(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃｒ：１０％以上１４％以下を含有し、
さらに、Ｓｉ、Ａｌを、
Ｓｉ：０．１％以下、
Ａｌ：０．０１％以下、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．００１％以上０．１％以下を満たすように含有し、
Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを、
Ｃ  ：０．００３％以下、
Ｎ  ：０．００３％以下、
Ｃ＋Ｎ：０．００５％以下、
Ｍｎ：０．１％以下、
Ｐ  ：０．０４％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、
Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｚｒ＋Ｖ：０．０１％以下に制限し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
【請求項２】
板厚が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、圧延方向の伸びが４０％以上、かつ、
下記（式１）で示される平均ｒ値が１．８以上であること特徴とする、請求項１に記載の加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
平均ｒ値＝（ｒＬ＋２×ｒＤ＋ｒＣ）／４  ・・・・・（式１）
ただし、ｒＬ、ｒＤ、ｒＣは、それぞれ、圧延（Ｌ）方向、４５°（Ｄ）方向、板幅（Ｃ）方向のｒ値。
【請求項３】
質量％で、
Ｃｒ：１０％以上１４％以下を含有し、
さらに、Ｓｉ、Ａｌを、
Ｓｉ：０．１％以下、
Ａｌ：０．０１％以下、
Ｓｉ＋Ａｌ：０．００１％以上０．１％以下を満たすように含有し、
Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを、
Ｃ  ：０．００３％以下、
Ｎ  ：０．００３％以下、
Ｃ＋Ｎ：０．００５％以下、
Ｍｎ：０．１％以下、
Ｐ  ：０．０４％以下、
Ｓ  ：０．０１％以下、
Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｚｒ＋Ｖ：０．０１％以下に制限し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、加熱温度１０００〜１３００℃、仕上温度８００〜１０００℃、巻取温度５００〜８００℃の条件で熱間圧延して、熱間圧延後の熱延板の再結晶率を９０％以上とし、さらに、冷間圧延、最終焼鈍を行うことを特徴とする、加工性に優れたＣｒ含有鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車排気系材料等に使用される加工性に優れたＣｒ含有鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｃ＋Ｎが３００ｐｐｍ以下で、かつ、安定化元素としてＴｉ、Ｎｂを添加したＣｒ含有鋼板は、優れた加工性を示すことが知られている。その中で、ＳＵＨ４０９Ｌ（ＪＩＳ  Ｇ  ４３１２）に代表されるＣｒ量１０〜１４％でＴｉを添加したＣｒ含有鋼板は、軟質で伸び、深絞り性に優れているため、加工性が要求され、比較的穏やかな湿食環境下や８００℃以下の温度で使用される部材として広く用いられている。
【０００３】
一方、近年、環境への負荷を低減させるために自動車の燃費向上が求められている。そのため、車体の軽量化が重要であり、同じ居住空間ながら車体の小型軽量化を図る場合も多い。その場合、排気系材料に要求される特性は加工性の向上であり、この要求はますます高いものとなっている。
【０００４】
ＳＵＨ４０９Ｌが比較的加工性に優れている理由は、Ｃ、Ｎをできるだけ低減し、Ｔｉ、Ｎｂ等の炭窒化物形成元素を添加する、いわゆるＩＦ（Interstitial Free）化を行っているからである。Ｃ＋Ｎで１００〜３００ｐｐｍ程度であり、Ｔｉを０．２％程度添加している。
【０００５】
