(57)【要約】【課題】安価かつ耐食性に優れたステンレス鋼板を提供する。【解決手段】鋼板の板厚方向中心部における化学組成が、質量%で、C:0.12%以下、Si:0.75%以下、Mn:1.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、N:0.07%以下、Cr:16.00〜18.00%、Al:0.2%以下、Ti:0.01%以下、残部：Feおよび不純物であり、表層部におけるN含有量[N]s(質量%)、Al含有量[Al]s(質量%)およびTiの含有量[Ti]s(質量%)が下記(i)式を満足し、板厚方向中心部における金属組織がフェライト主体であり、かつ、表層部における金属組織がマルテンサイト主体であって、Ｘ線回折分析でＣｒ窒化物が検出されないステンレス鋼板。    0.4≦[N]s−0.5×[Al]s−0.3×[Ti]s≦1.7  ・・・(i)【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の板厚方向中心部における化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１２％以下、
Ｓｉ：０．７５％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０７％以下、
Ｃｒ：１６．００〜１８．００％、
Ａｌ：０．２％以下、
Ｔｉ：０．０１％以下、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
鋼板の表層部におけるＮ、ＡｌおよびＴｉの含有量が下記（ｉ）式を満足し、
前記板厚方向中心部における金属組織がフェライト主体であり、かつ、前記表層部における金属組織がマルテンサイト主体であって、Ｘ線回折分析でＣｒ窒化物が検出されないステンレス鋼板。
０．４≦［Ｎ］ｓ−０．５×［Ａｌ］ｓ−０．３×［Ｔｉ］ｓ≦１．７  ・・・（ｉ）
ただし、上記（ｉ）式中の各記号の意味は以下の通りである。
［Ｎ］ｓ：表層部のＮ含有量（質量％）
［Ａｌ］ｓ：表層部のＡｌ含有量（質量％）
［Ｔｉ］ｓ：表層部のＴｉ含有量（質量％）
【請求項２】
請求項１に記載のステンレス鋼板の製造方法であって、
ステンレス鋼板素材を、Ｎ２ガスおよびＨ２ガスの混合ガス雰囲気中において１０００〜１２００℃の温度範囲まで１０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱した前記ステンレス鋼板素材を１０００〜１２００℃の温度範囲で保持する保持工程と、
前記保持工程の後、前記ステンレス鋼板素材を冷却する冷却工程と、を備え、
前記保持工程における保持時間と、前記冷却工程における平均冷却速度とが、下記（ｉｉ）式を満足するステンレス鋼板の製造方法。
（ＫＴ×ｔ５）／ＣＲ≦０．４  ・・・（ｉｉ）
ただし、上記（ｉｉ）式中の各記号の意味は以下の通りである。
ＫＴ：保持工程における保持時間（ｓ）
ｔ：ステンレス鋼板素材の厚さ（ｍｍ）
ＣＲ：冷却工程における平均冷却速度（℃／ｓ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は、その特徴の一つとして、いわゆる炭素鋼または普通鋼に比べて耐食性に優れることが挙げられる。
【０００３】
ステンレス鋼の耐食性をより向上させる方法として、Ｃｒ、Ｍｏ、ＷまたはＮの含有量を増加させる方法が一般的に採用されている。これらの元素の含有量を増加させることにより、耐孔食性を向上させることができる。
【０００４】
しかしながら、Ｃｒ、ＭｏおよびＷはいずれも高価ないわゆるレアメタルである。そのため、これらの元素の含有量を増加させるとコストの増大につながる。
【０００５】
一方、Ｎは安価な元素であるものの、Ｎを製錬工程で多量に鋼中に含有させるには、加圧溶解法等の特殊な方法が必要である。そのため、この方法を採用すると設備コストの増大につながる。
【０００６】
