WO2003048401A1

WO2003048401A1 - Ferritic stainless steel sheet excellent in press formability and workability and method for production thereof

Info

Publication number: WO2003048401A1
Application number: PCT/JP2002/012829
Authority: WO
Inventors: Ken Kimura; Masao Kikuchi; Masayuki Tendou; Junichi Hamada; Satoshi Akamatsu
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2004-06-06
Also published as: US20040055673A1; EP1452616B1; KR20040019277A; EP1452616A1; US7341637B2; CN1236093C; JP3504655B2; DE60231739D1; EP1452616A4; CN1491290A; KR100545622B1; JP2003231954A

Description

明細書プレス成形性と作業性に優れたフヱライト系ステンレス鋼板およびその製造方法

(技術分野）

本発明はプレス成形性、特に、深絞り性および形状凍結性ならびに作業性に優れたフヱライト系ステンレス鋼板、および、その製造方法に関する。

(背景技術）

フヱライト系ステンレス鋼は、厨房用や家電用等、大半はプレス成形して用いられている。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種である SUS304に比べて成形性が著しく劣るため、プレス加工時の割れ等の問題が生じ易い。

また、極低炭素鋼と比較した場合には、深絞り性が劣るためにプレス時に割れが生じたり、硬質であるために形状凍結性が劣ると言う欠点、があった。

材料コス卜の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼部材を、また、耐食性や美観の観点から、極低炭素鋼部材をフェライト系ステンレス鋼に変更するニーズは高いが、フェライト系ステンレス銅の適用に際してはプレス成形性が重要な課題となっている。

この問題を解決するためにフヱライト系ステンレス鋼の成形性を向上させる方法が検討されており、 C、 Nを低減し、丁 1 ゃ1^ 1)等の元素を添加する方法等が公知となっている。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼や極低炭素鋼からの部品変更に耐え得る成形性が得られていない。また、ステンレス鋼の成形においては、一般的にプレス割れと型かじりを防止するために、鋼板にマシン油等の潤滑油を塗布する。しかし、プレス成形後に潤滑油を除去する洗浄工程が付加されるために、作業性は低くなるという問題があった。さらに、成形性を向上させるには潤滑油の粘度は高いほど好ましいが、高粘度であるほど洗浄後の油残りの頻度が高くなるという問題もあった。

以上のように、フェライト系ステンレス鋼における成形性の問題は十分に解決されておらず、成形が可能な場合でも、潤滑油塗布 - 除去など作業性を大幅に犠牲にしていた。

プレス成形難易ハンドブック第 2版（薄鋼板成形技術研究会編） 254頁に記载のように、近年、潤滑油を用いずに、鋼板に、あらかじめ固体潤滑皮膜を塗装した潤滑鋼板が開発されている。しかし、従来から存在する鋼板に固体潤滑皮膜を塗布しただけでは、成形性はオーステナイト系ステンレス鋼や極低炭素鋼に比べると不十分でめつ 7こ。

最近の手法として、破断伸びおよびランクフォード値（以下、 r 値）を向上させ、さらに、アクリル樹脂またはウレタン樹脂を塗布し、素材の特性と潤滑皮膜の両者を組み合わせたステンレス鋼板が、特開 2002- 60972号公報および特開 2002-60973号公報に開示されてレヽる。

しかし、この方法では、円筒深絞り試験により測定される成形限界絞り比（以下、 LDR ) は向上するものの、深絞り性だけでなく、張り出し性も要求される部品に適用するには、成形性が不十分であつた。さらに、プレス成形後にスプリングバックが生じ、形状凍結性にも問題があった。

(発明の開示）本発明は、上記現状に鑑み、オーステナイト系ステンレス鋼および極低炭素鋼の代替が可能な、プレス成形性に優れ、かつ、プレス成形に伴う塗油、脱脂を省略でき、作業性にも優れたフェライト系ステンレス鋼板、および、その製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、鋼板の形状凍結性の低下を抑制するために引張強度の上限を規定し、平均 r値を向上させ、極めて優れた深絞り性を得るために、鋼中の析出一固溶状態を最適化し、表面に固体潤滑皮膜を塗布したフェライト系ステンレス鋼である。さらに、本発明は、このようなフェライト系ステンレス鋼の製造条件を見いだし、これに基づいて完成されたものである。

本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼を用いて、組成、 r値、および、鋼中の析出一固溶状態を制御し、さらに、種々の特性を持つ固体潤滑皮膜を塗布した場合の成形性を調査した。 r値は、 J I S Z 2254に準拠し、引張強度は、 J I S Z 2241に準拠し、引張試験により求めた。析出量は、電解した抽出残渣を定量分析して求めた。固溶量は全添加量から前述の析出量を差し引くことで求めた。

成形性は、深絞り性を示す円筒深絞り試験、張り出し性を示すェリクセン試験、深絞り性と張り出し性の両者を示す角筒成形試験、および、形状凍結性を示すハツト型曲げ試験で評価した。

エリクセン試験は、 J I S Z 2247に準拠して行った。円筒深絞り性の評価は、薄鋼板成形技術研究会編プレス成形難易ハンドブック第 2版 468〜469頁に記載の TZP試験に準じて行った。

角筒成形試験は、角筒のポンチおよび角型のダイスを用いて深絞り試験を行い、試験片が割れを生じた時の絞り深さとして評価したノヽット型曲げ試験は、プレス成形難易ハンドブック第 2版（薄鋼板成形技術研究会編）482頁に記載の試験法に準じて行い、ポンチ肩により曲げられた部分の角度の直角からのずれとして評価した。摩擦係数はバウデン試験で調査した。バウデン試験は、「日本塑性加工学会編塑性加工技術シリーズ 3 プロセストライボロジー 66〜67頁」に記載があるように、鋼球と板の往復すベりを利用する点接触形式の摩擦試験である。

その結果、下記（A) 〜（ F) をいくつか組み合わせた場合に、オーステナイト系ステンレス鋼の SUS304および Ti添加極低炭素鋼と同等以上の成形性を有することが明らかとなった。