さらに加工性を向上させる方法は、いくつか開示されており、例えば、特許文献１において、熱間圧延において、６００℃以上で鋼板を巻き取ることにより、熱延板焼鈍を省略しても加工性に優れるＣｒ含有鋼の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−３２０７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年のＣｒ含有鋼の加工性向上に対する要求はますます過酷となり、上記従来技術では、このような要求に応えることは困難になってきた。
【０００７】
そこで、本発明は、加工性に優れたＣｒ含有鋼板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）  質量％で、Ｃｒ：１０％以上１４％以下を含有し、さらに、Ｓｉ、Ａｌを、Ｓｉ：０．１％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｓｉ＋Ａｌ：０．００１％以上０．１％以下を満たすように含有し、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを、Ｃ：０．００３％以下、Ｎ：０．００３％以下、Ｃ＋Ｎ：０．００５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｚｒ＋Ｖ：０．０１％以下に制限し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする、加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
（２）  板厚が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、圧延方向の伸びが４０％以上、かつ、下記（式１）で示される平均ｒ値が１．８以上であること特徴とする、上記（１）に記載の加工性に優れたＣｒ含有鋼板。
【０００９】
平均ｒ値＝（ｒＬ＋２×ｒＤ＋ｒＣ）／４  ・・・・・（式１）
ただし、ｒＬ、ｒＤ、ｒＣは、それぞれ、圧延（Ｌ）方向、４５°（Ｄ）方向、板幅（Ｃ）方向のｒ値。
（３）  質量％で、Ｃｒ：１０％以上１４％以下を含有し、さらに、Ｓｉ、Ａｌを、Ｓｉ：０．１％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｓｉ＋Ａｌ：０．００１％以上０．１％以下を満たすように含有し、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを、Ｃ：０．００３％以下、Ｎ：０．００３％以下、Ｃ＋Ｎ：０．００５％以下、Ｍｎ：０．１％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｚｒ＋Ｖ：０．０１％以下に制限し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼片を、加熱温度１０００〜１３００℃、仕上温度８００〜１０００℃、巻取温度５００〜８００℃の条件で熱間圧延して、熱間圧延後の熱延板の再結晶率を９０％以上とし、さらに、冷間圧延、最終焼鈍を行うことを特徴とする、加工性に優れたＣｒ含有鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、加工性に優れたＣｒ含有鋼を提供することができ、製造者のみならず本鋼を利用する者にとっても多大な利益を得ることができ、産業上の価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態と限定条件について詳細に説明する。
【００１２】
本発明者らは、加工性に優れたＣｒ含有鋼について、詳細な検討を行ってきた。その中で、これまで、Ｃ、Ｎをできるだけ低減し、Ｔｉ、Ｎｂ等の炭窒化物形成元素を添加する、いわゆるＩＦ（Interstitial Free）化が加工性向上の手段と言われてきた常識に反し、ＩＦ化を極限まで進めれば、Ｃ、Ｎを安定化させるために添加するＴｉ、Ｎｂの固溶分の強化代が大きく、必ずしも十分には加工性を向上できないことが明らかになった。
【００１３】
