(57)【要約】【要  約】【課  題】  優れた熱間加工性と耐食性とを有する、抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提案する。【解決手段】  mass％で、Ｃ：0.01〜0.1％、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以下、Ｐ：0.08％以下、Ｓ：0.02％以下、Cr：10〜35％、Ni：6〜15％、Ｎ：0.01〜0.1％を含み、さらにAg：0.001〜0.09％、Cu：0.30％超4.0％以下を、Ag／（Ag＋Cu）＜0.07  （ここで、Ag、Cu：各元素の含有量（mass％））を満足するように含む組成とする。これにより、耐食性を低下させることなく、熱間加工性と抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼となる。さらに、Ｂおよび／またはAlを含有してもよい。【選択図】  なし      【特許請求の範囲】
【請求項１】
mass％で、
Ｃ：0.01〜0.1％、                    Si：2.0％以下、
Mn：2.0％以下、                      Ｐ：0.08％以下、
Ｓ：0.02％以下、                     Cr：10〜35％、
Ni：6〜15％、                        Ｎ：0.01〜0.1％
を含み、さらにAg：0.001〜0.09％、Cu：0.30％超4.0％以下を、下記（１）式を満足するように含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする熱間加工性および抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
記
Ag／（Ag＋Cu）＜0.07        ………（１）
ここで、Ag、Cu：各元素の含有量（mass％）
【請求項２】
前記組成に加えてさらに、mass％で、Ｂ：0.0003〜0.001％を含有することを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
前記組成に加えてさらに、mass％で、Al：0.30％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厨房等生活関連用品、医療機器および建材等に好適な、抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼に係り、とくに抗菌性と熱間加工性の更なる改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
銀と銅は、大腸菌やサルモネラ菌に代表される病原性細菌の繁殖を抑制し、病原性細菌に起因する食中毒を防止する効果があることが従来から知られている。近年、銀および／または銅を利用して細菌繁殖抑制効果（以下、抗菌性という）を持たせた材料が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Cuを1.1〜3.5重量％含有し、かつCu％／（Ｃ％＋Si％＋Mn％＋Ｐ％＋Ｓ％＋Cr％＋Cu％）が0.05〜0.15の範囲にある抗菌性を有するオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。特許文献１に記載された技術では、抗菌性を発現させるために、鋼板表面からCuがイオンとして溶け出す必要があり、そのためにはCuを粗大な析出物として鋼板表面に存在させておく必要がある。Cuを析出物として存在させるためには、熱間圧延後、時効処理を施す方法や、さらには、Cu含有量を増加して時効の際にCuを析出しやすくしておく方法が考えられる。しかし、時効処理を施すことは、生産性の低下や生産コストの高騰を招き、また、Cu含有量の増加は熱間加工性を低下させるという問題がある。さらにCu含有オーステナイト系ステンレス鋼では、鋼板表面に粗大なCu析出物を存在させ、鋼板表面からCuがイオンとして溶け出すことで抗菌性を向上させており、不動態皮膜を大きく破壊することになり、耐食性の低下を伴うという問題がある。
【０００４】
