルテンサイト相の比率が高いと、その後の熱処理により、オーステナイト相に変態するマルテンサイト相の量が増加する。そのため、プレス成形体の熱処理による寸法変化が大きくなり、プレス成形品の寸法精度が低下する。したがって、Ｍｄ３０の値は−２０以下に設定される。なお、プレス成形体は、ステンレス鋼をプレス成形することにより生成され、かつ、熱処理が施される前の状態の構造体である。したがって、熱処理が施されない場合、プレス成形体が最終製品としてのプレス成形品となる。
【００２２】
一方、Ｍｄ３０の値が−６０よりも低い場合、オーステナイト相が必要以上に安定化されるので、プレス成形によるマルテンサイト変態が起こり難い。そのため、ＴＲＩＰ（Transformation Induced Plasticity）現象が生じ難く、プレス成形時の加工性（以下、プレス成形性と称する）、特に張出加工時の加工性が低下する。したがって、Ｍｄ３０の値は−６０以上に設定される。
【００２３】
〔体積変化指標値〕
本発明者らの鋭意検討によると、マルテンサイト相の比率が同等であっても、熱処理による寸法変化が異なるケースがあった。本発明者らは、合金成分の各元素が、オーステナイト相およびマルテンサイト相の格子定数に影響を与えることが、熱処理による寸法変化に影響している可能性があると推測した。
【００２４】
そして、本発明者らの鋭意検討により、下記式（２）で算出される体積変化指標値が、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態時の体積変化の程度を予測する指標となることが見出された。
【００２５】
体積変化指標値＝Ｃｒ＋６（Ｓｉ＋Ａｌ）＋２Ｍｏ−０．５Ｎｉ−Ｃｕ      …（２）
ここで、体積変化指標値は、Ｆｅのマルテンサイト相およびオーステナイト相の格子定数を基準として、各元素がマルテンサイト相およびオーステナイト相の格子定数に与える影響に基づいて規定したものである。
【００２６】
具体的には、まず、Ｃｒ：１８質量％、Ｎｉ：８質量％、Ｃ：０．０６質量％、残部が不可避的不純物を除きＦｅであるステンレス鋼をベース組成とし、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＣｕの含有率を変化させた組成の複数種のステンレス鋼を用意する。次に、これらのステンレス鋼について、オーステナイト相が１００％である状態の１ｇあたりの体積Ｖ１００およびオーステナイト相とマルテンサイト相との体積比が５０％：５０％である状態の１ｇあたりの体積Ｖ５０を求める。なお、オーステナイト相とマルテンサイト相との体積比が５０％：５０％である状態のステンレス鋼は、温度および歪みを調整して加工することにより、作製することができる。そして、各元素の含有率がＶ１００とＶ５０との間の比率に及ぼす影響に基づいて、上記式（２）を算出することができる。
【００２７】
体積変化指標値が高い程、ステンレス鋼のプレス成形体の熱処理による寸法変化が大きくなり、結果としてプレス成形品の寸法精度が低下する。そのため、体積変化指標値は１４．５以下に設定される。
【００２８】
〔合金成分〕
本発明は、例えば以下に掲げる成分を含むステンレス鋼に適用されるが、本発明はこれに限定されない。本発明の一実施形態に係るステンレス鋼は、以下の合金成分の他に、各種の合金成分を含むことができる。なお、本明細書において、ステンレス鋼に対する各合金元素の含有率を、単に含有率と称し、単位：質量％で表す。
【００２９】
＜ＣおよびＮ＞
ＣおよびＮはいずれもオーステナイト生成元素であり、オーステナイト相を得るために必要である。しかし、ＣおよびＮはステンレス鋼の強度を高めてプレス成形性を低下させるとともに、固溶強化作用が強いので、プレス成形後の時期割れを生じやすくする。そのため、ＣおよびＮの含有率はそれぞれ０．０２５質量％以下であり、ＣおよびＮの含有率の合計（Ｃ＋Ｎ）は、０．０３５質量％以下である。
【００３０】
＜Ｃｒ＞
Ｃｒは耐食性を高めるために必要であり、Ｃｒの含有率は１６質量％以上に設定される。しかし、Ｃｒが過剰に添加されると、熱処理によるオーステナイト変態時の体積変化が大きくなる。そのため、Ｃｒの含有率は２０．０質量％以下であり、好ましくは１８．５質量％以下である。
【００３１】
＜Ｓｉ＞
