(57)【要約】【目的】  良好な加工性を維持しながらも耐指紋性，耐疵付き性に優れたステンレス鋼板を提供する。【構成】  板厚方向中心部が軟質フェライト相，表層域が硬質マルテンサイト相で表面硬さ２５０ＨＶ以上，板厚中心硬さ２５０ＨＶ以下に調質されたステンレス鋼板であり、Ｃｒ，Ｍｎに対するＳｉの質量比が０.２５以上の不動態皮膜が鋼板表面に形成されている。硬質マルテンサイト相は、ＢＡ焼鈍時の吸窒反応で生じたオーステナイト相の変態によって生成する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
γmax＝４２０Ｃ−１１.５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１.５Ｃｒ−１２Ｍｏ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５０Ｎｂ−５２Ａｌ＋４７０として定義される最大オーステナイト化指数γmax：−１５〜３０でＣｒ：１１.０〜２５.０質量％，Ｓｉ：０.５〜４.０質量％を含み、ＢＡ焼鈍時の吸窒反応で生成したオーステナイト相から変態した硬質マルテンサイト相が表層域に、軟質フェライト相が板厚方向中心部にある組織をもち、極表層の不動態皮膜に含まれているＳｉのＣｒ，Ｍｎに対する質量比Ｓｉ／(Ｃｒ+Ｍｎ)が０.２５以上であることを特徴とする耐指紋性，耐疵付き性，加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼ＢＡ仕上げ材。
【請求項２】
板厚中心硬さが２５０ＨＶ以下，表面硬さが２５０ＨＶ以上である請求項１記載のフェライト系ステンレス鋼ＢＡ仕上げ材。
【請求項３】
γmax＝４２０Ｃ−１１.５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１.５Ｃｒ−１２Ｍｏ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５０Ｎｂ−５２Ａｌ＋４７０として定義される最大オーステナイト化指数γmax：−１５〜３０でＣｒ：１１.０〜２５.０質量％，Ｓｉ：０.５〜４.０質量％を含むフェライト系ステンレス鋼を、１５〜３５体積％Ｎ2＋８５〜６５％Ｈ2の還元雰囲気中８００〜１１００℃でＢＡ焼鈍することを特徴とする耐指紋性，耐疵付き性，加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼ＢＡ仕上げ材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工性が要求される家電機器，厨房機器，業務用電気・電子機器，各種器物等の素材として好適で、耐指紋性，耐疵付き性に優れたフェライト系ステンレス鋼ＢＡ仕上げ材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電機器，厨房機器，業務用電気・電子機器，各種器物等の素材には、意匠性，機能性を重視した塗装鋼板が使用されている。優れた耐指紋性を付与した塗膜を形成した塗装鋼板も開発されているが、鋼板表面に比較すると塗膜が軟質で加工性にも乏しいため、無垢の鋼材に比較して耐疵付き性や加工性が劣る。他方、耐食性を重視してステンレス鋼板を素材に使用する場合もある。
SUS430，SUS304等のステンレス鋼は、表面に生成している不動態皮膜に由来する優れた耐食性を呈する。最終製品形状に成形加工するため軟質化によって加工性を確保しているが、軟質化は製品表面の耐疵付き性を低下させる原因である。SUS301，SUS630等の高強度ステンレス鋼は、硬質で耐疵付き性に優れているものの加工性に乏しい。鋼板表面に生成している不動態皮膜がＣｒ主体の酸化物皮膜であることから、耐指紋性にも劣る。
【０００３】
不動態皮膜のＣｒ，Ｓｉ，Ａｌ濃度を高め、表面粗さＲa：０.３０μｍ以下に平滑化することにより汚れ除去性を改善したステンレス鋼板（特開平１０−２５９４１８号公報）も提案されているが、ステンレス鋼を外板に使用する冷蔵庫等の用途では衛生面から定期的に清掃される。清掃時、研磨粒子を含むタワシ，スポンジ等の掃除用具が使用されるためステンレス鋼表面が疵付きやすいことから、耐指紋性に加えて耐疵付き性にも優れていることが要求される。しかし、良好な加工性を確保しながら耐指紋性，耐疵付き性を改善したステンレス鋼板は実用化されていない。