( A) 鋼成分として P量を 0.02%以下とする。

( B ) 平均 r値を 1.7以上とする。

( C) 引張強度を 450MPa以下とする。

(D) Vを 0.1%程度添加し、炭窒化物等として析出させる V量を 0.01%以下に抑制する。すなわち、固溶状態で存在する Vを確保する。

( E ) 鋼中に固溶している Ti量を 0.16%以下にする。

( F ) 固体潤滑皮膜は基準材に比べて摩擦係数が 50%未満になるようなものを用いる。すなわち、固体潤滑皮膜を塗布した場合の摩擦係数と基準材（表面粗度が Ra： 0.05〜0.07μ mの範囲にあり、固体潤滑皮膜無塗装かつ潤滑油無塗布の鋼板）の摩擦係数 Z₂ の比 / Z ₂ 力 S 0.5未満である。

本発明は上記知見に基づくものであって、その要旨とするところは、以下の通りである。

( 1 ) 質量。/。で、

C ： 0.001〜0.01%、 N ： 0.001〜0.015%、

Cr ： 10〜： 19%、 Si ： 0.01〜0.8%、

Mn： 0.01〜0.5%、 P : 0.01〜0.02%、 S : 0.01%未満、 Al ： 0.005〜0.1%、

Ti : 0.05〜0.25%、 V : 0.03〜0.12%、

を含有し、残部が Feおよび不可避的不純物からなり、片面または両面に固体潤滑皮膜を有し、 Z = Z i / Z₂ で表される Zが 0.5未満であり、引張強度が 450MPa以下、平均 r値が 1.7以上であることを特徴とするプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。ただし、は、固体潤滑皮膜表面の摩擦係数、 Z₂ は、表面粗度 Raが 0.05〜0.07 μ πιの範囲にある基準材の無塗装かつ潤滑油無塗布の表面の摩擦係数である。

( 2 ) 質量％で、

C ： 0.001 ~0.01% , Ν ： 0.001〜0.015%、

Cr ： 10〜： 19%、 Si ： 0.01〜0.8%、

Mn： 0.01~0.5% , P ： 0.01〜0.02%、

S ： 0.01%未満、 A1 ： 0.005〜0.1%、

Ti ： 0.05〜 25%、 Sol-Ti ： 0.03〜0.16%、

V ： 0.03〜0.12%、 Insol-V ： 0.01%未満

を含有し、残部が Feおよび不可避的不純物からなり、片面または両面に固体潤滑皮膜を有し、 Z = Z i ノ Z₂ で表される Zが 0.5未満であることを特徴とするプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。ただし、 Z〗は、固体潤滑皮膜表面の摩擦係数、 Z ₂ は、表面粗度 Raが 0.05〜0.07 μ mの範囲にある基準材の無塗装かつ潤滑油無塗布の表面の摩擦係数、 Sol- Tiは、銅中に固溶状態で存在する Ti量、 Insol-Vは、鋼中に析出状態で存在する V量である。

( 3 ) 引張強度が 450MPa以下、平均 r値が 1.7以上であることを特徴とする（ 2 ) に記載のプレス成形性と作業性に優れたフライト系ステンレス鋼板。 ( 4 ) 質量％で、 Mg： 0·0001〜0.01%を含有することを特徴とする（ 1 ) 〜（ 3 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

( 5 ) 質量％で、 Β ： 0.0005〜0.005%を含有することを特徴とする（ 1 ) 〜（ 4 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

( 6 ) 質量％で、 Μο : 0.1〜 3 % を含有することを特徴とする（ 1 ) 〜（ 5 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

( 7 ) ( 1 ) 〜（ 6 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板からなることを特徴とする家電用部材。

( 8 ) 質量。/。で、

C ： 0.001〜0.01%、 Ν ： 0.001〜0.015%、

Cr ： 10〜： 19%、 Si ： 0.01〜0.8%、

Mn： 0.01〜0.5%、 P : 0.01〜0.02%、

S : 0.01%未満、 A1 ： 0.005〜0.1%、

Ti ： 0.05〜0.25%、 V ： 0.03〜0.12%、

を含有し、必要に応じ、 Mg： 0.000：!〜 0.01%、 B ： 0.0005〜0.005 %、および、 Mo : 0.1〜 3 % のうち 1種または 2種以上を含有する残部が Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼片を、 1050〜1250°Cの範囲に加熱後、総圧下率 95%以上、仕上げ圧延温度を 750〜950°C、捲取温度を 500〜800°Cとして熱間圧延を行つた後、熱延板を焼鈍し、または、焼鈍を行うことなく総圧下率 60〜 95%の冷間圧延を行い、冷延板を 800〜950°Cに加熱し、 0〜30s保持した後、冷却し、その後、固体潤滑被覆することを特徴とする（ 1 ) 、 ( 4) 〜（ 6 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法,

( 9 ) 質量％で、

C 0.001 0.01% N 0.001 0.015%

Cr 10〜： 19% Si 0.01 0.8%

Mn 0.01 0.5%、 P 0.01 0.02%

S 0.01%未満、 A1 0.005 0.1%

Ti 0.05— 0.25% V ： 0.03〜 12%

を含有し、必要に応じ、 Mg 0.000：! 0.01% B 0.0005 0.005 %、および、 Mo : 0.1 3 % のうち 1種または 2種以上を含有する残部が Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼片を、 1050〜： L250°Cの範囲に加熱後、仕上げ圧延温度を 750 950°C 、捲取温度を 500 800°Cとして熱間圧延を行った後、熱延板を焼鈍し、または、焼鈍を行うことなく冷間圧延を行い、冷延板を 800 9 50°Cに加熱し、 0 30 s保持した後、 10°C/ s以上で 500°C以下まで冷却し、その後、固体潤滑被覆することを特徴とする（ 2 ) ( 4 ) （ 6 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