最近では、高価な設備を必要とせず、Ｎをステンレス鋼中に含有させる方法として、特許文献１に記載されているように、Ｎ２ガスとＨ２ガスとからなる混合ガス雰囲気中で鋼を加熱、保持し、表面からＮを吸収させる固相窒素吸収法（光輝焼鈍法）の研究、開発が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６１−８１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、光輝焼鈍法を、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ２０２およびＳＵＳ４３０に適用することが記載されている。特許文献１の記載によれば、光輝焼鈍法を適用した結果、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４および２０２ではＮの吸収が認められたため、孔食電位が高く、耐食性が向上した。一方、フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０については、光輝焼鈍法を適用してもＮの吸収がほとんど認められておらず、光輝焼鈍法を適用した後のＳＵＳ４３０の耐食性については評価されていない。
【０００９】
ここで、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼およびフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼と比べて安価である。そのため、このようなフェライト系ステンレス鋼について固相窒素吸収法でＮを表面から吸収させ、表層部のＮ含有量を高めることができれば、耐食性の高いステンレス鋼を安価に得ることができる。
【００１０】
本発明者らは、以上の課題を解決するためになされたものであり、安価かつ耐食性に優れたステンレス鋼板を提供すること、およびこのステンレス鋼板を安価に製造する方法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】
【００１１】
本発明らは、上記の目的を達成するために検討を重ねた。その結果、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼に固相窒素吸収法を適用し、表層部のＮ含有量を高める場合には、オーステナイト系ステンレス鋼に適用する場合と異なり、以下の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に注意する必要があることを見出した。
（ａ）固相窒素吸収処理を施した後、ステンレス鋼を冷却する際に、マルテンサイト変態を生じさせること。
（ｂ）マルテンサイト変態を生じさせるため、ステンレス鋼を加熱する際にフェライトからオーステナイトへの変態を生じさせること。
（ｃ）フェライト系ステンレス鋼は、高Ｃｒフェライト単相ステンレス鋼（Ｃｒ含有量が２０質量％以上）および二相ステンレス鋼に比べてＮの固溶限度の上限が小さいため、Ｎを含有させるとＣｒ窒化物の析出が生じやすく、固溶するＣｒ含有量が不足しやすいこと。
【００１２】
本発明者らはさらに、上記注意点を考慮して実験を行い、その結果、以下の（Ａ）および（Ｂ）の知見を得た。
（Ａ）ステンレス鋼板は、表層部のＮ含有量、Ａｌ含有量およびＴｉ含有量が所定の関係を満たす場合に高い耐食性を有する。
（Ｂ）ステンレス鋼板素材に固相窒素吸収処理を施す際の、昇温速度および保持温度を所定の範囲とし、保持時間、冷却速度および鋼板の厚さを所定の関係を満たすようにすることにより、Ｃｒ窒化物の生成が抑制され、ステンレス鋼板の耐食性が向上する。
【００１３】
なお、上記知見は、以下に示す予備実験の結果、得られたものである。
【００１４】
〈予備実験〉
本発明者らは、予備実験として、フェライト系ステンレス鋼の鋼板を素材として、赤外線加熱炉を用いて所定の温度で所定の時間保持する固相窒素吸収処理を行った。実験条件は以下の通りである。
鋼種：ＳＵＳ４３０（Ｆｅ−１６質量％Ｃｒ合金）
鋼板の厚さ：０．２ｍｍまたは１．０ｍｍ
加熱炉内保持温度：１１００℃
加熱炉内保持時間：０〜４８０ｓ
加熱炉内雰囲気：０．２５気圧のＮ２ガスと０．７５気圧のＨ２ガスとの混合ガス（露点−５０℃）
【００１５】
固相窒素吸収処理を施した鋼板について、孔食電位、鋼板の表面から内部に向かう方向のＮ濃度分布、および鋼板表面の元素分布を測定した。孔食電位の測定は、鋼板を濃度３．５％、温度３０℃のＮａＣｌ溶液に浸漬して行った。表面から内部方向への窒素濃度分布はＧＤ−ＯＥＳ（Glow Discharge-Optical Emission Spectroscopy、グロー放電発光分析法）により測定し、測定範囲は直径２ｍｍとした。鋼板表面の元素分布は、ＦＥ−ＥＰＭＡ（Field Emission Electron Probe Micro Analyzer、電界放出型電子線マイクロアナライザ）を用いて測定した。