また、特許文献２には、0.0005〜0.50％のAgと、0.01〜0.30％のＷを含有する抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。AgはFe中への固溶量がCuより少なくCuよりも少ない添加量でも鋼中に析出し抗菌性を発現することができるため、Cuに比べ少ない添加量で優れた抗菌性が確保できる。特許文献２に記載された技術によれば、AgとＷの複合添加によりAg単独添加にくらべ、抗菌性が向上するとしている。しかし、特許文献２に記載された技術では、高価なAgとＷの複合添加を必要とするため、製造コストが高くなりすぎるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献３には、Cu：0.5〜4.0％と、Ag：0.05〜1.0％を複合添加した抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。特許文献３に記載された技術によれば、AgとCuを同時に含有することにより、Agの歩留りが向上し、Cu析出のための時効処理を必ずしも必要としないで抗菌性を向上させることができるため、Cu含有量を比較的低減できるとしている。しかし、特許文献３に記載された技術では、粒界に低融点のAg−Cu相が析出するため、熱間加工性が依然として低く、鋼材表面のヘゲの発生が顕著となるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献４には、Agを0.0001〜１wt％含み、銀粒子、銀酸化物および銀硫化物粒子の１種または２種以上を合計で面積率0.001％以上含有する抗菌性に優れたステンレス鋼材が提案されている。特許文献４に記載された技術により製造されたステンレス鋼材は、優れた加工性および耐食性を有し、研磨を含む汎用の表面加工を施されてもなお優れた抗菌性を保持できるとしている。しかし、特許文献４に記載された技術では、更なる抗菌性の向上のためには、多量のAg含有を必要とし、材料コストの高騰に繋がるとともに、安定したAgの均一分散が難しくなるという問題があった。さらに、多量のAg含有は熱間加工性を低下させ、鋼板の耳割れが多発するという問題もあった。
【特許文献１】特開平８−104953号公報
【特許文献２】特開平11−172379号公報
【特許文献３】特開平10−259457号公報
【特許文献４】特開平11−264057号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、優れた熱間加工性を有し熱間加工時の耳割れ、へゲ等の表面欠陥の発生を抑制でき、さらに耐食性の低下を伴うことなく優れた抗菌性を有する、オーステナイト系ステンレス鋼を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性、抗菌性、耐食性に及ぼす各種要因について鋭意研究を重ねた。その結果、AgとCuとを適正な割合で複合添加することにより、耐食性を低下させることなく抗菌性を向上でき、しかも低融点のCu−Ag相の粒界への偏析が抑制されて熱間加工性が向上し熱間加工時の耳割れ、へゲ等の表面欠陥の発生を防止できることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）mass％で、Ｃ：0.01〜0.1％、Si：2.0％以下、Mn：2.0％以下、Ｐ：0.08％以下、Ｓ：0.02％以下、Cr：10〜35％、Ni：6〜15％、Ｎ：0.01〜0.1％を含み、さらにAg：0.001〜0.09％、Cu：0.30％超4.0％以下を、次（１）式
Ag／（Ag＋Cu）＜0.07        ………（１）
（ここで、Ag、Cu：各元素の含有量（mass％））
を満足するように含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする熱間加工性および抗菌性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
（２）（１）において、前記組成に加えてさらに、mass％で、Ｂ：0.0003〜0.001％を含有することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
（３）（１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、mass％で、Al：0.30％以下を含有することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を低下させることなく、抗菌性が改善され、さらに熱間加工性が顕著に改善されて耳割れ、へゲ等の表面欠陥の発生が抑制され、表面手入れ等の工程を省略でき生産性が向上するとともに製造コストの低減が可能となり、産業上格段の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本発明鋼の化学組成限定理由について説明する。なお、以下、組成におけるmass％は単に％で記す。
【００１２】
Ag：0.001〜0.09％
Agは、細菌の繁殖を抑制する効果を有し、オーステナイト系ステンレス鋼の抗菌性を向上させる元素であり、本発明では0.001％以上の含有を必要とする。一方、0.09％を超える多量の含有は、抗菌性の一層の改善が可能となるが、熱間加工性を低下させ、表面欠陥の増加を招くとともに、高価なAgの添加量の増加により製造コストの増加を招く。このため、Agは0.001〜0.09％の範囲に限定した。なお、抗菌性の観点から0.02〜0.09％とすることが好ましい。また、熱間加工性の観点からより好ましくは0.03〜0.08％である。
【００１３】
Cu：0.30％超4.0％以下