(10) 質量％で、

C 0.001 0.01% N 0.001 0.015%

Cr 10〜： 19% Si 0.01 0.8%

Mn 0.01 0.5% P 0.01 0.02%

S 0.01%未満、 A1 0.005 0.1%

Ti 0.05 0.25% V 0.03 0.12%

を含有し、必要に応じ Mg 0.0001 0.01% B 0.0005 0.005 %、および、 Mo 0.1 3 % のうち 1種または 2種以上を含有する残部が Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼片を、 1050〜： 1250°Cの範囲に加熱後、総圧下率 95%以上、仕上げ圧延温度を 750〜950°C、捲取温度を 500〜800°Cとして熱間圧延を行つた後、熱延板を焼鈍し、または、焼鈍を行うことなく総圧下率 60〜 95%の冷間圧延を行い、冷延板を 800〜950°Cに加熱し、 0〜30 s保持した後、 10°C/ s以上で 500°C以下まで冷却し、その後、固体潤滑被覆することを特徴とする（ 3 ) 〜（ 6 ) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフライト系ステンレス鋼板の製造方法。

(11) 冷延板を加熱、冷却後、固体潤滑被覆する前に、圧下率が 0.3〜： L5%の調質圧延を行うことを特徴とする（ 8 ) 〜（10) のいずれかに記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

(発明を実施するための最良の形態）

本発明は、固体潤滑被覆を前提とし、さらに、鋼板の加工性、特に、形状凍結性を向上させるために、銅板の引張強度を低下させ、平均 r値を向上させたこと、また、深絞り性をさらに向上させるために、鋼成分と製造方法によって、鋼中の析出一固溶状態を最適化したことにポイントがある。以下、本発明について詳細に説明するまず、本発明における鋼成分の限定理由を説明する。なお、下記の説明において、％は質量％を示す。

C， N ： C， Nを多量に添加すると成形性を低下させる。また、それらを固定するための必要 Ti量が増加する。したがって、上限は、 C ： 0.01%、 N ： 0.015% とした。下限は、精鍊コストを考慮し、 C , Nいずれも 0.001%とした。

Cr ： Crは、ステンレス鋼の基本的特性である耐食性を確保するために必要な元素である。 10%以上の添加で耐食性が著しく向上するため、 10%を下限とした。 19%超添加すると成形性が劣化するため、 19%を上限とした。

Si ： Siは、脱酸元素として用いられる元素である。 0.8%を超えると成形性の低下が著しいため、 0.8%を上限とした。精練工程でのコストを考えた場合、 0.01 %は不可避的に混入するレベルであり、 0.01%を下限とした。

Mn： Mnを多量に添加した場合、成形性が劣化するため、 0.5%を上限とした。下限は、精鍊工程コストを考慮し、 0.01%とした。

P ： Pは、本発明において、特に重要な構成元素である。固体潤滑皮膜を塗装する場合、 0.02%以下にすることで成形性が著しく向上するため、 0.02%を上限とした。 0.01%未満にすると、精鍊工程での大きなコスト増加を招くため、 0.01 %を下限とした。

Pは、フエ口クロム等の原料に含有しているため、 10〜19Cr鋼では、通常、 0.02〜0.03%程度混入する。上限を前述のように規定するためには、脱 P工程の強化または原料の適正な選定が必要である

S ： Sは、多量に添加すると、耐食性を劣化させるため、 0.01% 未満とした。

A1 ： A1は、脱酸元素として用いられるが、多量の添加は成形性を劣化させるため、上限を 0.1%とした。下限は、脱酸可能なレベルとして 0.005%とした。

Ti _: Tiは、 C， N等と結合して析出物をつくり、成形性を向上させる元素である。成形性の向上に必要なレベルは 0.05%以上であり、 0.05%を下限とした。 0.25%を超えて添加すると、逆に、成形性を劣化させる場合があるため、 0.25%を上限とした。

V ： Vは、本発明において、特に重要な構成元素であり、固体潤滑皮膜を塗布した際に成形性の向上効果が発揮されるレベルとして、 0.03%を下限とした。 0.12%を超えて添加すると、成形性は向上しないばかり力、原料コストが高くなるため、 0.12%を上限とした

Vは、フエ口クロム原料に含有されており、不可避的に、 0.02% 程度混入する場合がある。原料から混入する Vも、添加 Vと同様の効果を発揮するため、両者を合わせた総量として、上述のように制限する必要がある。

前記（ 2 ) 〜（ 6 ) に記載の鋼においては、深絞り性を著しく向上させるために、 Sol- Tiおよび Insol- Vを以下のように限定する。

Sol- Ti ： Tiは、さらに、その固溶量も問題となる。 Sol - Tiは鋼中に固溶している T i量を示す。固溶 Ti量が 0.16%を超えると、固体潤滑皮膜を塗布した鋼板においては成形性の低下が認められるため、 0.16%を上限とした。ただし、溶接部の粒界腐食を抑制するためには 0.03%以上の固溶 Tiを確保する必要があるため、 0.03%を下限とした。固溶量の測定は、電解抽出した残渣を定量分析して析出物として存在している Ti量を測定し、添加 Ti量から析出 Ti量を差し引くことで求めればよい。

Insol- V ： Vの場合は、その析出物として析出する量を制限する必要がある。 Insol- Vは鋼中に析出物として存在している Vの総量を示す。析出 V量が 0.01%以上であると、固体潤滑皮膜塗布時の成形性を低下させるため、上限を 0.01%未満とした。析出 V量は、電解抽出した残渣の V量を定量分析して求めればよい。

以下、さらに、選択的に添加できる元素について説明する。

Mg : Mgは、溶接部の組織を微細とし、溶接部の成形性を向上させる元素である。溶接部の成形が必要な場合に選択元素として添加しても良い。溶接部の成形性向上効果は 0.0001%以上で発揮されるため、 0.0001%を下限とした。原料コス卜から上限を 0.01%とした。 B ： Bは、二次加工性を向上させる元素である。成形が複数工程になる場合、添加しても良い。二次加工性の向上効果は、 0.0005% 以上で認められる。 0.005%超添加した場合には、靭性が劣化する場合があるため、 0.005%を上限とした。