【００１６】
実験の結果、厚さが１．０ｍｍのステンレス鋼板では、加熱炉内での保持時間が長いほど、孔食電位が低下することが分かった。一方、厚さが０．２ｍｍのステンレス鋼板では、加熱炉内での保持時間が長いほど孔食電位が上昇することが分かった。なお、孔食電位は金属材料の耐食性の簡易な指標であり、孔食電位が高いほど耐食性が高いと考えられる。
【００１７】
また、鋼板の表面から内部に向かう方向のＮ濃度分布の測定結果によると、厚さが１．０ｍｍのステンレス鋼板では、加熱炉内での保持時間が０ｓの場合、表層部におけるＮ含有量が０．２質量％であり、保持時間が４８０ｓでは０．６質量％であった。厚さが０．２ｍｍのステンレス鋼板では、加熱炉内での保持時間が０ｓの場合、表層部におけるＮ含有量が０．３質量％であり、保持時間が４８０ｓでは０．６質量％であった。
【００１８】
このように、厚さが１．０ｍｍのステンレス鋼板と比べて０．２ｍｍのステンレス鋼板の方が孔食電位が高かった理由として、鋼板の厚さが薄い方が加熱炉内で保持した後の冷却速度が速いため、Ｃｒ窒化物がＸ線回折分析で検出可能な程度まで析出せず、Ｃｒ欠乏層が形成されなかったことが考えられる。ステンレス鋼のＣｒが欠乏した部分では、孔食電位が低下し、耐食性が低下する。
【００１９】
また、厚さが０．２ｍｍのステンレス鋼板において、加熱炉内での保持時間が長いほど孔食電位が高かった理由として、保持時間が長いほど鋼板の表層部に固溶するＮ含有量が多かったことが考えられる。
【００２０】
本発明者らは、これらの実験結果を基に、耐食性の高いステンレス鋼板の条件およびこのようなステンレス鋼板を得る条件を明らかにするため、ステンレス鋼板の厚さ、化学組成、固相窒素吸収処理を施す際の加熱速度、保持温度、保持時間および冷却速度について種々条件を変更して実験を行い、上記知見を得るに至った。
【００２１】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、下記のステンレス鋼板およびステンレス鋼板の製造方法を要旨とする。
【００２２】
（１）鋼板の板厚方向中心部における化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１２％以下、
Ｓｉ：０．７５％以下、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０７％以下、
Ｃｒ：１６．００〜１８．００％、
Ａｌ：０．２％以下、
Ｔｉ：０．０１％以下、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
鋼板の表層部におけるＮ、ＡｌおよびＴｉの含有量が下記（ｉ）式を満足し、
前記板厚方向中心部における金属組織がフェライト主体であり、かつ、前記表層部における金属組織がマルテンサイト主体であって、Ｘ線回折分析でＣｒ窒化物が検出されないステンレス鋼板。
０．４≦［Ｎ］ｓ−０．５×［Ａｌ］ｓ−０．３×［Ｔｉ］ｓ≦１．７  ・・・（ｉ）
ただし、上記（ｉ）式中の各記号の意味は以下の通りである。
［Ｎ］ｓ：表層部のＮ含有量（質量％）
［Ａｌ］ｓ：表層部のＡｌ含有量（質量％）
［Ｔｉ］ｓ：表層部のＴｉ含有量（質量％）
【００２３】
（２）上記（１）に記載のステンレス鋼板の製造方法であって、
ステンレス鋼板素材を、Ｎ２ガスおよびＨ２ガスの混合ガス雰囲気中において１０００〜１２００℃の温度範囲まで１０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で加熱した前記ステンレス鋼板素材を１０００〜１２００℃の温度範囲で保持する保持工程と、
前記保持工程の後、前記ステンレス鋼板素材を冷却する冷却工程と、を備え、
前記保持工程における保持時間と、前記冷却工程における平均冷却速度とが、下記（ｉｉ）式を満足するステンレス鋼板の製造方法。
（ＫＴ×ｔ５）／ＣＲ≦０．４  ・・・（ｉｉ）
ただし、上記（ｉｉ）式中の各記号の意味は以下の通りである。
ＫＴ：保持工程における保持時間（ｓ）
ｔ：ステンレス鋼板素材の厚さ（ｍｍ）
ＣＲ：冷却工程における平均冷却速度（℃／ｓ）
【００２４】