そこで、本発明者らは発想を変え、Ｔｉ、Ｎｂ等の炭窒化物形成元素を添加しなくても、Ｃ、Ｎを可能な限り低減させることによって、加工性を向上できるとの考えに基づいて検討を進めた。その結果、Ｃ、Ｎを可能な限り低減させるとともに、他の固溶元素も極力低減して製造した鋼板では、熱間圧延工程での再結晶速度が非常に速くなっており、製造条件を適切に選択することにより熱間圧延後の熱延板において再結晶組織が得られることを見出した。これは従来のＣｒ含有鋼板では困難であったことである。さらに、熱延板で再結晶組織が得られた鋼板の加工性（伸び、ｒ値）は、Ｔｉ、Ｎｂ等の炭窒化物形成元素を添加していないにもかかわらず、従来例を大きく上回ることを見出した。
【００１４】
本発明者らは、以上の知見を基に詳細な検討を進め、本発明を完成した。
【００１５】
はじめに各成分に関する限定条件を述べる。
【００１６】
Ｃｒは、耐食性、耐酸化性を確保するための必要な基本元素であり、その含有量が１０％未満では十分な耐食性を得ることができない。また、Ｃｒは固溶強化元素でもあるため、１４％を超えて添加すると、加工性が低下する。よって、Ｃｒ添加量は、１０％以上１４％以下とする。
【００１７】
Ｓｉは、固溶強化元素であるため、できるだけ低減する、その上限は０．１％とする。
【００１８】
Ａｌは、加工性を低減させるため、できるだけ低減する。加工性低下防止のために、その上限を０．０１％とする。
【００１９】
ただし、Ｓｉ、Ａｌは、脱酸元素として有用であり、微量の添加が必要である。したがって、ＳｉとＡｌを合わせて０．００１％以上０．１％以下添加する。この合計量が０．００１％未満では脱酸剤として有効ではなく、０．１％超では加工性の低下を招くからである。
【００２０】
Ｃは、不可避的不純物元素であるが、本発明ではできる限り低減する。そのため、上限値を０．００３％とする。これ以上含有すると加工性が低下するためである。
【００２１】
Ｎは、Ｃと同様に不可避的元素であり、本発明ではできる限り低減する。そのため、上限値を０．００３％とする。これ以上含有すると加工性が低下するためである。
【００２２】
Ｃ＋Ｎとしても、できるだけ低減することが望ましい。加工性低下を防止するためには、その上限を０．００５％とする。
【００２３】
Ｍｎは、鋼中に不可避的に含まれる成分であるが、できるだけ低減する。加工性低下を防止するためには、その上限を０．１％とする。
【００２４】
Ｐは、鋼中に不可避的に含まれる成分であるが、０．０４％を越えて含有すると靭性が低下するために０．０４％を上限とした。
【００２５】
Ｓは、鋼中の不可避的に含まれる成分であるが、０．０１％を超えると、耐食性が低下するため、その上限を０．０１％とする。
【００２６】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖは、Ｃ、Ｎを炭窒化物として固定化する安定化元素であるが、固溶強化元素でもある。本発明者らは、Ｃ、Ｎを本発明範囲まで十分に低減させた状態では、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖの元素は、総計で０．０１％を超えるまで添加されると、Ｃ、Ｎ安定化の効果よりも固溶強化の影響が大きくなり、これまでの常識に反し、加工性を低下させることを見出した。そこで、これらの元素の和、Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｚｒ＋Ｖの上限を０．０１％とした。ただし、これら元素を極限まで低下させることは非常に困難で、コストが掛かりすぎることからことから、０．００１％を下限とするのが好ましい。
【００２７】
上記範囲の好適成分を持つ本発明の鋼板は、その板厚は０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましい。０．５ｍｍ未満では本発明でなくても、必要な加工性が得られ、２．５ｍｍ超では本発明をもってしても必要な加工性が得られ難いからである。
【００２８】
さらに、本発明鋼板は、圧延方向の伸び値が４０％以上、かつ、ｒ値が平均ｒ値で１．８以上あることが好ましい。伸び値４０％未満、平均ｒ値１．８未満では、従来より加工性に優れた鋼板とは言えないからである。
【００２９】