Mo : Moは、耐食性を向上させる元素であり、厳しい腐食環境に材料がさらされる場合には添加しても良い。耐食性の向上効果は 0.1 %以上で発揮されるため、 0.1%を下限とした。 3 %を超えて添加すると、原料コストが大幅に増加し、成形性が低下するため、 3 % を上限とした。

前記（ 1 ) 、（ 3 ) 〜（ 6 ) に記載の鋼においては、平均 r値は 1.7以上、引張強度は 450MPa以下とする。この両者の組み合わせにより、従来鋼を超えるプレス成形性を確保でき、形状凍結性が極めて良好となる。 r値が 1.7未満あるいは引張強度が 450MPa超であると、プレス成形後のスプリングバックが大きくなり、安定した形状を確保できない場合がある。

r値の上限は特に規定しないが、現状設備を活用して大幅なコスト増加なく製造できる限界は 3.0である。引張強度の下限も特に規定しないが、 Crを多量に含有するステンレス鋼の引張強度は、通常、 330MPaが下限である。 r値は、 JIS Z 2254に準拠して、引張強度は、 JIS Z 2241に準拠して測定すれば良い。

フェライト系ステンレス鋼では、上記の通り、オーステナイト系ステンレス鋼に比べ成形性が問題となるが、プレス成形による成形性を支配する要因として、表面の摩擦係数がある。従来は、上記の通り、塗油によって対処されてきたが、塗油は、その除去が前提であるため、作業性を阻害する。

そのため、本願発明では表面の摩擦係数を十分に低減できる固体潤滑皮膜を鋼板表面にプレコ— トしておき、これを脱膜せずに使用すれば、塗油洗浄の必要がなくなる点に注目した。

その固体潤滑皮膜の備えるべき条件は、固体潤滑皮膜表面の摩擦係数と、表面粗度 Raを 0. 05〜0. 07 μ mに調整した基準材の無塗装かつ潤滑油無塗布時の摩擦係数 Z ₂ との比 Z = Z i / Z ₂ を、 0 . 5未満に限定することである。

すなわち、この数値 Zが、 Z ： 0. 5 未満を満足する必要があり、これを満足しない場合には十分な成形性が得られない。 Zの値は低いほど好ましいが、 0. 1以下にすることはコスト的に不利となりやすい。加工性とコストのバランスから 0. 3程度が好ましいといえる本発明において、摩擦係数を基準材の表面との比率で定義するのは、バウデン試験のように試験片の表面と工具とを接触させる試験によって求められる摩擦係数は、環境（温度、湿度等）、試験機の状況によってばらつくことがあるためである。すなわち、摩擦係数の絶対値は、測定時の条件によってばらつくが、同じ条件で測定を行えば、相対的な比は大きく変化しない。

そこで、固体潤滑皮膜表面の摩擦係数と、表面粗度 Raが 0. 05〜0. 07 μ mの範囲にある基準材の無塗装かつ潤滑油無塗布時の摩擦係数を同じ条件で測定し、その値の比で定義すれば、測定条件によるばらっきを抑制することができると考えたためである。

摩擦係数は、例えば、上記のバウデン試験によって求めることができる。また、工具を試験材に一定の荷重で押し付けながら試験材を引張って、引張荷重を測定し、これを押し付け荷重を変化させて複数回行い、押し付け荷重に対してと引張荷重をプロットし、その傾きとして摩擦係数を求めても良い。

本発明では、試験材と基準材の摩擦係数の比を算出するため、ェ具と試験材との接地面積に依存しない。したがって、工具は、試験材と接続する部分が球状であればよく、材質および大きさは規定しない。

なお、表面粗度 Raは J I S B 0601に記載されている表面粗さを表すパラメータである算術平均粗さである。金属表面の表面粗度 Raの測定値の再現性は、摩擦係数に比較すると遙かに良い。

なお、摩擦係数は、表面粗度の影響が大きいため、基準材の表面粗度を狭い範囲に限定する必要がある。

さらに、表面粗度が粗いと摩擦係数の測定値のばらつきが大きくなる。したがって、基準材の表面粗度 Raを 0. 05〜0· 07 μ mの範囲とした。

また、摩擦係数に及ぼす材質の影響は小さいため、基準材はステンレス鋼板であれば良いが、フェライト系ステンレス鋼板であることが好ましく、成分が本発明の範囲であるフェライト系ステンレス鋼板が最適である。

固体潤滑皮膜は、常温で固体を有する皮膜と定義され、上記の Z の値の要件を満足すれば、有機系の皮膜でも無機系の皮膜でも良い。有機系ではウレタン樹脂、アクリル樹脂、ォレフィン樹脂、ポリエステル系、エポキシ系等が有り、無機系ではケィ酸塩系、酸化チタン系、リン酸塩系、クロメート系、ジルコネート系等の種類がある。

有機系では、適当な皮膜厚さは 0. 5〜： ΙΟ μ πιであり、樹脂固形分に対してフッ素系、ポリエチレン系等のワックスを 0. 5〜30 %添加していることが好ましい。無機系では、付着量は lO SOOingZ m ²が適当である。

固体潤滑皮膜は、脱脂により除去することが可能な脱膜型を適用しても良い。また、フェライト系ステンレス鋼は無塗装で使用されることもあり、この際には脱脂、化成処理などの後工程を考慮する必要がなく、潤滑皮膜を脱膜せずに製品化できる非脱膜型の固体潤滑皮膜が好適である。

さらに、素地表面の意匠性が要求される用途に適用する際には、固体潤滑皮膜としてクリア皮膜を用いることが好ましい。また、本発明によれば、摩擦係数の低減を目的に過度の表面仕上げを行う必要もなくなるので、作業性の向上と相俟って、用途によっては大幅な低コスト化が見込める。

本発明の固体潤滑皮膜は、いかなる方法で被覆しても良く、例えば、塗布、スプレー塗布、また、有機系では広く用いられている口ールコート、カーテンコートなども使用できる。また、本発明の固体潤滑皮膜は表面の摩擦係数が問題となるから、塗布方法だけでなく、乾燥 · 焼付けにも十分注意する必要がある。