ここで、ステンレス鋼板について「表層部」とは、鋼板表面から内部方向に１μｍまでの範囲をいう。「板厚方向中心部」とは、板厚方向の中心から板厚方向両側の表面に向かってそれぞれ１μｍまでの領域、すなわち板厚方向の中心における板厚方向の厚さが２μｍの領域をいう。なお、「板厚方向中心部」には、鋼板幅方向の両端から１μｍまでの範囲は含まれない。
【００２５】
「鋼板」とは、平らに圧延された鋼であり、平板状に切断された鋼材のみならず、コイル状に巻かれた鋼材（いわゆる「鋼帯」）も含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、安価かつ耐食性に優れたステンレス鋼板を得ることができる。また、本発明によれば、耐食性に優れたステンレス鋼板を安価に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の各要素について詳しく説明する。
【００２８】
１．化学組成
各元素の含有量の限定理由は以下の通りである。なお、以下の説明において、含有量についての「％」は「質量％」を意味する。
【００２９】
（１）板厚方向中心部における化学組成
Ｃ：０．１２％以下
Ｃは、鋼を硬質化させて加工性を低下させるとともに、鋼の耐食性を低下させる元素である。Ｃ含有量は少ないほど好ましい。優れた加工性を確保するため、Ｃ含有量を０．１２％以下とする。Ｃ含有量は、０．１０％以下が好ましく、０．０６％以下がより好ましい。
【００３０】
なお、Ｃ含有量を極端に低減すると、製造コストが大きく上昇する。そのため、Ｃ含有量は、０．００４％以上が好ましく、０．００７％以上がより好ましい。
【００３１】
Ｓｉ：０．７５％以下
Ｓｉは、鋼の脱酸剤として有効な元素であり、また、鋼の耐酸化性を向上させる作用を有する。しかし、Ｓｉ含有量が過剰である場合、含有量の増加とともに鋼の硬質化が顕著となり、加工性が低下する。そのため、Ｓｉ含有量は０．７５％以下とする。Ｓｉ含有量は、０．５０％以下が好ましく、０．３０％以下がより好ましい。
【００３２】
なお、Ｓｉ含有量を極端に低減すると、脱酸効果が十分に得られず鋼の清浄度が低下するとともに、鋼の耐酸化性も低下する。また、製造コストが大きく上昇する。そのため、Ｓｉ含有量は、０．２０％以上が好ましく、０．２５％以上がより好ましい。なお、Ｓｉによる脱酸効果および鋼の耐酸化性は、Ｓｉ含有量が０．１０％以上である場合に顕著に得られる。
【００３３】
Ｍｎ：１．００％以下
Ｍｎは、Ｓｉと同様に鋼の脱酸作用を有する元素であり、また、高温でのスケール剥離を抑制する元素でもある。しかし、Ｍｎ含有量が１．００％を超えると、発錆や孔食の起点となるＭｎ硫化物が生成して鋼の耐食性を低下させるとともに、Ｍｎのコストの増大につながる。そのため、Ｍｎ含有量は１．００％以下とする。Ｍｎ含有量は、０．８０％以下が好ましく、０．６０％以下がより好ましい。
【００３４】
なお、Ｍｎ含有量を極端に低減すると、脱酸効果が十分に得られず鋼の清浄度が低下するとともに、製造コストも大きく上昇する。そのため、Ｍｎ含有量は、０．２０％以上が好ましく、０．４０％以上がより好ましい。なお、Ｍｎによる脱酸効果は、Ｍｎ含有量が０．１０％以上である場合に顕著に得られる。
【００３５】
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは、鋼中に不純物として含有され、耐食性および靱性を低下させる元素である。Ｐ含有量は少ないほど好ましい。Ｐ含有量が０．０４０％を超えると鋼の加工性の低下が顕著となる。そのため、Ｐ含有量は０．０４０％以下とする。特に、Ｐ含有量は、０．０３０％以下が好ましく、０．０２０％以下がより好ましい。
【００３６】
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓは、鋼中に不純物として含有され、発錆や孔食の起点となり鋼の耐食性を低下させる元素である。Ｓ含有量は少ないほど好ましい。Ｓ含有量が０．０３０％を超えると鋼の耐食性の低下が顕著となる。そのため、Ｓ含有量は０．０３０％以下とする。特に、Ｓ含有量は、０．０２０％以下が好ましく、０．０１０％以下がより好ましい。
【００３７】
Ｎ：０．０７％以下
Ｎは、Ｃと同様に鋼の加工性を低下させる元素である。Ｎ含有量は少ないほど好ましい。Ｎ含有量が０．０７％を超えると鋼の加工性の低下が顕著となる。そのため、Ｎ含有量は０．０７％以下とする。特に、Ｎ含有量は、０．０５％以下が好ましく、０．０３％以下がより好ましい。