【特許文献１】特開平10-259418号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、板厚方向中心部を軟質フェライト相，表層域を硬質マルテンサイト相とすることにより耐疵付き性，加工性を両立させると共に、Ｓｉ濃度の高い不動態皮膜を形成することによって耐指紋性を改善したステンレス鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のフェライト系ステンレス鋼ＢＡ仕上げ材は、その目的を達成するため、γmax＝４２０Ｃ−１１.５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１.５Ｃｒ−１２Ｍｏ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５０Ｎｂ−５２Ａｌ＋４７０として定義される最大オーステナイト化指数γmax：−１５〜３０でＣｒ：１１.０〜２５.０質量％，Ｓｉ：０.５〜４.０質量％を含み、ＢＡ焼鈍時の吸窒反応で生成したオーステナイト相から変態した硬質マルテンサイト相が表層域に、軟質フェライト相が板厚方向中心部にある組織をもち、極表層の不動態皮膜に含まれているＳｉのＣｒ，Ｍｎに対する質量比Ｓｉ／(Ｃｒ＋Ｍｎ)が０.２５以上であることを特徴とする。
【０００６】
表層域の硬質マルテンサイト相は、不動態皮膜直下のマルテンサイト量が５０体積％以上で硬質化作用が現れ、２５０ＨＶ以上の表面硬さが得られる。硬質マルテンサイト相のない板厚方向中心部は軟質フェライト相のままで、２５０ＨＶ以下の硬さに抑えられている。
γmax＝４２０Ｃ−１１.５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１.５Ｃｒ−１２Ｍｏ＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５０Ｎｂ−５２Ａｌ＋４７０として定義される最大オーステナイト化指数γmax：−１５〜３０でＣｒ：１１.０〜２５.０質量％，Ｓｉ：０.５〜４.０質量％を含むフェライト系ステンレス鋼を、１５〜３５体積％Ｎ2＋８５〜６５％Ｈ2の還元雰囲気中８００〜１１００℃でＢＡ焼鈍することにより製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明者等は、ステンレス鋼板の耐食性，加工性を確保しながら耐指紋性，耐疵付き性を付与する方法を種々調査・検討した。その結果、ステンレス鋼板表面に形成される不動態皮膜のＳｉ濃度が高くなるに従って耐指紋性が向上し、Ｃｒ，Ｍｎ濃度に対するＳｉ濃度の質量比が０.２５以上で耐指紋性が顕著に改善されることを解明した。Ｓｉ濃化に伴い耐指紋性が向上することは、Ｃｒ，Ｍｎの酸化物に比較してＳｉの酸化物が蛋白質と結合しがたいことに起因すると考えられる。
他方、ステンレス鋼板の表面硬さが高いほど耐疵付き性が良くなることは知られているが、表面硬さの上昇に伴って加工性が低下する。そこで、加工性を維持しながら耐疵付き性の改善を検討した結果、表面硬さ２５０ＨＶ以上，板厚中心硬さ２５０ＨＶ以下で耐疵付き性，加工性の両立が可能なことが判った。
【０００８】
表面硬さ２５０ＨＶ以上，板厚中心硬さ２５０ＨＶ以下は、次式(１)で定義される最大オーステナイト化指数γmaxを−１５〜３０の範囲に収める合金設計，最終焼鈍時の雰囲気，焼鈍条件の制御により達成される。
γmax＝４２０Ｃ−１１.５Ｓｉ＋７Ｍｎ＋２３Ｎｉ−１１.５Ｃｒ−１２Ｍｏ
＋９Ｃｕ−４９Ｔｉ−５０Ｎｂ−５２Ａｌ＋４７０Ｎ＋１８９・・・・・・(１)
最大オーステナイト化指数γmax：−１５〜３０は、吸窒で生成したオーステナイト相が冷却後にマルテンサイト変態した硬質表面層が中心部の軟質フェライトに積層された金属組織を得る上で必要な条件である。最終焼鈍では、ステンレス鋼板表面での吸窒反応を促進させ、且つ不動態皮膜にＳｉを濃化させるため、１５〜３５体積％Ｎ2＋８５〜６５％Ｈ2の還元雰囲気下でステンレス鋼板を８００〜１１００℃に加熱するＢＡ焼鈍が好適である。