本発明の固体潤滑皮膜は、耐食性、耐汚染性、意匠性など、さらなる機能を兼備するために、防鲭顔料、金属粉末などを添加できる。ただし、この場合も、表面の摩擦係数が本発明の条件を満たすことが前提であり、最表層が本発明の要件を満たす多層皮膜としてもよい。

本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、溶解、铸造、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍の工程によって製造し、その後、固体潤滑被覆する。熱間圧延後、熱延板の焼鈍を行っても良い。熱延板の焼鈍を行う場合は製造性を考慮し、連続ラインで焼鈍を行うことが好ましい。熱延板の焼鈍は通常の条件であれば良く、特に規定しない。

また、表面特性確保の観点から、冷間圧延途中に焼鈍を施しても良い。これは、特に成形性を阻害するものではないため、通常の条件で良い。また、熱延板に酸洗を施すことが好ましいが、酸洗液および酸洗時間等は、通常の条件で良い。冷間圧延後、焼鈍し、さらに、調質圧延を実施しても良い。熱間圧延工程の加熱温度は、 1050°Cよりも低いと鋼片中の析出物の再固溶が不十分であり、 1250°Cよりも高いと結晶粒径が粗大化して熱間加工性を損なうため、 1050〜： 1250°Cの範囲であることが必要である。

さらに、結晶粒径の粗大化を抑制するためには、加熱温度の上限は 1200°Cが最適である。加熱温度は、鋼片に熱電対を装着して測定することが好ましい。なお、加熱炉中で 1 時間以上保持する際には、加熱炉内の雰囲気温度を加熱温度としても良い。

仕上げ圧延温度は、 750°Cよりも低いと圧延荷重が増加し、熱延板に割れや表面疵を生じ易い。一方、仕上げ圧延温度が 950°Cを超えると、熱間圧延の加工歪みが回復して、熱延後の卷取り工程あるいは焼鈍工程での再結晶を生じ難くなる。したがって、仕上げ圧延温度を 750〜950°Cの範囲とすることが必要である。

熱延工程の捲取温度は、 500°C未満では、析出物の状態が変化し、成形性を劣化させる場合がある。一方、 800°Cよりも高いと、緻密な酸化物が表面に生成し、その後の酸洗工程での負荷が大きくなる。したがって、熱延工程の捲取温度は、 500〜800°Cの範囲とする熱延仕上げ温度および捲取温度は、放射温度計により測定することができる。放射温度の放射率は、予め較正しておくことが好ましい。すなわち、ステンレス鋼の表面に熱電対を装着し、加熱後、冷却時の温度変化を放射温度計および熱電対により測定し、これを、放射温度計の放射率を変化させて複数回繰り返すことにより、適正な放射率を求めれば良い。

冷間圧延後の最終の焼鈍工程では、冷延板を 800〜950°Cで 0〜30 s加熱する必要がある。最終の焼鈍工程の加熱温度は、 800°C未満では未再結晶が残存したり、結晶粒径が細かくなり、製品板の加工性が劣る場合がある。

また、 950°Cを超える場合には、結晶粒径が粗大化し、成形加工後に肌荒れを生じる。加熱時間は、焼鈍温度に達すれば 0 s でも焼鈍の効果が得られるが、 30 s を超えると結晶粒が粗大化する可能性がある。最終の焼鈍工程における焼鈍温度および時間は、加熱炉の雰囲気温度と通板速度によって調整することができる。

最終焼鈍後の調質圧延は、降伏伸び消去、形状矯正等の点から行うことが好ましい。調質圧延の圧下率は、 0. 3 %未満では降伏伸び、形状矯正の点で不十分な場合があり、 1. 5 %超では、材質が硬化して、成形時に割れが生じたり、形状凍結性が低下する。

したがって、調質圧延の圧下率は、 0. 3〜1. 5 %とすることが好ましい。なお、成形性が良好になる調質圧延の圧下率の最適な上限は、圧延率 1. 0 %未満である。

なお、調質圧延の総圧下率は、仕上げ冷間圧延後の冷延板の板厚と調質圧延後の板厚の差を、仕上げ冷間圧延後の冷延板の板厚で除した百分率である。

固体潤滑被覆は、調質圧延を実施せずに行うか、または、調質圧延後に行う。固体潤滑被覆を行う前には、鋼板の表面を脱脂することが好ましい。固体潤滑被覆は、塗布、スプレー塗布、ロールコ一ト、カーテンコー卜などで行い、乾燥し、 70〜200 でで 0〜： L800 s の範囲で焼付けを行うことが好ましい。

前記（ 1 ) 、（ 3 ) 〜（ 6 ) に記載の、引張強度を低下させて形状凍結性を著しく向上させた鋼を製造するには、前記（ 8 ) および ( 10) の製造方法のように、熱間圧延工程および冷間圧延工程の圧下率を適正な条件で行うことが必要である。

熱間圧延工程の総圧下率は、 95 %よりも低いと圧延集合組織が発達せず、十分な深絞り性および形状凍結性が得られない場合がある。したがって、熱間圧延工程の総圧下率の下限を 95%以上とすることが必要である。

熱間圧延工程の総圧下率の下限は高いほど良いが、鋼片の板厚と熱延板の関係から 97%以上とすることが好ましく、 98%以上が最適である。上限は規定しないが、現状の技術の限界は 99.8%程度である。なお、熱間圧延の総圧下率は、鋼片の板厚と熱延板の板厚の差を、鋼片の板厚で除した百分率である。

冷間圧延の総圧下率は、 60 %未満では圧延集合組織の発達が不十分であり、成形性が低下する。一方、冷間圧延の総圧下率が 95%を超えると、圧延集合組織が著しく発達して異方性が大きくなる。したがって、冷間圧延の総圧下率は 60〜 95%の範囲とすることが必要であり、好ましい範囲は 75〜95%である。なお、冷間圧延の総圧下率は、熱延板の板厚と仕上げ冷間圧延後の冷延板の板厚の差を、熱延板の板厚で除した百分率である。