【００３８】
なお、Ｎ含有量を極端に低減すると、製造コストが大きく上昇する。そのため、Ｎ含有量は、０．００４％以上が好ましく、０．０１％以上がより好ましい。
【００３９】
Ｃｒ：１６．００〜１８．００％
Ｃｒは、代表的なフェライト形成元素であるとともに、鋼の耐食性を維持するのに有効な基本元素である。Ｃｒ含有量が１６．００％未満であると、鋼の耐食性を確保するために、Ｍｏ、ＷおよびＮの少なくとも一つの含有量を高めなければならない。Ｍｏ、ＷおよびＮの含有量を高めると、熱間加工性が低下するとともに、合金元素の窒化物およびこれらの元素を含む金属間化合物の析出により、鋼の耐食性が顕著に低下するおそれがある。また、ＭｏおよびＷは、Ｃｒに比べて高価であるため、ＭｏおよびＷの含有量を高めると、コストの増大につながる。一方、Ｃｒ含有量が１８．００％を超えると、金属間化合物（特にσ相）の析出が顕著となり、鋼の靱性および耐食性の劣化を招くことがある。そのため、Ｃｒ含有量は、１６．００〜１８．００％とする。Ｃｒ含有量の下限は１６．５０％が好ましく、１７．００％がより好ましい。Ｃｒ含有量の上限は１７．８０％が好ましく、１７．２０％がより好ましい。
【００４０】
Ａｌ：０．２％以下
Ａｌは、Ａｌ窒化物を形成して鋼中のＮの固溶量を低減するとともに、鋼の降伏点を下げて加工性を改善する効果を有する元素である。また、Ａｌは、鋼の靱性を改善する効果も有する。しかし、Ａｌを、０．２％を超えて含有させると、固溶Ａｌが鋼の靱性を低下させ、また、鋼の製造性が低下することとなる。そのため、Ａｌの含有量は０．２％以下とする。Ａｌ含有量の上限は０．１６０％が好ましく、０．１４０％がより好ましい。Ａｌ含有量の下限は０．００５％が好ましく、０．１００％がより好ましい。本発明のＡｌ含有量とは、酸可溶Ａｌ（所謂「ｓｏｌ．Ａｌ」）の含有量を指す。
【００４１】
Ｔｉ：０．０１％以下
Ｔｉは、Ｔｉ炭化物を形成して鋼中のＣを固定し、Ｃｒ炭化物の析出を防止する。また、Ｔｉ窒化物を形成し、フェライト組織中に析出して表面硬さの向上にも寄与する。しかし、Ｔｉ含有量が０．０１％を超えると、ステンレス鋼板素材に固相窒素吸収処理を施す際に、鋼板素材の表層部においてＮの固溶よりもＴｉ窒化物の析出が優先される。Ｔｉ窒化物の析出により、鋼の孔食電位が低下し、耐食性も低下する。そのため、Ｔｉ含有量は０．０１％以下とする。Ｔｉ含有量の上限は０．００６％が好ましく、０．００４％がより好ましい。Ｔｉ含有量の下限は０．００１％が好ましく、０．００２％がより好ましい。
【００４２】
本発明のステンレス鋼板の板厚方向中心部における化学組成の残部は、Ｆｅおよび不純物からなる。なお、不純物とは、ステンレス鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料その他の要因により混入する成分を意味する。
【００４３】
ステンレス鋼板の板厚方向中心部の化学組成は、例えばＧＤ−ＯＥＳまたはＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer、電子線マイクロアナライザ）によって測定することができる。
【００４４】
なお、ステンレス鋼板の板厚方向中心部の化学組成は、後述の固相窒素吸収処理等の熱処理を施した場合であっても、当該熱処理を施す前のステンレス鋼板の化学組成とほとんど変化がない。そのため、ステンレス鋼板の板厚方向中心部の化学組成として、固相窒素吸収処理等の熱処理を施す前の化学組成を使用してもよい。
【００４５】
（２）表層部における化学組成
本発明のステンレス鋼板は、表層部において、Ｎ、ＡｌおよびＴｉの含有量が下記（ｉ）式を満足する。
０．４≦［Ｎ］ｓ−０．５×［Ａｌ］ｓ−０．３×［Ｔｉ］ｓ≦１．７  ・・・（ｉ）
ただし、上記（ｉ）式中の各記号の意味は以下の通りである。
［Ｎ］ｓ：表層部のＮ含有量（質量％）
［Ａｌ］ｓ：表層部のＡｌ含有量（質量％）
［Ｔｉ］ｓ：表層部のＴｉ含有量（質量％）
ここで、（ｉ）式中の数式を下記のようにＦ１と定義する。
Ｆ１＝［Ｎ］ｓ−０．５×［Ａｌ］ｓ−０．３×［Ｔｉ］ｓ
【００４６】