【０００９】
本発明が対象とするフェライト系ステンレス鋼は、Ｃｒ：１１.０〜２５.０質量％，Ｓｉ：０.５〜４.０質量％を含む限り鋼種に制約を受けるものではないが、ＢＡ焼鈍時に鋼板表面の吸窒を促進させ、冷却後に硬質マルテンサイト相を表層に形成させるため、式(１)で定義される最大オーステナイト化指数γmaxを−１５〜３０の範囲に調整する合金設計が採用される。
Ｃｒは、ステンレス鋼に要求される耐食性を付与する上で必須の合金成分であり、１１.０質量％以上のＣｒで耐食性改善効果がみられる。しかし、２５.０質量％を超える過剰量のＣｒが含まれると、硬質化によって加工性が低下し、フェライト形成元素でもあることから表層に必要な硬質マルテンサイト相が生成しなくなる。
【００１０】
Ｓｉは、耐指紋性に有効なＳｉ濃化した不動態皮膜を形成するために必要な合金成分であり、０.５質量％以上のＳｉ含有で耐指紋性改善効果がみられる。しかし、固溶強化元素であって材質を硬質化するので、Ｓｉ含有量の上限を４.０質量％に規定した。
【００１１】
Ｃｒ，Ｓｉ以外の合金成分としては、Ｃ，Ｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｎｂ等がある。
Ｃ，Ｎは、フェライト系ステンレス鋼の硬さを上昇させる元素であり加工面から可能な限り低いほうが好ましいので、含有量の上限を共に０.１０質量％とする。
Ｍｎ，Ｃｕは、素材を軟質に維持したまま最大オーステナイト化指数γmaxを調整するのに適した成分であるが、過剰添加は耐食性に不利であるので含有量の上限を共に３.０質量％とする。
【００１２】
Ｎｉは、Ｍｎと同様に素材を硬質化することなく最大オーステナイト化指数γmaxの調整を可能にする成分であるが、高価な元素であるので含有量の上限を３.０質量％とすることにより鋼材コストの上昇を抑える。
Ｔｉ，Ｎｂは、固溶Ｃ，Ｎを炭化物，窒化物として析出させ、最終焼鈍状態でのＣ，Ｎの固溶量を低減させ加工性，耐食性を向上させる。しかし、過剰添加すると固溶Ｔｉ，Ｎｂが多くなって製造性が悪化するので、含有量の上限を共に０.６質量％とした。
Ｍｏ：１.０質量％以下，Ａｌ：０.５質量％以下，Ｖ：１.０質量％以下，Ｗ：１.０質量％以下，Ｚｒ：１.０質量％以下，REM：０.１質量％以下の一種又は二種以上を必要に応じて添加することもできる。
【００１３】
鋼板表面に生成する不動態皮膜の成分によってステンレス鋼ＢＡ仕上げ材の特性が変わり、中でも耐指紋性は不動態皮膜のＳｉ濃度に大きく影響される。本発明者等による調査・研究の結果から、最表層から深さ２０ｎｍまでの極表層域における不動態皮膜のＣｒ，Ｍｎ濃度に対するＳｉ濃度の質量比Ｓｉ／（Ｃｒ＋Ｍｎ）を０.２５以上にＳｉ濃化するとき、耐指紋性が顕著に改善されることが判った。
【００１４】
耐疵付き性の向上には高い表面硬さが必要であるが、加工性を確保するために板厚中心の硬さが可能な限り低いことが望ましい。本発明では、板中心部を軟質フェライト相とし、表層を硬質マルテンサイト相とすることにより耐疵付き性，加工性を両立させている。すなわち、板厚中心硬さを２５０ＨＶ以下とすることにより加工性が確保され，表面硬さ２５０ＨＶ以上とすることにより耐疵付き性が向上する。
【００１５】
硬質マルテンサイト相は、ＢＡ焼鈍時の吸窒反応で生成したオーステナイト相が冷却後にマルテンサイト変態することにより生成する相であり、焼鈍条件にもよるが板表層から深さ１〜５０μｍ程度の表層域がマルテンサイト量５０体積％以上の硬質マルテンサイト相になっている。硬質マルテンサイト相の生成により耐疵付き性に有効な表面硬さが得られるので、窒化，浸炭，圧延，ショットピーニング等を不要とし製造コストも低減する。
【００１６】
Ｓｉ濃化した不動態皮膜及び必要な表面硬さを呈する硬質マルテンサイト相は、雰囲気，焼鈍条件を制御したＢＡ焼鈍で形成される。ＢＡ焼鈍時に吸窒反応を促進させてオーステナイト相を形成するため、焼鈍雰囲気にＮ2濃度を１５〜３５体積％に調整したＮ2＋Ｈ2混合ガスを使用し、焼鈍温度を８００〜１１００℃に設定する。
【００１７】