前記（ 2 ) 〜（ 6 ) に記載の、鋼中の析出一固溶状態を制御し、深絞り性を著しく向上させた鋼を製造するには、前記（ 9 ) および (10) の製造方法のように、熱間圧延工程および冷間圧延工程後の最終の焼鈍工程の冷却速度を適正な条件で行うことが必要である。上記（ 2 ) 〜（ 6 ) の場合、最終の焼鈍工程における鋼板の冷却速度は、鋼中の析出一固溶状態を変化させて深絞り性を向上させるために、特に重要である。

すなわち、加熱後、 10°C/ s以上の冷却速度で 500°C以下まで冷却することが必要である。冷却速度は、 10°C/ s よりも遅すぎると加工性が低下する場合がある。冷却速度の上限は、特に規定しないが、 100°C/ s であれば十分である。

冷却速度を規定する温度範囲を 500°C以下としたのは、 500〜950 °Cにおいて析出が生じ易いためであり、下限を規定せず、室温まで 10°C Z s以上で冷却しても良い。冷却速度は、通板速度と冷却ゾ一ンの長さで冷却時間を求め、冷却ゾーンの入側、出側の温度差を、冷却時間で除して求めることができる。

鋼板の冷却には送風機等を用いることが好ましい。水を用いると十分に乾燥させる必要があり、また、水に含まれる不純物が表面に残って塗膜むらを生じる場合がある。

前述の成分に加えて、これらの製造工程を規定することにより、 r値、引張強度、および、銅中の析出一固溶状態を制御し、固体潤滑皮膜を塗布した際に、プレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が得られる。

上記方法により製造された鋼板は、プレス成形性および形状凍結性に優れ、複雑な形状に成形でき、潤滑皮膜の外観を生かすことができる。したがって、本発明の鋼板は、家電用部材として好適である。

具体的な部品としては、電子ジャー、電子レンジ、冷蔵庫、洗濯機、食器洗い機等の外板や内部部品、さらに、 TV、ビデオ等の外板が挙げられる。なお、このような用途に本発明のフェライト系ステンレス鋼を適用する際には、板厚は 0. 4〜： 1. 5mmの範囲であることが好ましい。

(実施例）

以下に本発明の実施例を示す。

(実施例 1 )

表 1 に示すフェライト系ステンレス鋼を溶製し、熱間圧延後、焼鈍（一部省略）、冷間圧延の組み合わせによって、板厚 0. 5〜0. 6mm の鋼板を作製した。熱延板の焼鈍の条件は、加熱温度 800〜950°C、保持時間 0 〜30 s とした。また、最終焼鈍では焼鈍温度を変化させ、鋼板の冷却は送風機による空冷とした。焼鈍の保持時間は 10 s 、冷却停止温度は 500°C以下とした。全ての鋼種に焼鈍後、 0. 5 %の調質圧延を行った。

表 2に、熱間圧延の加熱温度（SRTという）、仕上げ圧延温度（FT という）、捲取温度（CTという）、熱間圧延の総圧下率、冷間圧延の総圧下率、および、最終焼鈍の焼鈍温度を示す。なお、比較として、 SUS304を用いた。

得られた鋼板の r値、引張強度を L、 D、 C方向について測定し、その平均値を測定した。 r値は、 J I S Z 2254に準拠して測定し、引張強度は、 J I S Z 2241に準拠して測定した。

鋼板に、アクリル系、アクリルノウレタン系、エポキシ系、ェポキシ Zウレタン系、ウレタンノポリエチレン系およびウレタン系の固体潤滑皮膜をロールコータにより塗布し、乾燥し、 70〜200 でで 0〜 1800 s の範囲で焼付けを行った。

固体潤滑皮膜塗布後の銅板および表面粗度 Raが 0. 06 mで無塗布の基準材の摩擦係数を潤滑油を用いずにバウデン試験により求め、固体潤滑皮膜塗布後の鋼板と基準材の摩擦係数の比 Zを算出レた。成形性試験は、 TZP試験、角筒成形試験を行い、それぞれの成形性の指標として、 LDR、角筒絞り深さを用いた。 TZP試験は、ブランク径を 90〜： L 20mm 、ノ、 °ンチ径を 50mmとして行った。角筒成形試験は、角筒ポンチおよび角型ダイスを用いて深絞り試験を行い、試験片が割れを生じた時の絞り深さとして評価した。

形状凍結性は、ハット型曲げ試験により評価したが、ポンチの肩部により曲げられた部分の開き角度を測定し、 90° からのずれを開き角とした。

製造条件および r値、引張強度、 Z、 LDR、角筒成形深さ、および、開き角を表 2 に示す。本発明鋼は、 SUS304と同等以上の成形性を示す。一方、熱延総圧下率を、本発明よりも低い、 85 %とした鋼種 Aおよび 94%とした鋼種 E、並びに、冷延率を本発明よりも低い 50%とした鋼種 Bおよび Cは、 r値が本発明の範囲よりも低くなり、 LDRおよび角筒成形深さが低下し、開き角が大きくなつている。

また、最終焼鈍を本発明の範囲よりも低い 750°Cで行った鋼種 A 、 Dおよび Eは、再結晶が不十分であり、引張強度が高いため、角筒成形深さが低く、開き角が大きくなり形状凍結性が低下しているまた、 Zが 0. 7である銅種 Bおよび Dは、固体潤滑皮膜の性能が不十分であるもので、角筒成形深さが低下している。鋼種 Fは、 P 量および T i量が本発明の範囲よりも多いため、引張強度が高く、角筒成形深さおよび形状凍結性が低下している。

化学成分（質量％)