上記（ｉ）式を満足する場合、すなわちＦ１の値が０．４以上、１．７以下である場合、ステンレス鋼板の表層部に適切な量のＮが固溶し、十分な耐食性を有するステンレス鋼板が得られる。Ｆ１の値が０．４未満である場合、ステンレス鋼板の表層部においてＮ含有量が不足し、孔食電位が低く、十分な耐食性が得られない。また、Ｆ１の値が１．７を超える場合、ステンレス鋼板の表層部におけるＮが過剰であり、表層部においてＣｒ窒化物が析出するため、孔食電位が低く、十分な耐食性が得られない。［Ｎ］ｓは、上述のＧＤ−ＯＥＳによって測定することができ、［Ａｌ］ｓおよび［Ｔｉ］ｓは、上述のＦＥ−ＥＰＭＡを用いて測定することができる。なお、ＡｌおよびＴｉは拡散しにくいため、ステンレス鋼板に後述する固相窒素吸収処理等の熱処理を施しても表層部と中心部とで含有量がほぼ同じである。すなわち、ＡｌおよびＴｉの含有量は、熱処理の有無にかかわらず、表層部と中心部とでほぼ同じである。そのため、上記（ｉ）式の［Ａｌ］ｓおよび［Ｔｉ］ｓとして、熱処理前のステンレス鋼板のＡｌ含有量およびＴｉ含有量を使用してもよい。
【００４７】
また、上記（ｉ）式を満たすことにより、例えば塩水環境のような厳しい腐食環境下での耐食性も確保することができる。腐食環境下で、ステンレス鋼板の表面に局所的にｐＨが低下する箇所、すなわち酸性となる箇所が発生しても、鋼板の当該箇所からＮが溶解して、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）が生成、すなわち当該箇所にアルカリ性水溶液が生成し、中和されるからである。実際には、この中和効果は、ステンレス鋼板の表層部におけるＮ含有量が０．３０％以上である場合に得られる。そのため、上記（ｉ）式を満たせば必然的にこの中和効果が得られる。
【００４８】
２．金属組織
本発明のステンレス鋼板は、板厚方向中心部における金属組織がフェライト主体である。金属組織について、「フェライト主体」とはフェライトの体積分率が９０％以上であることを意味し、体積分率が１００％、すなわちフェライト単相であってもよい。フェライト以外に含まれる組織として、Ｃｒ炭化物およびＣｒ窒化物が挙げられる。これらの組織の体積分率は、合計で１０％以下である。板厚方向中心部における金属組織のフェライトの体積分率は、９５〜９８％が好ましい。
【００４９】
また、本発明のステンレス鋼板は、表層部における金属組織が、マルテンサイト主体であって、Ｘ線回折分析でＣｒ窒化物が検出されない。金属組織について、「マルテンサイト主体」とはマルテンサイトの体積分率が９０％以上であることを意味し、体積分率が１００％、すなわちマルテンサイト単相であってもよい。マルテンサイト以外に含まれる組織として、Ｃｒ炭化物が挙げられ、その体積分率は１０％以下である。表層部における金属組織のマルテンサイトの体積分率は、９５〜９８％が好ましい。
【００５０】
ステンレス鋼板は、表層部における金属組織がフェライト主体である場合、マルテンサイト主体である場合と比較して耐食性に劣る。また、表層部にＣｒ窒化物が生成した場合、ステンレス鋼板が上記（ｉ）式を満足していても、表層部に固溶するＣｒ含有量が不足するため、孔食電位が低下し、十分な耐食性が得られなくなる。
【００５１】
なお、本発明において、表層部における金属組織について「Ｘ線回折分析でＣｒ窒化物が検出されない」とは、ステンレス鋼板から表面を含むように採取した試料についてＸ線回折測定を行うことにより得られたチャートにおいて、Ｃｒ窒化物に由来するピークが現れる角度における信号強度が、当該角度の前後０．２°におけるバックグラウンドの信号強度の平均値の１．５倍以下であることをいう。試料は、ステンレス鋼板表面を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍで含むように採取する。特性Ｘ線としてＣｏＫαを用い、電圧は３０ｋＶ、電流は１００ｍＡとする。測定範囲は１０°≦２θ≦１１０°、ステップは０．０４°、積算時間は２ｓとし、Ｘ線入射角は０．３°とする。
【００５２】
３．本発明のステンレス鋼板の製造方法
本発明のステンレス鋼板は、例えばステンレス鋼板素材に固相窒素吸収処理を施すことにより得られる。以下では固相窒素吸収処理について説明する。
【００５３】
固相窒素吸収処理は、加熱工程、保持工程および冷却工程を備える。固相窒素吸収処理には、例えば赤外線加熱炉を用いることができる。加熱炉内の雰囲気は、Ｎ２ガスおよびＨ２ガスの混合ガス雰囲気とする。混合ガスは、例えば組成をＮ２ガス０．２５気圧とＨ２ガス０．７５気圧とし、露点を−５０℃とする。Ｎ２ガスおよびＨ２ガスからなる混合ガスのＮ２ガス分圧の好ましい下限は０．２５気圧であり、好ましい上限は０．６０気圧である。また、この混合ガスの露点の好ましい下限は−４５℃であり、好ましい上限は−３５℃である。