Cuは、Agと同様に抗菌性を向上させる元素であるが、単独添加では多量の含有を必要とする。本発明ではAgとCuを複合添加する。AgとCuを複合添加することにより、Cu単独添加の場合に認められた耐食性の低下もなく、熱間加工性の低下も少なく、しかも単独添加の場合に比べて少量の含有で抗菌性が顕著に向上する。このような効果は、0.30％超の含有で認められるが、4.0％を超える含有は、熱間加工性の劣化が顕著となる。このため、Cuは0.30％超4.0％以下の範囲に限定した。なお、抗菌性、熱間加工性の観点から好ましくは0.5〜4.0％である。
【００１４】
Ag／（Ag＋Cu）＜0.07        ………（１）
本発明では、Ag、Cuをそれぞれ、上記した範囲内でかつ（１）式を満足するように含有する。なお、（１）式中のAg、Cuは、各元素の含有量（mass％）である。Ag 含有量と、Ag含有量とCu含有量の合計量との比、Ag／Ag＋Cuを0.07未満にすることによりAgがCu相に固溶し、Cu（Ag）固溶体（純Cuでは融点1084.87℃）となり、低融点（779.1℃）Ag−Cu相の粒界への偏析が抑制される。Ag／（Ag＋Cu）が0.07以上では、熱間加工性が低下し、熱間加工時に鋼材表面に耳割れ、ヘゲ等の表面欠陥が増加する。このため、Ag／（Ag＋Cu）を0.07未満に限定した。なお、Ag／（Ag＋Cu）は、抗菌性、熱間加工性の観点から好ましくは0.010〜0.065である。
【００１５】
Ｃ：0.01〜0.1％
Ｃは、成形性と置き割れ性の改善に有効な元素であり、本発明では0.01％以上の含有を必要とするが、0.1％を超える含有は、鋼を著しく硬化させ成形性を低下させる。このため、Ｃは0.01〜0.1％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.02〜0.08％である。
【００１６】
Si：2.0％以下
Siは、耐食性の改善に有効な元素であり、0.1％以上含有することが好ましいが、過剰な含有は、延性の低下を招き、冷間加工性を劣化させる。このため、Siは2.0％以下に限定した。なお、好ましくは0.2〜0.8％である。
【００１７】
Mn：2.0％以下
Mnは、Ｓと結合してMnSを形成して、熱間加工性を改善する有効な元素であり、本発明では0.4％以上含有することが好ましいが、2.0％を超える含有は、冷間加工性、耐食性を低下させる。このため、Mnは2.0％以下に限定した。なお、好ましくは0.2〜0.8％である。
【００１８】
Ｐ：0.08％以下
Ｐは、熱間加工性を劣化させ、また孔食の発生を促進させる元素であり、本発明ではできるだけ低減することが望ましい。0.08％を超えるとその悪影響が顕著となる。このため、Ｐは0.08％以下に限定した。なお、好ましくは0.04％以下である。
【００１９】
Ｓ：0.02％以下
Ｓは、MnSを形成して初期の発錆起点となるとともに、Ｓは結晶粒界に偏析し粒界脆化を促進する元素であり、できるだけ低減することが好ましい。0.02％を超えると、その悪影響が顕著となる。このため、Ｓは0.02％以下に限定した。なお、好ましくは0.008％以下である。
【００２０】
Cr：10〜35％
Crは、耐食性向上に寄与する元素であり、10％未満では十分な耐食性を確保できない。一方、35％を超える多量の含有はδ−フェライトの生成を促進し、熱間加工性、冷間加工性を劣化させる。このため、Crは10〜35％の範囲に限定した。なお、加工性の観点から好ましくは11〜30％である。
【００２１】
Ni：6〜15％
Niは、オーステナイト安定化元素であり、本発明では６％以上の含有を必要とする。一方、15％を超える含有は鋼材コストの上昇をもたらす。このため、Niは6〜15％の範囲に限定した。なお、好ましくは７〜10％である。
【００２２】
Ｎ：0.01〜0.1％
Ｎは、Ｃと同様に成形性、置き割れ性の改善に有効な元素であり、本発明では0.01％以上の含有を必要とするが、0.1％を超える含有は、鋼を著しく硬化させ成形性を低下させる。このため、Ｎは0.01〜0.1％の範囲に限定した。なお、好ましくは0.02〜0.08％である。
【００２３】
本発明では、上記した基本組成に加えてさらに、Ｂ：0.0003〜0.001％、および／またはAl：0.30％以下を選択して含有できる。
【００２４】
Ｂ：0.0003〜0.001％
Ｂは連続鋳造時のノズル詰まりを抑制する元素であり必要に応じ選択して含有できるが、過剰の含有は介在物量が過剰となり、破壊の起点となる。このため、Ｂ：0.0003〜0.001％に限定することが好ましい。
【００２５】
Al：0.30％以下
Alは、脱酸剤として有効な元素であり必要に応じ添加できる。添加する場合には、0.003％超0.30％以下とすることが好ましい。0.003％以下では、その効果が少なく、一方0.30％を超えると、非金属介在物量を増加させ、表面疵を多発させるとともに、加工性を低下させる。このため、Alは添加する場合には0.30％以下とすることが好ましく、より好ましくは、0.10％以下である。なお、Alを添加しない場合には0.003％以下である。