鋼種名備考 c Si n p s Al Cr N Ti v その他

A 0.0082 0.55 0.35 0.018 0.002 0.035 11.2 0.008 0.21 0.06 本発明 J

B 0.0044 0.15 0.15 0. Oil 0.003 0.021 17.2 0.002 0.15 0.10 1.3Mo 本発明

C 0.0021 0.06 0.11 0.014 0.004 0.008 16.3 0.010 0.16 0.08 0.0008Mg, 0.0007B 本発明

D 0.0040 0.21 0.08 0.012 0.008 0.042 18.5 0.009 0.12 0.11 0.0022Mg 本発明

E 0.0011 0.05 0.12 0. Oil 0.003 0. Oil 14.6 0.007 0.12 0.09 0.5Mo 本発明

F 0.0015 0.05 0.12 0.025 0.003 0. Oil 17.0 0.006 0.31 0.09 0.5Mo 比較例

SUS304 0.0400 0.50 0.80 0.030 0.001 0.005 18.0 0.040 8. ONi 比較例下線は本発明の範囲外

表 2

DO

下線は本発明の範囲外を示す。

(実施例 2 )

実施例 1 と同様に、板厚 0.5〜0.6mmのフェライト系ステンレス鋼板を作製した。また、最終焼鈍では焼鈍温度を変化させ、鋼板の冷却は送風機による空冷とし、風量によって冷却速度を変化させた。焼鈍の保持時間は 10 s、冷却停止温度は 500°C以下とした。表 3 に、 SRT、 FT、 CT、熱間圧延総圧下率、冷延率、最終焼鈍の焼鈍温度、および、冷却速度を示す。なお、比較として SUS304を用いた。得られた鋼板の平均 r値を実施例 1 と同様に測定した。鋼板の電解抽出残渣を定量分析し、成分分析値から、 Sol-Tiおよび Insol-V を求めた。鋼板表面に、実施例 1 と同様の固体潤滑皮膜を塗布し、バウデン試験により Zを求め、 LDRおよび角筒成形深さを評価した r値、 Sol-Ti、 Insol-V , Z、 LDR、および、角筒成形深さを、表 3に示す。

本発明鋼は、 SUS304と同等以上の成形性を示す。一方、最終焼鈍を本発明の範囲よりも高い 1050°Cで行った鋼種 Aは、 Sol- Ti量が本発明の範囲よりも多く、結晶粒径が粗大化し、 LDRおよび角筒成形性が低下した。

これに対し、最終焼鈍を本発明の範囲よりも低い 780°Cで行つた鋼種 Bは、再結晶が不十分であり、 LDRおよび角筒成形深さが低下している。

また、最終焼鈍の冷却速度を本発明の範囲よりも遅い、 5 °CZ s とした鋼種 A、鋼種 Bおよび鋼種 E、ならびに、 2で 5 とした鋼種 Cは、 Insol- V量が本発明の範囲よりも多くなり、角筒成形深さが低下している。

また、 Zが 0.68である鋼種 Dは、固体潤滑皮膜の性能が不十分であり、角筒成形深さが低下している。鋼種 Fは、 P量および Ti量が本発明の範囲よりも多いため、 Sol- Tiが本発明の範囲よりも多く、角筒成形深さが低下している。

DO

下線は本発明の範囲外を示す。

(実施例 3 )

実施例 1 と同様に、板厚 0.5〜0.6mmのフェライト系ステンレス鋼板を作製した。また、最終焼鈍では、焼鈍温度を変化させ、鋼板の冷却は送風機による空冷とし、風量によって冷却速度を変化させた焼鈍の保持時間は 10 s、冷却停止温度は 500°C以下とした。表 4 に、 SRT、 FT、 CT、熱間圧延総圧下率、冷延率、最終焼鈍の焼鈍温度、および、冷却速度を示す。なお、比較として SUS304を用いた。得られた鋼板の r値、引張強度を実施例 1 と同様に測定し、 Sol - Tiおよび Insol-Vを、実施例 2 と同様に測定した。鋼板表面に、実施例 1および 2 と同様の固体潤滑皮膜を塗布し、バウデン試験により Zを求め、成形性試験を行った。 r値、 Sol- Ti、 Insol-V . Z、 LDR、角筒成形深さ、および、開き角を、表 4に示す。

本発明鋼は、 SUS304と同等以上の成形性を示す。一方、最終焼鈍を本発明の範囲よりも高い 1050°Cで行った鋼種 Aは、 Sol- Tiが本発明の範囲よりも多く、結晶粒径が粗大化し、 LDRおよび角筒成形性が低下した。

これに対し、最終焼鈍を本発明の範囲よりも低い 780°Cで行った鋼種 Bは、再結晶が不十分であり、引張強度が高いため、角筒成形深さが低く、開き角が大きくなり形状凍結性が低下している。

また、最終焼鈍の冷却速度を本発明の範囲よりも遅い、 S tZ s とした鋼種 A、鋼種 Bおよび鋼種 E、ならびに、 2 °CZ s とした鋼種 Cは、 Insol- V量が本発明の範囲よりも多くなり、 LDRおよび角筒成形深さが低下している。

また、 Zが 0.68である鋼種 Dは、固体潤滑皮膜の性能が不十分であり、角筒成形深さが低下している。鋼種 Fは、 P量および Ti量が本発明の範囲よりも多いため、引張強度が高く、角筒成形深さおよび形状凍結性が低下している

表 4

下線は本発明の範囲外を示す。

(産業上の利用可能性）

本発明により、プレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法を提供でき、フェライト系ステンレス鋼の用途拡大に寄与できる。

従って、本発明の産業上の価値は極めて高いといえる。

Claims

請求の範囲

1 . 質量％で、

C ： 0.001〜0.01%、

N ： 0.001〜0.015%、

Cr ： 10〜： 19%、

Si ： 0.01〜0.8%、

Mn： 0.01〜0.5%、

P ： 0.01〜0.02%、

S ： 0.01%未満、

A1 ： 0.005〜0.1%、

Ti ： 0.05〜0.25%、

V ： 0.03〜0.12%、

を含有し、残部が Feおよび不可避的不純物からなり、片面または両面に固体潤滑皮膜を有し、 Z = Z / Z ₂ で表される Zが 0.5未満であり、引張強度が 450MPa以下、平均 r値が 1.7以上であることを特徴とするプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼饭。