【００５４】
加熱工程では、ステンレス鋼板素材を１０００〜１２００℃の温度範囲まで１０℃／ｓ以上の昇温速度で加熱する。昇温速度が１０℃／ｓ未満であると、Ｃｒ窒化物が鋼板素材の表層部に析出して、孔食電位が低下し、耐食性が低下する。昇温速度の上限は、２００℃／ｓが好ましい。
【００５５】
保持工程では、加熱工程で加熱したステンレス鋼板素材を１０００〜１２００℃の温度範囲で保持する。これにより、ステンレス鋼板素材の表面から窒素を吸収させることができる。加熱・保持温度が１０００℃未満であると、Ｃｒ窒化物が鋼板素材の表層部に析出して、孔食電位が低下し、耐食性が低下する。一方、加熱・保持温度が１２００℃を超えると、鋼板素材の強度が低下して、加熱炉内で破断するおそれがある。保持時間は、後述する（ｉｉ）式を満足する条件とする。加熱・保持温度の好ましい下限は１０５０℃であり、好ましい上限は１１５０℃である。
【００５６】
保持工程に続く冷却工程では、ステンレス鋼板素材を所定の冷却速度で冷却し、ステンレス鋼板を得る。冷却速度は、次に説明する（ｉｉ）式を満足する条件とする。このような条件で冷却することにより、ステンレス鋼板の表層部にＣｒ窒化物を析出させず、かつ表層部の組織をマルテンサイトとすることができる。
【００５７】
保持工程における保持時間と、冷却工程における平均冷却速度は下記（ｉｉ）式を満足する条件とする。
（ＫＴ×ｔ５）／ＣＲ≦０．４  ・・・（ｉｉ）
ただし、上記（ｉｉ）式中の各記号の意味は以下の通りである。
ＫＴ：保持工程における保持時間（ｓ）
ｔ：ステンレス鋼板素材の厚さ（ｍｍ）
ＣＲ：冷却工程における平均冷却速度（℃／ｓ）
ここで、（ｉｉ）式中の数式を下記のようにＦ２と定義する。
Ｆ２＝（ＫＴ×ｔ５）／ＣＲ
【００５８】
Ｆ２の値が０．４を超える場合、冷却工程における冷却速度が遅いか、または保持工程における保持時間が長すぎる。この場合、Ｃｒ窒化物が、得られた鋼板素材の表層部に析出して、孔食電位が低下し、耐食性が低下する。Ｆ２の好ましい下限は０．０００５である。Ｆ２の値を０．０００５未満とするには、保持時間ＫＴを極端に短くするか、ステンレス鋼板素材の厚さtを極端に薄くするか、平均冷却速度ＣＲを極端に速くしなければならず、現実的ではない。Ｆ２のより好ましい下限は０．００１であり、Ｆ２の好ましい上限は、０．２である。
【００５９】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６０】
表１に示す化学組成を有するフェライト系ステンレス鋼に冷間圧延を施し、厚さ０．２ｍｍ、０．４ｍｍまたは１．０ｍｍのステンレス鋼板素材を作成した。
【００６１】
【表１】
2016169405.tif 000002
【００６２】
表１に示す鋼Ａ、ＣおよびＦは、本発明の規定を満たしていた。鋼Ｂは、Ｔｉ含有量が本発明の規定よりも高かった。鋼Ｄは、Ｎ含有量が本発明の規定よりも高かった。鋼Ｅは、Ａｌ含有量が本発明の規定よりも高かった。これらの鋼からなるステンレス鋼板素材から試験片を採取し、表２に示す試験Ｎｏ．１から２８の条件で固相窒素吸収処理を施した。試験Ｎｏ．１から１６は鋼Ａ、試験Ｎｏ．１７から２４は鋼Ｂを用い、試験Ｎｏ．２５から２８はそれぞれ鋼ＣからＦを用いた。表２には、固相窒素吸収処理の加熱工程における昇温速度、保持工程における保持温度および保持時間、冷却工程における平均冷却速度、およびＦ２の値を記載した。試験Ｎｏ．１から２４に共通する条件として、固相窒素吸収処理は赤外線加熱炉を用いて行い、加熱炉内の雰囲気は、０．２５気圧のＮ２ガスと０．７５気圧のＨ２ガスとの混合ガス雰囲気（露点−５０℃）とした。
【００６３】
【表２】
2016169405.tif 000003
【００６４】
表２に示す試験Ｎｏ．９から１６および２２から２８は、Ｆ２の値が０．４以下であり、本発明の規定を満足していた。試験Ｎｏ．１から８および１７から２１は、Ｆ２の値がいずれも０．４を超え、本発明の規定を満足していなかった。
【００６５】
このようにして得られたステンレス鋼板の各試験片について、表層部のＮ、ＡｌおよびＴｉの含有量、板厚方向中心部のＮ含有量を測定し、それぞれの部位の金属組織観察とＸ線回折による相の同定を実施した。さらに、各試験片について孔食電位および引張強度を測定した。