ここで、伸びの評価は、圧延（Ｌ）方向の破断伸び値を指標とし、ｒ値は、圧延（Ｌ）方向、４５°（Ｄ）方向、９０°（Ｃ）方向のｒ値をそれぞれ測定し、ｒＬ、ｒＤ、ｒＣとし、下記（式１）から求めた平均ｒ値を指標とする。これらの測定方法は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠したＪＩＳ１３Ｂ号試験片を用いて、伸びはＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠し、また、ｒ値はＪＩＳ  Ｚ  ２２５４に準拠して行った。
【００３０】
平均ｒ値＝（ｒＬ＋２×ｒＤ＋ｒＣ）／４  ・・・・・（式１）
次に製造方法について詳細に説明する。
【００３１】
本発明鋼は、添加元素を極力制限しているため、不純物の少ない原料を厳選して使用し、転炉−二次精錬法、または真空溶解炉を用いて、所望の成分のスラブ、インゴット等の鋼片（以下、単にスラブともいう。）を溶製することが望ましい。得られた鋼片は熱間圧延、冷間圧延、最終焼鈍の簡略な工程から成る製造方法で製品となる。
【００３２】
熱間圧延工程では、鋼片から、２〜６ｍｍ程度の熱延板とする。２ｍｍ未満では薄過ぎて、次工程の冷間圧延において必要な圧下率が取れないため好ましくなく、６ｍｍ超であると厚すぎて、冷間圧延工程の負荷が大きくなりすぎるため好ましくない。
【００３３】
この熱延工程で重要なことは、熱間圧延後の熱延板の再結晶率が９０％以上であることである。ここで９０％以上再結晶させることにより、最終焼鈍後の伸び、ｒ値が非常に向上させることが可能となる。再結晶率が９０％未満であると、粗大で圧延方向に長く伸びた結晶粒が残存するため、最終焼鈍後の伸び、ｒ値を低減させるため、好ましくない。伸び、ｒ値向上のためには、再結晶率は高いほど好ましく、最も好ましい再結晶率は１００％である。
【００３４】
従来のＣｒ含有鋼板では熱延板での再結晶が不十分であったため、加工性が向上しにくかったが、本発明のＣｒ含有鋼板は、熱延板で再結晶組織が得られやすい。これは添加元素を極力低減しているため、熱間圧延での再結晶が促進されているためであると推定している。
【００３５】
ここで再結晶率とは、熱延板の圧延方向断面（Ｌ断面）を観察面として、鏡面研磨、エッチングして観察し、全板厚×一定板幅（例えば、１ｍｍ）の範囲で、再結晶した結晶粒の面積を全面積で除した値を百分率で表したものとしている。
【００３６】
本発明鋼板において、熱延板で９０％以上の再結晶率を実現するための熱延条件は、加熱温度が１０００℃〜１３００℃、仕上げ温度が８００℃〜１０００℃、巻取温度は５００℃以上８００℃以下である。加熱温度は、１０００℃未満であると熱間圧延で疵が発生しやすいため、１０００℃以上とする必要がある。一方、加熱温度が１３００℃超であると、酸化スケールが強固になり酸洗性を損なうため、１３００℃以下とする。仕上げ温度は、８００℃未満では熱延板の再結晶が不十分となるため、８００℃以上とする。一方、仕上げ温度が１０００℃超とするには熱間圧延中の鋼板の温度低下を抑制する設備を必要とし製造コストの増大を引き起こすため、１０００℃以下とする。巻取温度は、５００℃未満では熱延板の再結晶が不十分となるため、５００℃以上とする。一方、巻取温度を８００℃超とする場合は熱間圧延中の鋼板の温度低下を抑制する設備を必要とし製造コストの増大を引き起こすため、８００℃以下とする。
【００３７】
得られた熱延板は硝ふっ酸酸洗等の一般的な酸洗方法で酸洗された後、冷間圧延で０．５〜２．５ｍｍの冷延板とする。冷間圧延条件は特に規定しないが、ロール径は５０ｍｍ以上が好ましい。５０ｍｍ以下であるとｒ値が向上しにくいため好ましくない。また、冷間圧延率は４０％以上が好ましい。４０％未満であるとｒ値が向上しにくくなるため好ましくない。ここで冷間圧延率とは、熱延板の板厚と冷延後の冷延板の板厚の差を熱延板の板厚で除した値を百分率で表したものとしている。
【００３８】
最終焼鈍を行い製品とするが、焼鈍温度は７５０〜９００℃が好ましい。７５０℃未満では再結晶が不十分となるため好ましくなく、９００℃超では結晶粒が大きくなりすぎ、加工時に肌荒れを引き起こすため好ましくない。
【００３９】
最終焼鈍の雰囲気は特に規定しないが、一般的な鉄鋼製造で用いられている雰囲気で良く、その後の酸洗では硝ふっ酸酸洗等の一般的な酸洗方法を使用して製品とする。もちろん、光輝焼鈍を行い、そのまま製品としても良い。
【００４０】