【００２６】
上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物からなる。
【００２７】
つぎに、本発明鋼の製造方法について、説明する。
【００２８】
本発明鋼は、通常公知の溶製法がすべて適用でき、溶製方法は限定する必要はない。例えば、転炉、電気炉、真空溶解炉等を用いることが好ましく、さらにはＳＳ−ＶＯＤ等により二次精錬を行ってもよい。また、得られた溶鋼は、品質上から連続鋳造法を用いてスラブ等の圧延用素材とすることが好ましい。鋳造された圧延用素材は、さらに熱間圧延を施されて所定板厚の熱延板等とされる。熱延板等のままで製品としてもよい。また、さらに、熱延板に、例えば、900〜1150℃の熱延板焼鈍、酸洗を施し、ついで冷間圧延により所定板厚の冷延板としてもよい。冷延板にさらに900〜1150℃の焼鈍、酸洗を施し製品とすることが好ましい。
【実施例】
【００２９】
表１に示す組成の鋼を、転炉−二次精錬（SS-VOD）により溶製し、連続鋳造法により200mm厚のスラブとした。
【００３０】
これらスラブを1260℃に加熱したのち、熱間圧延により板厚４mmの熱延板とした。
【００３１】
スラブ、熱延板を用いて、つぎのような試験を実施し、熱間加工性を評価した。
（１）熱間加工性
得られたスラブの表面下10mmの位置からグリーブル試験片（10φ×120mm）を採取し、グリーブル試験（熱間引張試験）を実施した。グリーブル試験は、スラブ加熱温度相当の1200℃まで30ｓで加熱し、その温度に60ｓ間保持したのち、50℃／minで熱延温度域の1100℃まで冷却し、その温度に10ｓ間保持してから、100mm／ｓの速度で引張変形し、変形後の断面減少率（ＲＡ）を測定し、熱延温度域での熱間加工性を評価した。なお、ＲＡが80％以上の場合を十分な熱間加工性を有していると判断した。また、得られた熱延板の表面を目視で観察し、へゲの有無を観察した。へゲが全く観察されない場合を○、それ以外を×とした。
【００３２】
得られた結果を表２に示す。
【００３３】
ついで、得られた熱延板に、1050℃の熱延板焼鈍と酸洗処理を施したのち、冷間圧延を施し板厚1.0mmの冷延板とした。さらに、これら冷延板に1050℃の冷延板焼鈍と酸洗処理を施して、板厚1.0mmの冷延焼鈍板とした。
【００３４】
これら冷延焼鈍板について、抗菌性と耐食性を評価した。試験方法はつぎの通りとした。
（２）抗菌性試験
抗菌性は、JIS Z 2801の規定に準拠した抗菌製品技術協会が制定したフィルム密着法を用いて評価した。その手順はつぎの通りである。
【００３５】
（イ）25cm2 の試験片を99.5％エタノール含有脱脂綿等で洗浄・脱脂する。
【００３６】
（ロ）大腸菌を1/500 NB溶液に分散する。（菌の個数は２×106 〜６×106  cfu/mlに調整した。1/500 NB溶液とは、普通ブイオン培地（NB）を減菌精製水で500倍に希釈したものである。普通ブイオン培地とは、肉エキス5.0g、塩化ナトリウム5.0g、ペプトン10.0g、精製水1000ml、ｐＨ：7.0±0.2のものをいう。）
（ハ）菌液を0.5ml/25cm2 の割合で試験片（各３枚）に接種する。
【００３７】
（ニ）試験片表面に被覆フィルムを被せる。
【００３８】
（ホ）試験片を、温度：35±1.0℃、ＲＨ（相対湿度）：90％以上  の条件下で24時間保存する。
【００３９】
（へ）寒天培養法（35±1.0℃、40〜48ｈ）により生菌数を測定する。抗菌性は試験後の菌数および減菌数で評価した。
【００４０】
抗菌性は、次式
減菌率（％）＝（対照の菌数―試験後の菌数）／（対照の菌数）×100
で定義される減菌率で評価した。なお、対照の菌数とは、減菌シャーレーにて抗菌試験を行った試験後の生菌数であり６×106  cfu/mlであった。また、試験後の菌数とは、測定した生菌数である。
（３）耐食性試験
耐食性は、塩乾湿潤複合サイクル試験により評価した。試験片（大きさ：50×80mm）に、次(イ)と（ロ）の処理
（イ）5.0％NaCl水溶液(温度：35℃)を0.5ｈ噴霧したのち、湿度：40％以下、温度：60℃の乾燥雰囲気で1.0ｈ保持する。
【００４１】
(ロ)湿度：95％以上、温度：40℃の湿潤雰囲気で1.0ｈ保持する。
を複合して１サイクルとし、100サイクル繰り返した後、試験片表面の発錆面積率（％）を測定した。
【００４２】
得られた試験結果を表２に示す。
【００４３】
【表１】
2005232511.tif 000002
【００４４】
【表２】
2005232511.tif 000003
【００４５】
本発明例はいずれも、99％以上の減菌率を示し、耐食性が低下することなく、抗菌性が著しく改善されるとともに、熱間加工性が著しく改善されてへゲの発生が抑制されている。
一方、本発明の範囲を外れる比較例、従来例は、耐食性、抗菌性、熱間加工性のいずれか、あるいは二以上の特性が劣化している。