Ｓｉは脱酸材として用いるために有効である。しかし、Ｓｉが過剰に添加されると、加工硬化を大きくしてプレス成形性を低下させることに加え、Ｃｒと同様に、熱処理によるオーステナイト変態時の体積変化が大きくなる。そのため、Ｓｉの含有率は１．００質量％以下であり、好ましくは０．７０質量％以下である。
【００３２】
＜Ｍｎ＞
Ｍｎはオーステナイト安定化元素であり、オーステナイト相を得るために有効である。である。しかし、Ｍｎが過剰に添加されると、製鋼時に耐火物の損傷を促進させ、加工割れの起点となるＭｎ系介在物を増加させる。そのため、Ｍｎの含有率は０．３０質量％以上かつ３．５０質量％以下である。
【００３３】
＜Ａｌ＞
Ａｌは脱酸材として用いるために必要である。しかし、Ａｌが過剰に添加されると、加工硬化を大きくしてプレス成形性を低下させることに加え、Ｃｒと同様に、熱処理によるオーステナイト変態時の体積変化が大きくなる。さらに、Ａｌがアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）として存在する場合には、アルミナがプレス成形時の割れ起点となる。そのため、Ａｌの含有率は０．１質量％以下である。
【００３４】
＜Ｎｉ＞
Ｎｉはオーステナイト生成元素であり、オーステナイト相を得るために必要である。さらにＮｉは、熱処理によるオーステナイト変態時の体積変化を低減するためにも有効である。そのため、Ｎｉの含有率は７．００質量％以上に設定される。ただしＮｉが過剰に添加されると、オーステナイト相が必要以上に安定化され、成形性の低下を招く。そのため、Ｎｉの含有率は１２．００質量％以下であり、例えばステンレス鋼のコストを低下させるため、好ましくは９．００質量％以下である。
【００３５】
＜Ｃｕ＞
Ｃｕはオーステナイト生成元素であり、オーステナイト相を得るために有効である。また、Ｃｕはオーステナイト相の加工硬化を低減するので、成形性を向上させる作用も有する。さらにＣｕは、熱処理によるオーステナイト変態時の体積変化を低減するためにも有効である。そのため、Ｃｕの含有率は１．００質量％以上に設定されることが好ましい。ただしＣｕが過剰に添加されると、スラブの中心に融点の低いＣｕＭｎ相が生じ、熱間加工性を低下させる。そのため、Ｃｕの含有率は３．５０質量％以下である。
【００３６】
＜Ｍｏ＞
Ｍｏは耐食性を得るために有効であり、必要に応じて添加することができる。ただし、Ｍｏが過剰に添加されると、熱処理によるオーステナイト変態時の体積変化が大きくなる。そのため、Ｍｏの含有率は１．００質量％以下である。Ｍｏの含有率が１．００質量％以下である場合、ステンレス鋼のプレス成形品の熱処理による寸法変化を更に低減し、プレス成形品の寸法精度をさらに向上することができる。
【００３７】
＜ＰおよびＳ＞
Ｐは耐食性を低下させる。そのため、Ｐの含有率は０．０４質量％以下であることが好ましい。また、Ｓも耐食性を低下させる。そのため、Ｓの含有率は０．０１５質量％以下であり、より好ましくは０．００３質量％以下である。
【００３８】
＜Ｖ＞
Ｖは耐食性を高めるために有効である。しかし、Ｖはフェライト生成元素であり、高価な原料である。したがって、フェライト相の生成を抑制し、オーステナイト相を安定化するとともに、ステンレス鋼の原料コストを低下させるために、Ｖの含有率は０．５０質量％以下であることが好ましい。
【００３９】
＜Ｂ＞
Ｂは、熱間加工性を改善し、熱間圧延時の亀裂を低減するために必要に応じて添加してよい。Ｂの含有率は、例えば０．０００１質量％以上であることが好ましい。ただし、Ｂが過剰に添加されると、Ｃｒ２Ｂとして析出し、耐食性を低下させる。そのため、Ｂの含有率は０．０１質量％以下であることが好ましい。
【００４０】
〔ステンレス鋼帯の製造方法〕
本発明の一実施形態に係るステンレス鋼は、ステンレス鋼の一般的な製造方法、例えば溶製によって製造することができる。また、本発明の一実施形態に係るステンレス鋼からステンレス鋼帯を製造する場合にも、ステンレス鋼帯の一般的な製造方法を用いることができる。
【００４１】