オーステナイト形成元素であるＮ2がＢＡ焼鈍時に雰囲気から板表面に吸蔵され、ステンレス鋼板の表面域がオーステナイト化する。生成したオーステナイト相は冷却後に硬質マルテンサイト相に変態し、ステンレス鋼板表面を硬質化する。必要表面硬さの硬質マルテンサイト相の生成は、Ｎ2濃度：１５体積％以上の焼鈍雰囲気で効果的になる。しかし、３５体積％を超える過剰量のＮ2を含む焼鈍雰囲気では、吸蔵されたＮが鋼中の成分と反応し、表面欠陥や応力集中の起点となる窒化物系の硬質介在物が生成しやすくなる。板表面のＮ吸蔵及び不動態皮膜のＳｉ濃化は、焼鈍温度８００℃以上のＢＡ焼鈍で円滑に進行する。Ｎ吸蔵，Ｓｉ濃化は焼鈍温度が高くなるに従って活発化するが、１１００℃を超える高温加熱ではステンレス鋼板の材質劣化を招きやすい。
【実施例】
【００１８】
表１の成分・組成をもつ各種ステンレス鋼を溶製し、３０ｋｇのインゴットに鋳造し、熱延，焼鈍，冷延を経て板厚０.５ｍｍの冷延鋼帯を製造した。
【００１９】
2005307293.tif 000002
【００２０】
各冷延鋼帯に表２の条件下でＢＡ焼鈍，大気焼鈍／酸洗等の最終焼鈍を施し、焼鈍仕上げ材を得た。一部の鋼帯は、最終焼鈍後にスキンパス圧延した。
【００２１】
2005307293.tif 000003
【００２２】
得られた焼鈍仕上げ材から試験片を切り出し、０.９８Ｎのマイクロビッカースを用いて表面硬さ及び板厚中心硬さを測定した。
各試験片の表面に生成している不動態皮膜をグロー発光分析してＳｉ，Ｃｒ．Ｍｎの濃度（質量％）を求め、質量比Ｓｉ／(Ｃｒ＋Ｍｎ)としてＳｉ濃度を算出した。
表層に生成した硬質マルテンサイト相の厚みは、研磨後にフッ酸＋硝酸＋グリセリンの混合溶液でエッチングした試験片の断面を光学顕微鏡で観察することにより測定した。
【００２３】
耐指紋性は、同一条件下で人差し指を試験片表面に押し付けた後、試験片表面に付着した指紋痕を官能テストし、指紋痕がほとんどない試験片を○，若干の指紋痕が付着している試験片を△，指紋痕が明瞭に観察された試験片を×と評価した。
耐疵付き性試験では、JIS B1501の鋼球（１／４インチ）を荷重０.４９Ｎで試験片表面に押し付け、１５ｍｍのストロークで５０往復した後で試験片表面を観察した。試験後に疵付いていない試験片を○，幅０.１ｍｍ以下の疵が検出された試験片を△，０.１ｍｍ以上と広幅の疵がつけられた試験片を△として、耐疵付き性を評価した。
【００２４】
加工試験では、試験片を直角曲げした後、曲げ内側の表面を観察した。内側Ｒ：０.２ｍｍの曲げで表面にクラックが発生していない試験片を○，内側Ｒ：０.５ｍｍの曲げで表面にクラックが発生していない試験片を△，内側Ｒ：０.５ｍｍの曲げで表面にクラックが発生した試験片を×として加工性を評価した。
表３の調査結果にみられるように、不動態皮膜のＳｉ濃度が質量比０.２５未満では耐指紋性が劣り、表面硬さが２５０ＨＶ未満では耐疵付き性が劣り、板厚中心硬さが２５０ＨＶを超えると加工性に劣っていた。
【００２５】
これに対し、不動態皮膜のＳｉ濃度０.２５以上，表面硬さ２５０ＨＶ以上，板厚中心硬さ２５０ＨＶ以下を全て満足する本発明例では、耐指紋性，耐疵付き性に優れているにも拘らず、良好な加工性が維持されていた。この結果から、最大オーステナイト化指数γmax：−１５〜３０を満足する合金設計で、ＢＡ焼鈍で表層域を硬質マルテンサイト相にすると共に不動態皮膜をＳｉ濃化させることが耐指紋性，耐疵付き性，加工性の改善に有効なことが確認された。
【００２６】
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【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上に説明したように、板幅方向中心部に軟質フェライト相を維持したままで、ＢＡ焼鈍時の吸窒反応で生成したオーステナイト相の変態により表層域を硬質マルテンサイト相とすることにより、加工性を確保しながらも耐疵付き性が改善される。また、極表層に生成している不動態皮膜をＳｉ濃化することにより耐指紋性の向上も図られる。このようにして耐指紋性，耐疵付き性，加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼ＢＡ仕上げ材は、ステンレス鋼本来の優れた耐食性と相俟って家電機器，厨房機器，業務用電気・電子機器，各種器物，建築用資材等、広範な分野で使用される。