【００６６】
表層部のＮ、ＡｌおよびＴｉの含有量の測定はＧＤ−ＯＥＳを用いて行った。板厚方向中心部の元素含有量の測定はＧＤ−ＯＥＳを用いて行った。なお、板厚方向中心部の元素含有量を、表１に記載の全ての元素について測定し、試験Ｎｏ．１から２８の全てにおいて、いずれの元素とも表１に記載の値とほぼ同じであることを確認した。
【００６７】
孔食電位の測定は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５７７：２０１４に従って行った。引張強度の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１：２０１１に従って行った。
【００６８】
また、Ｘ線回折により、試験片表面のＣｒ窒化物の検出および組織の評価を行った。Ｘ線回折は、特性Ｘ線としてＣｏＫαを用い、電圧は３０ｋＶ、電流は１００ｍＡとした。測定範囲は１０°≦２θ≦１１０°、ステップは０．０４°、積算時間は２ｓとし、Ｘ線の試験片表面への入射角を０．３°として行った。Ｘ線回折により得られたチャートにおいて、Ｃｒ窒化物に由来するピークが現れる角度における信号強度が、当該角度の前後０．２°におけるバックグラウンドの信号強度の平均値の１．５倍以下である場合にＣｒ窒化物が検出されなかったと判断した。
【００６９】
測定結果を表３に示す。孔食電位は３８０ｍＶ  ｖｓ．  ＳＣＥ（以下、単に「ｍＶ」とする。）以上を良好とし、引張強度は８００ＭＰａ以上を良好とした。
【００７０】
【表３】
2016169405.tif 000004
【００７１】
試験Ｎｏ．９から１６、２５および２８は、本発明例であり、いずれも孔食電位が３８０ｍＶ以上であり、引張強度は８００ＭＰａ以上であった。試験片の表層部の組織はマルテンサイト単相であり、中心部の組織はフェライト単相であった。固相窒素吸収処理により、処理前には試験片全体の平均値で０．０１％、０．０３％または０．０６％であったＮ含有量が、処理後には、試験片表層部において０．５０％以上０．６３％以下にまで増加した。
【００７２】
試験Ｎｏ．１から８は、固相窒素吸収処理により試験片表層部のＮ含有量が０．４０％から０．５８％と高くなっており、Ｆ１の値が（ｉ）式を満たしていた。しかし、固相窒素吸収処理での冷却速度が遅く、Ｆ２の値が（ｉｉ）式を満たしていなかったため、試験片の表層部の組織はフェライト単相であり、マルテンサイト主体とならず、さらに試験片の表層部にＣｒ窒化物が形成されていた。そのため、孔食電位が３８０ｍＶ未満と低かった。また、引張強度は８００ＭＰａ未満であった。試験片の中心部の組織はフェライト単相であった。
【００７３】
試験Ｎｏ．１７から２４は、Ｆ１の値が（ｉ）式を満たさなかった。これは、Ｔｉ含有量が高い鋼Ｂを使用したため、固相窒素吸収処理により試験片の表面から供給されたＮがＴｉＮの形成に消費され、鋼の表層部に固溶するＮ含有量が十分に増加しなかったことによる。また、ＮがＴｉＮの形成に消費されたため、固相窒素吸収処理を施す際にフェライトからオーステナイトへの変態が生じず、鋼の表層部の組織は中心部の組織と同様にフェライト単相であった。そのため、いずれも孔食電位が３８０ｍＶ未満であった。また、引張強度は８００ＭＰａ未満であった。特に、試験Ｎｏ．１７から２１は、固相窒素吸収処理での冷却速度が遅く、Ｆ２の値が（ｉｉ）式を満たしていなかったため、試験片の表層部の組織は中心部の組織と同様にフェライト単相であり、さらに試験片の表層部にＣｒ窒化物が形成されていた。
【００７４】
試験Ｎｏ．２６は、使用した鋼ＤのＮ含有量が高く、固相窒素吸収処理後において板厚方向中心部のＮ含有量が０．０８％と本発明の規定を満足していなかった。試験Ｎｏ．２７は、使用した鋼ＥのＡｌ含有量が高く、固相窒素吸収処理後において板厚方向中心部のＡｌ含有量が０．３％と本発明の規定を満足していなかった。そのため、いずれも孔食電位が３８０ｍＶ未満であった。試験片の表層部の組織はマルテンサイト単相であり、中心部の組織はフェライト単相であった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明のステンレス鋼板は、コスト削減および耐食性が要求される用途に利用可能である。本発明のステンレス鋼板の製造方法は、コスト削減および耐食性が要求される用途に利用可能なステンレス鋼板の製造に利用可能である。