以下に、本発明の一実施形態に係るステンレス鋼からステンレス鋼帯を製造する方法の一例を説明する。まず連続鋳造によって製造したスラブを１１００℃以上かつ１３００℃以下で加熱した後、熱間圧延を施して熱延鋼帯とする。次に、熱延鋼帯を、必要に応じて焼鈍した後、酸洗する。焼鈍を施す場合は、熱延鋼帯を約９００℃以上かつ１１５０℃以下で加熱することが好ましいが、焼鈍温度はこの範囲に限定されない。次に、酸洗後の熱延鋼帯を所定の板厚まで冷間圧延し、その後仕上焼鈍を行う。仕上焼鈍温度は、例えば７００℃以上かつ１１５０℃以下であってもよいが、この範囲に限定されない。また、例えば仕上焼鈍後に要求される最終板厚が薄い場合には、必要に応じて、最終板厚にするための冷間圧延の前に、中間圧延および中間焼鈍を行ってもよい。例えば最終板厚が０．３ｍｍの製品を製造する場合には、板厚３．５ｍｍの熱延鋼帯を中間圧延により板厚１．０ｍｍまで冷間圧延し、中間焼鈍した後、０．３ｍｍまで更に冷間圧延して仕上焼鈍を行ってもよい。仕上焼鈍後、仕上酸洗を行ってもよい。
【００４２】
〔プレス成形品の製造方法〕
本発明の一実施形態に係るステンレス鋼帯から、一般的なプレス成形により、プレス成形品を製造することができる。プレス成形の種類として、例えば絞り加工、張出加工、伸びフランジ加工および曲げ加工を挙げることができる。なお、プレス成形品の材料として、上記ステンレス鋼帯の替わりに、本発明の一実施形態に係るステンレス鋼を用いて製造されたステンレス鋼板を使用してもよい。
【００４３】
プレス成形は、常温で行ってもよく、あるいは加熱して行ってもよい。本発明の一実施形態に係るステンレス鋼帯から製造されるプレス成形品は、常温、例えば１０℃以下で上記ステンレス鋼帯をプレス成形し、例えばプレス成形後に熱処理を行わない場合でも、後述するマルテンサイト相の体積比が５０％以下である。なお、マルテンサイト相の体積比を更に低下させるためには、ステンレス鋼の温度を高めに保持しながらプレス成形することが好ましい。ステンレス鋼の温度を高めに保持するために、例えば、プレス成形を行う室内を空調して１０℃以上に保持してもよい。あるいは加熱金型を用いる、もしくは連続プレスによる加工発熱を利用することにより、金型の温度を１０℃以上に保持してもよい。
【００４４】
〔エリクセン高さ〕
プレス成形時の成形性は、例えばＪＩＳ  Ｚ２２４７に規定されるエリクセン高さによって評価することができる。エリクセン高さは、しわ押さえとダイスとの間に締め付けた試験片に対して、球形の端部をもったパンチを押し込み、貫通割れが発生するまでのパンチの移動距離、すなわちくぼみの深さとして定義される。そのため、エリクセン高さが高い程、プレス成形時の成形性が良好であると解釈される。エリクセン高さは、例えば厚さ１．０ｍｍの試験片について測定する場合、１３．０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
〔時期割れ〕
以下の説明では、便宜上、プレス成形後かつ熱処理前の状態のプレス成形体でも「プレス成形品」と表記する。プレス成形時の加工条件が過酷であると、プレス成形直後にはプレス成形品に異常がなくても、時間が経つにつれてプレス成形品に亀裂が生じることがある。この亀裂は、一般に時期割れと称される。時期割れは、発生しないことが好ましい。
【００４６】
〔寸法変化〕
プレス成形品の熱処理における寸法変化は、例えば、円筒形状のプレス成形品について、下記式（３）で算出される収縮率ＳＦ（％）によって評価することができる。
【００４７】
ＳＦ（％）＝１００×（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１      …（３）
式（３）中、Ｄ１はプレス成形品の熱処理前の外径であり、Ｄ２はプレス成形品を１０５０℃で熱処理した後の外径である。
【００４８】
収縮率ＳＦは、０．３％以下であることが好ましい。
【００４９】
〔マルテンサイト比率〕
プレス成形品のマルテンサイト相の体積比（以下、マルテンサイト比率）は、プレス成形品の熱処理時の寸法変化の指標の１つとして用いることができる。マルテンサイト比率が低い程、熱処理時にオーステナイト相へと変態し得るマルテンサイト相が少ないので、熱処理時の寸法変化が少ないと予測される。
【００５０】
マルテンサイト比率は、例えばＸ線回折、電子線後方散乱回折または磁気誘導などを利用して測定することができる。本明細書では、比較的測定が簡便であることを考慮し、磁気誘導方式を利用したＦｉｓｃｈｅｒ製のＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ  ＦＭＰ３０を用いて、マルテンサイト比率を測定した。