本発明の製造方法では簡便な方法で高加工性のＣｒ含有鋼板を得られるため、熱延板焼鈍は行わないが、熱延板焼鈍を行っても加工性の良いＣｒ含有鋼板を得られることはいうまでもない。また、焼鈍と冷間圧延を繰り返しも加工性の良いＣｒ含有鋼板を得られることはいうまでもない。
【実施例１】
【００４１】
以下、実施例に従って、さらに詳細に本発明を説明する。
【００４２】
表１に示す化学成分を有する厚み９０ｍｍの５０ｋｇ鋼片を真空溶解炉を用いて溶製した後、熱間圧延によって、厚さ４．５ｍｍの熱延板を得た。この時の熱延条件は、加熱温度が１１００℃から１２００℃、仕上げ温度が８００℃から９５０℃、巻取温度が５５０℃から６５０℃であった。この熱延板を硝ふっ酸酸洗した後、冷間圧延で１．５ｍｍまで圧延し、８００℃から９００℃で仕上げ焼鈍を行い、硝ふっ酸酸洗して、供試材とした。
【００４３】
熱延板の再結晶率の測定は、熱延板の圧延方向断面（Ｌ断面）を観察面として、鏡面研磨、エッチングして観察し、全板厚×１ｍｍの範囲で、再結晶した結晶粒の面積を測定し、その面積を全面積で除した値を百分率で表した。
【００４４】
引張試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に準拠してＪＩＳ１３号試験片を用いた。伸び測定用にはＬ方向、ｒ値測定用にはＬ、Ｄ、Ｃ方向を長手方向とする試験片を作成した。
【００４５】
伸び測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠して行い、Ｌ方向の破断伸びを指標とした。
【００４６】
ｒ値測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２５４に準拠して行い、Ｌ、Ｄ、Ｃ方向それぞれで測定されたｒ値、ｒＬ、ｒＤ、ｒＣから、平均ｒ値＝（ｒＬ＋２×ｒＤ＋ｒＣ）で算出される平均ｒ値を指標とした。
【００４７】
表１に結果を示す。Ａ鋼からＩ鋼までは本発明例であり、熱延板の再結晶全て、伸び４０％以上、平均ｒ値１．８以上であり、優れた加工性を示している。
【００４８】
これら本発明例に対し、Ｃが高いＪ鋼、Ｎが高いＫ鋼は、Ｃ＋Ｎも高くなり、熱延板再結晶率が低下したため、伸び、ｒ値が低下し、特にｒ値の低下が大きくなっている。Ｃｒが高いＬ鋼は伸び、ｒ値が低下している。Ｃｒの低いＭ鋼は、優れた加工性を示しているが、Ｃｒが低いため耐食性に劣るため本発明の範囲外とした。Ｓｉ、Ａｌが高いＮ鋼も伸び、ｒ値ともに低下している。Ｏ鋼からＲ鋼までは、炭窒化物を形成するＴｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｖを本発明の範囲以上に添加した鋼である。これらは固溶強化に寄与するため、熱延板の再結晶を抑制し、伸び、ｒ値、特にｒ値を低下させている。Ｓ鋼は、代表的なＣｒ含有鋼であるＳＵＨ４０９Ｌであるが、固溶元素が多いため、熱延板の再結晶率はゼロであり、伸び、ｒ値ともに本発明例より低くなっている。
【００４９】
以上から、本発明鋼は優れた加工性を持つことが明らかである。
【実施例２】
【００５０】
表１のＡ鋼に相当する化学成分を有する厚み９０ｍｍの鋼片を真空溶解炉を用いて多数溶製した後、製造条件を変化させて鋼板を得た。熱延板再結晶率の測定、引張試験および伸びとｒ値の評価は、実施例１と同様に行った。製造条件と結果を表２に示す。
【００５１】
本発明の製造方法の範囲内で製造されたＡ１鋼からＡ４鋼までの本発明例は、熱延板再結晶率も９０％以上と高く、伸び４０％以上、平均ｒ値１．８以上であり、優れた加工性を示している。
【００５２】
板厚が３ｍｍと厚いＡ５鋼は本発明の製造方法を持ってしても、平均ｒ値がやや劣位になっている。最終焼鈍温度が高いＡ６鋼は引張試験において肌荒れが発生した。最終焼鈍温度が低いＡ７鋼は製品板に未再結晶粒が残存しるため、伸び、ｒ値ともに低くなっている。加熱温度が低いＡ８鋼は熱延板再結晶率が低くなっているため、ｒ値が低い。仕上げ温度が低いＡ９鋼も熱延板再結晶率が低くなっているため、ｒ値が低い。
【００５３】
以上から、本発明の鋼は加工性に優れていることが明らかである。
【００５４】
【表１】
0004699269.tif 000002
【００５５】
【表２】
0004699269.tif 000003