ただし、

Z , は、固体潤滑皮膜表面の摩擦係数、

Z ₂ は、表面粗度 Raが 0.05〜0.07 μ mの範囲にある基準材の無塗装かつ潤滑油無塗布の表面の摩擦係数である。

2. 質量％で、

C ： 0.001〜0.01%、

N ： 0.001〜0.015%、

Cr ： 10〜； 19%、

Si ： 0.01〜0.8%、 Mn ： 0.01〜0.5%、

P : 0.01〜0.02%、

S : 0.01%未満、

Al ： 0.005〜0.1%、

Ti ： 0.05〜0.25%、

Sol-Ti ： 0.03〜0.16%、

V ： 0.03〜0.12%、

Insol-V ： 0.01%未満

を含有し、残部が Feおよび不可避的不純物からなり、片面または両面に固体潤滑皮膜を有し、 τ = τ / z ₂ で表される zが 0.5未満であることを特徴とするプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

ただし、

Z J は、固体潤滑皮膜表面の摩擦係数、

Z ₂ は、表面粗度 Raが 0.05〜0.07 μ mの範囲にある基準材の無塗装かつ潤滑油無塗布の表面の摩擦係数、

Sol- Tiは、鋼中に固溶状態で存在する Ti量、

Insol- Vは、鋼中に析出状態で存在する V量である。

3 . 引張強度が 450MPa以下、平均 r値が 1.7以上であることを特徴とする請求の範囲 2に記載のプレス成形性と作業性に優れたフエライト系ステンレス鋼板。

4. 質量％で、

Mg ： 0.0001〜0.01%を含有することを特徴とする請求の範囲 1 〜 3のいずれか 1項に記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

5 . 質量⁰/。で、

B ： 0.0005〜0.005%を含有することを特徴とする請求の範囲 1 ~ 4のいずれか 1項に記載のプレス成形性と作業性に優れたフェラィト系ステンレス鋼板。

6. 質量⁰/。で、

Mo : 0.1〜 3 % を含有することを特徴とする請求の範囲 1〜 5のいずれか 1項に記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。

7. 請求の範囲 1〜 6のいずれか 1項に記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板からなることを特徴とする家電用部材。

8. 質量％で、

C ： 0.001〜 0.01%、

N ： 0.001〜0.015%、

Cr： 10〜： 19%、

Si ： 0.01~0.8%、

Mn： 0.01〜0.5%、

P ： 0.01〜0.02%、

S ： 0.01%未満、

A1 ： 0.005-0.1%、

Ti ： 0.05〜0.25%、

V ： 0.03〜0· 12%、

を含有し、必要に応じ、 Mg： 0.0001〜0.01%、 B ： 0.0005〜0.005 %、および、 Mo : 0.1〜 3 % のうち 1種または 2種以上を含有する残部が Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼片を、 1050〜； 1250°Cの範囲に加熱後、総圧下率 95%以上、仕上げ圧延温度を 750〜950°C、捲取温度を 500〜800°Cとして熱間圧延を行つた後、熱延板を焼鈍し、または、焼鈍を行うことなく総圧下率 60〜 95%の冷間圧延を行い、冷延板を 800〜950°Cに加熱し、 0〜30 s保持した後、冷却し、その後、固体潤滑被覆することを特徴とする請求の範囲 1 、 4〜 6のいずれか 1 項に記載のプレス成形性と作業性に優れたフユライト系ステンレス鋼板の製造方法。

9 . 質量％で、

C ： 0. 001〜0. 01 %、

N ： 0. 001〜0. 015%、

Cr ： 10〜： 19%、

S i ： 0. 01〜0. 8%、

Mn ： 0. 01〜0. 5%、

P ： 0. 01〜 02 %、

S ： 0. 01 %未満、

A1 ： 0. 005〜0. 1 %、

Ti ： 0. 05〜0. 25 %、

V ： 0. 03〜0. 12%、

を含有し、必要に応じ、 Mg ： 0. 0001〜0. 01 %、 B ： 0. 0005〜0. 005 %、および、 Mo ： 0.：！〜 3 % のうち 1種または 2種以上を含有する残部が Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼片を、 1050〜： L250°Cの範囲に加熱後、仕上げ圧延温度を 750〜950°C 、捲取温度を 500〜800°Cとして熱間圧延を行った後、熱延板を焼鈍し、または、焼鈍を行うことなく冷間圧延を行い、冷延板を 800〜9 50°Cに加熱し、 0〜30 s保持した後、 10°C / s以上で 500°C以下まで冷却し、その後、固体潤滑被覆することを特徴とする請求の範囲 2 、 4〜 6のいずれか 1項に記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

10. 質量％で、

C ： 0. 001〜 0. 01 %、

N ： 0. 001〜0. 015%、 Cr ： 10~ 19%、

S i ： 0. 01〜 8%、

Mn ： 0. 01〜0. 5 %、

P : 0. 01〜0. 02%、

S ： 0. 01 %未満、

Al ： 0. 005〜0. 1 %、

Ti ： 0. 05〜0. 25%、

V ： 0. 03〜0. 12%、

を含有し、必要に応じ、 Mg ： 0· 0001〜0. 01 %、 Β ： 0. 0005〜0. 005 %、および、 Mo ： 0. 1〜 3 % のうち 1種または 2種以上を含有する残部が Feおよび不可避的不純物からなるフェライト系ステンレス鋼片を、 1050〜1250°Cの範囲に加熱後、総圧下率 95%以上、仕上げ圧延温度を 750〜950°C、捲取温度を 500〜800°Cとして熱間圧延を行つた後、熱延板を焼鈍し、または、焼鈍を行うことなく総圧下率 60〜 95%の冷間圧延を行い、冷延板を 800〜950°Cに加熱し、 0〜30 s保持した後、 10°C / s以上で 500°C以下まで冷却し、その後、固体潤滑被覆することを特徴とする請求の範囲 3〜 6のいずれか 1項に記载のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。

11. 冷延板を加熱、冷却後、固体潤滑被覆する前に、圧下率が 0. 3〜： 1. 5%め調質圧延を行うことを特徴とする請求の範囲 8〜10のいずれか 1項記載のプレス成形性と作業性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。