【００５１】
プレス成形品のマルテンサイト比率は、プレス成形時の歪みが最大となる箇所、例えば絞り加工時にフランジとなる箇所で最大値となる。プレス成形品におけるマルテンサイト比率は、プレス成形品のいずれの箇所でも、５０％以下であることが好ましい。
【００５２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００５３】
本発明の一実施例について以下に説明する。まず、表１に示す組成を有するステンレス鋼Ａ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４を溶製した後、熱間圧延、焼鈍、酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍および仕上酸洗を順に行い、２Ｄ材として、厚さ１．０ｍｍのステンレス鋼板Ａ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４をそれぞれ製造した。仕上焼鈍は、ステンレス鋼の目標温度を１０５０℃に設定し、炉温を調整して行った。また、仕上焼鈍後に生じる酸化スケールは、最終的に硝酸および弗酸を混合した水溶液にて仕上酸洗し、除去した。
【００５４】
【表１】
2022003160.tif 000002
【００５５】
表２は、ステンレス鋼Ａ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４の組成に基づいて算出した（Ｃ＋Ｎ）、Ｍｄ３０および体積変化指標値を示す。表２に示すように、ステンレス鋼Ａ１〜Ａ４は、（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、Ｍｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であり、かつ体積変化指標値が１４．５以下である。
【００５６】
一方、ステンレス鋼Ｂ１は、（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、かつ体積変化指標値が１４．５以下であるが、Ｍｄ３０の値が−６０よりも低い。ステンレス鋼Ｂ２は、Ｍｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であるが、（Ｃ＋Ｎ）値が０．０３５質量％を超え、かつ体積変化指標値が１４．５を超える。ステンレス鋼Ｂ３は、（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、かつ体積変化指標値が１４．５以下であるが、Ｍｄ３０の値が−２０よりも高い。ステンレス鋼Ｂ４は、（Ｃ＋Ｎ）：０．０３５質量％以下であり、Ｍｄ３０の値が−６０以上かつ−２０以下であるが、体積変化指標値が１４．５を超える。
【００５７】
【表２】
2022003160.tif 000003
【００５８】
〔エリクセン高さ〕
厚さ１．０ｍｍのステンレス鋼板Ａ１〜Ａ４およびＢ１〜Ｂ４について、エリクセン高さを測定した。表３に示すように、ステンレス鋼板Ａ１〜Ａ４およびＢ２〜Ｂ４のエリクセン高さは、１３．０ｍｍ以上であり、成形性が良好であることが示された。一方、ステンレス鋼板Ｂ１のエリクセン高さは１２．５ｍｍと低かった。この理由は、ステンレス鋼Ｂ１のＭｄ３０の値が−１２４．０と低いので、オーステナイト相が必要以上に安定化され、マルテンサイト相によるＴＲＩＰ現象が生じ難いためであると推測される。
【００５９】
〔プレス成形〕
図１は、本発明の一実施形態に係るステンレス鋼から、プレス成形によりプレス成形品を製造する方法を示す概略図である。図１に示す方法により、エリクセン高さが１３．０ｍｍ以上であったステンレス鋼板Ａ１〜Ａ４およびＢ２〜Ｂ４に対して、多段絞り加工によるプレス成形を常温で行った。
【００６０】
具体的には、まず、ステンレス鋼板Ａ１〜Ａ４およびＢ２〜Ｂ４からそれぞれ、直径９６ｍｍの円板形状のブランク１０を作製した。このブランク１０に対して、ポンチ径４８ｍｍのポンチを用いて最初の絞り加工を行い、第１絞り品２０を作製した。このとき、ダイスは初期板厚に対するクリアランスが５０％となるダイスを使用し、ポンチ、ダイスの曲率半径は８．０ｍｍとした。第１絞り品２０は、略円筒形状の円筒部２１と、円筒部の軸方向における片端部に設けられた底部２２と、を備え、円筒部２１の軸方向における他端部には、開口部２３が形成されている。円筒部２１の直径は４８ｍｍであり、軸方向の長さは約３６ｍｍであった。
