(57)【要約】【要  約】【課  題】  優れた熱間加工性と耐食性とを有する、抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提案することを目的とする。【解決手段】  mass％で、Ｃ：0.1％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Ｐ：0.08％以下、Ｓ：0.02％以下、Cr：10〜35％、Ｎ：0.10％以下を含み、さらにAg：0.001〜0.09％、Cu：0.05〜2.0％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フェライト系ステンレス鋼となる。さらに、Ti、Nbのうちの１種または２種、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：0.1％以下、                    Si：1.0％以下、
Mn：1.0％以下、                    Ｐ：0.08％以下、
Ｓ：0.02％以下、                   Cr：10〜35％、
Ｎ：0.10％以下
を含み、さらにAg：0.001〜0.09％、Cu：0.05〜2.0％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フェラ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、Nb：１％以下、Ti：１％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とすることを特徴とする請求項１に記載のフェラ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に記載のフェラ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、電気機器、化学機器および建材等に好適な、抗菌性に優れたフェラ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必要となる。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、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ることは、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、Ｃ、Ｎ、Si、Mn、Ｐ、Ｓ、Al、Ｖを適切な範囲に調整し、Crを12〜35％含有し、さらにＶを0.01〜0.30％とAgを0.0005〜0.30％添加することにより、加工性や耐食性が十分でしかも、抗菌性が改善されたフェラ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Ｖの複合添加により、抗菌性とともに耐孔食性が著しく改善されるとしている。しかし、特許文献２に記載された技術では、抗菌性の更なる向上のためには、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、Agの鋼中への固溶量が少ないため、多量のAgを均一分散することが難しくなるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献３には、Cu：0.5〜3.0％と、Ag：0.10〜1.0％を複合添加した抗菌性に優れたフェラ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析出のための長時間の時効処理を必要とすることなく、固溶限以下のCu含有量であっても、フェライト系ステンレス鋼の抗菌性を向上させることができるとしている。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0.0001〜１％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、材料コストの高騰を招くとともに、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11−12692号公報
【特許文献３】特開平11−256284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、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る優れた熱間加工性を有し、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、フェラ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、フェラ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：0.1％以下、Si：1.0％以下、Mn：1.0％以下、Ｐ：0.08％以下、Ｓ：0.02％以下、Cr：10〜35％、Ｎ：0.10％以下を含み、さらにAg：0.001〜0.09％、Cu：0.05〜2.0％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フェラ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、Nb：１％以下、Ti：１％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有する組成とすることを特徴とするフェラ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フェライト系ステンレス鋼。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フェラ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の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、フェラ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、熱間加工性の観点から0.03〜0.09％とすることが好ましい。より好ましくは0.04〜0.08％である。
【００１３】
Cu：0.05〜2.0％
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、0.05％以上の含有で認められる。一方、2.0％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0.05〜2.0％の範囲に限定した。なお、熱間加工性の観点から0.4〜2.0％とすることが好ましい。
【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未満に調整することにより、高融点のCu相にAgが固溶し、Cu（Ag）固溶体が形成され、熱間加工時の粒界への低融点Cu−Ag相（融点779℃）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、表面欠陥防止の観点から、Ag／（Ag＋Cu）は好ましくは0.020〜0.060である。
【００１５】
Ｃ：0.1％以下、Ｎ：0.10％以下
Ｃ、Ｎは、加工性を劣化させる元素であり、また、Crと結合して炭窒化物を形成し、脱Cr層を形成し耐食性を低下させるため、できるだけ低減することが望ましい。このような悪影響はＣは0.1％、Ｎは0.10％までは許容できるため、それぞれ上限とした。なお、実操業における製造性を考慮して、Ｃは0.0010％以上、Ｎは0.0060％以上とすることが好ましい。
【００１６】
Si：1.0％以下
Siは、脱酸剤として作用する元素であり、0.10％以上含有することが好ましいが、過剰な含有は冷間加工性、延性の低下を招く。このため、Siは1.0％以下に限定した。なお、好ましくは0.20〜0.35％である。
【００１７】
Mn：1.0％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0.1％以上含有することが好ましい。一方、1.0％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1.0％以下に限定した。なお、好ましくは0.1〜0.8％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0.035％以下である。
【００１９】
Ｓ：0.02％以下
Ｓは、結晶粒界に偏析し、粒界脆化を促進するとともに、Mnと結合してMnSを形成して初期の発錆起点となるため、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0.005％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、冷間加工性が低下し冷延板の加工が困難となる。このため、Crは10〜35％の範囲に限定した。なお、耐食性、冷間加工性の観点から好ましくは15.0〜19.0％である。
【００２１】
本発明では、上記した基本組成に加えてさらに、Nb：１％以下、Ti：１％以下のうちから選ばれた１種または２種、Al：0.3％以下のうちから必要に応じ選択して含有することができる。
【００２２】
Nb：１％以下、Ti：１％以下のうちから選ばれた１種または２種
Ti、Nbはいずれも、炭窒化物形成元素であり、溶接時や熱処理時にCr炭窒化物の粒界析出を抑制し、耐食性を向上させる効果を有する。また、鋼中のＣ、Ｎを固定し炭窒化物として析出し、結晶粒を微細化させる。このような効果はTi：0.05％以上、Nb：0.05％以上、の含有で顕著となる。一方、過剰の含有はこれらの特性を劣化させる。このため、Ti：１％以下、Ti：１％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
【００２３】
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、0.30％以下とすることが好ましい。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を添加する場合には0.30％以下とすることが好ましい。なお、より好ましくは、0.050％以下である。なお、添加しない場合には不可避的不純物として、0.005％以下が許容できる。
【００２４】
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。
【００２５】
つぎに、本発明鋼組成を有するフェライト系ステンレス鋼板の製造方法について説明する。なお、鋼板は、鋼帯をも含むものとする。
【００２６】
上記した組成の溶鋼を、まず溶製する。本発明鋼の溶製は、通常公知の溶製法がすべて適用でき、溶製方法を限定する必要はない。溶製方法は、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。連続鋳造条件は、ステンレス鋼の通常の鋳造条件でよく、とくに限定する必要はない。
【００２７】
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（熱延鋼板）とされる。本発明鋼は熱間加工性に優れていることから、熱間圧延条件はとくに限定する必要はない。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（冷延鋼板）とすることが好ましい。冷延板にさらに900〜1150℃の焼鈍、酸洗を施し製品板とすることが好ましい。
【実施例】
【００２８】
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。
【００２９】
これらスラブを1150℃に加熱したのち、熱間圧延により板厚4mmの熱延板とした。
【００３０】
まず、これらスラブ、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。なお、時効処理等の特殊な熱処理は行っていない。
（１）熱間加工性
得られたスラブの表面下約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1100℃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1050℃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。
【００３１】
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、850〜1020℃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800〜950℃の冷延板焼鈍と酸洗処理を施して、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。
【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】
2005232510.tif 000002
【００４４】
【表２】
2005232510.tif 000003
【００４５】
本発明例はいずれも、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。また、本発明例はいずれも、耐食性が低下することなく、抗菌性が著しく改善されている。
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。