【００６１】
同様に、第１絞り品２０に対して、順番にポンチ径、４４ｍｍ、４０ｍｍ、３５ｍｍ、３０ｍｍおよび２５ｍｍのポンチを用いて多段絞り加工を行い、プレス成形品３０を作製した。このとき、ダイスは初期板厚に対するクリアランスが５０％となるダイスを使用し、ポンチ、ダイスの曲率半径は８．０ｍｍとした。
【００６２】
プレス成形品３０は、略円筒形状の円筒部３１と、円筒部の軸方向における片端部に設けられた底部３２と、を備え、円筒部３１の軸方向における他端部には、開口部３３が形成されている。円筒部３１の直径は２５ｍｍであり、軸方向の長さは約９０ｍｍであった。以下の説明では、ステンレス鋼板Ａ１〜Ａ４およびＢ２〜Ｂ４から作製されたプレス成形品３０をそれぞれ、プレス成形品Ａ１〜Ａ４およびＢ２〜Ｂ４と称する。
【００６３】
〔時期割れ〕
プレス成形品Ａ１〜Ａ４およびＢ２〜Ｂ４について、２５ｍｍのポンチを用いたプレス成形後、１週間経過した時点での時期割れの有無を目視で観察した。表３に示すように、プレス成形品Ａ１〜Ａ４、およびＢ３、Ｂ４では、時期割れが観察されなかった。一方、プレス成形品Ｂ２では、時期割れが発生した。この理由は、ステンレス鋼Ｂ２の（Ｃ＋Ｎ）が０．０７０質量％と高いためであると推測される。
【００６４】
〔マルテンサイト比率〕
時期割れが観察されなかったプレス成形品Ａ１〜Ａ４およびＢ３、Ｂ４のマルテンサイト比率を、Ｆｉｓｃｈｅｒ製のＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ  ＦＭＰ３０により測定した。図１に示すように、測定箇所３４は、円筒部３１において、開口部３３からの距離ｄ４が５ｍｍである箇所とした。
【００６５】
表３に示すように、プレス成形品Ａ１〜Ａ４およびＢ４のマルテンサイト比率は、５０％以下と低かった。一方、プレス成形品Ｂ３のマルテンサイト比率は、５０％よりも高かった。プレス成形品Ｂ３のマルテンサイト比率が高い理由は、ステンレス鋼Ｂ３のＭｄ３０の値が２４．３と高いので、プレス成形時に、オーステナイト相からマルテンサイト相へ変態する比率が高かったためであると推測される。
【００６６】
〔収縮率〕
時期割れが観察されなかったプレス成形品Ａ１〜Ａ４およびＢ３、Ｂ４について、圧力０．００１Ｐａ以下の真空雰囲気において、１０５０℃で１時間加熱した後、冷却した。各プレス成形品について、熱処理前の外径をＤ１、熱処理後の外径をＤ２とし、収縮率ＳＦ（％）を下記式（３）により算出した。なお、Ｄ１およびＤ２は、図１に示すプレス成形品３０の円筒部３１における開口部３３の縁部において測定した。
【００６７】
ＳＦ（％）＝１００×（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１      …（３）
表３に示すように、プレス成形品Ａ１〜Ａ４の収縮率は０．３％以下であり、プレス成形品Ａ１〜Ａ４の寸法精度は良好であった。一方、プレス成形品Ｂ３、Ｂ４の収縮率は０．３％よりも大きく、プレス成形品Ｂ３、Ｂ４の寸法精度は、プレス成形品Ａ１〜Ａ４よりも低いことが示された。
【００６８】
プレス成形品Ｂ３の寸法精度が低い理由は、プレス成形品Ｂ３のマルテンサイト比率が高いので、熱処理により、マルテンサイト相からオーステナイト相に変態するステンレス鋼が多かったためと推測される。これに対し、プレス成形品Ｂ４は、マルテンサイト比率が４１％と低いにもかかわらず、寸法精度が低かった。この理由は、ステンレス鋼Ｂ３の体積変化指標値が１６．１と高いので、ステンレス鋼Ｂ３の合金成分の各元素が、オーステナイト相からマルテンサイト相への変態時の体積変化を増加させたためであると推測される。
【００６９】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼のプレス成形品に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０ブランク
３０  プレス成形品
３１  円筒部
３２  底部
３３  開口部
３４  測定箇所
【図１】
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