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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024142991
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20241003BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20241003BHJP
C21D 9/46 20060101ALI20241003BHJP
C22C 38/54 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302Z
C22C38/60
C21D9/46 R
C22C38/54
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023055427
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】503378420
【氏名又は名称】日鉄ステンレス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】坪井 耕一
(72)【発明者】
【氏名】今川 一成
(72)【発明者】
【氏名】三平 啓
(72)【発明者】
【氏名】寺岡 慎一
【テーマコード（参考）】
4K037
【Ｆターム（参考）】
4K037EA01
4K037EA02
4K037EA06
4K037EA09
4K037EA10
4K037EA12
4K037EA13
4K037EA14
4K037EA15
4K037EA18
4K037EA19
4K037EA20
4K037EA23
4K037EA25
4K037EA26
4K037EA27
4K037EA31
4K037EA33
4K037EA35
4K037EA36
4K037EB06
4K037EB08
4K037EB09
4K037FA02
4K037FA03
4K037FC04
4K037FC05
4K037FD01
4K037FD02
4K037FD03
4K037FD04
4K037FD08
4K037FJ05
4K037HA04
4K037JA07
(57)【要約】
【課題】高強度で、Ｌ，Ｃ方向の曲げ異方性が極めて小さい、フェライト系ステンレス鋼板を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１６％以上０．４５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｍｎ：０．０１％以上１．００％以下、Ｃｒ：１１．５％以上１５．０％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：０％以上０．８０％以下、残部Ｆｅ及び不純物であり、フェライト相の平均結晶粒径１０μｍ以下、かつ、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であり、Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が０．２５μｍ以下であり、抽出残差法によって回収される炭化物の残渣回収率が１．０質量％以上であることを特徴とするフェライトステンレス鋼板。
【選択図】図２
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１６％以上０．４５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｍｎ：０．０１％以上１．００％以下、Ｃｒ：１１．５％以上１５．０％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：０％以上０．８０％以下、残部Ｆｅ及び不純物であり、フェライト相の平均結晶粒径１０μｍ以下、かつ、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であり、Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が０．２５μｍ以下であり、抽出残差法によって回収される炭化物の残渣回収率が１．０質量％以上であることを特徴とするフェライトステンレス鋼板。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、Ｃ：０．１６％以上０．４５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｍｎ：０．０１％以上１．００％以下、Ｃｒ：１１．５％以上１５．０％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：０％以上０．８０％以下、残部Ｆｅ及び不純物であり、
フェライト相の平均結晶粒径１０μｍ以下、かつ、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であり、
Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が０．２５μｍ以下であり、抽出残差法によって回収されるＣｒ炭化物の残渣回収率が１．０質量％以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
フェライト相の平均結晶粒径１０μｍ以下、かつ、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であり、
Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が０．２５μｍ以下であり、抽出残差法によって回収されるＣｒ炭化物の残渣回収率が１．０質量％以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項2】
前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０７０％以下、Ｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．０７０％以下、Ｓｎ：０．１２％以下、Ｃｕ：０．４０％以下、Ｗ：１．０００％以下、Ｃｏ：０．５００％以下、Ｚｒ：０．５００％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ｙ：０．１０００％以下、ＲＥＭ：０．１０％以下、及びＳｂ：０．１５％以下
のうちの１種又は２種以上を含む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板。
のうちの１種又は２種以上を含む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板。
【請求項3】
更に、硬さが２４０ＨＶ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法であって、
熱間圧延を９５０℃以上１０５０℃以下で終了した後、前記熱間圧延に引続いて、６００℃以上８００℃以下の温度で３０分以上３６０分以下の加熱保持を実施し、
さらに冷間圧延及び冷延板焼鈍を行い、冷延板焼鈍温度を７００℃以上８００℃以下、冷延板焼鈍時間を１０ｓ以上３００ｓ以下とするフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
熱間圧延を９５０℃以上１０５０℃以下で終了した後、前記熱間圧延に引続いて、６００℃以上８００℃以下の温度で３０分以上３６０分以下の加熱保持を実施し、
さらに冷間圧延及び冷延板焼鈍を行い、冷延板焼鈍温度を７００℃以上８００℃以下、冷延板焼鈍時間を１０ｓ以上３００ｓ以下とするフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【請求項5】
更に、フェライト系ステンレス鋼板の硬さが２４０ＨＶ以上であることを特徴とする請求項４に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はフェ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】
【0002】
ポータブル型のノートパソコン、テレビをはじめとする家電製品ではさらなる低価格化、小型・軽量化が進み、フレーム用途の部品に対しても更なる薄肉化、形状複雑化の要望がある。
【0003】
家電製品のフレームに適用される素材には、構造部品として製品の剛性を確保するため高強度であることが求められる。また、部品や製品の形状複雑化に対応できる曲げ加工性を確保したうえで、高精度の形状、寸法精度とするために曲げ方向の違いによる曲げ異方性が小さいことも要求される。曲げ方向とは、鋼板の圧延方向に対して曲げ稜線が垂直な曲げ（以下、Ｌ方向曲げ）と、鋼板の圧延方向と平行な曲げ稜線となる曲げ加工（以下、Ｃ方向曲げ）を指す。曲げ加工を施したときに、曲げ稜線に割れを生じないことが求められる。
【0004】
フレーム用途の素材にはステンレス鋼が使用される。
【0005】
特許文献１はＬ，Ｃ方向曲げの加工性に優れ、高強度であるものの、高価なＮｉ，Ｍｏを多く含有したオーステナイト系ステンレス鋼であり、フェライト系ステンレス鋼に比べて高価である。特許文献２、特許文献３には、曲げ異方性の小さい安価な省合金であるフェライト系ステンレス鋼が提示されているが、これら文献で評価に用いられている曲げ加工条件は、近年要求されている厳しい条件ということはできない。また、特許文献４には、高強度のマルテンサイト系ステンレス鋼の中間素材となるフェライト系ステンレス鋼とその製造方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００４－１２４１３１号公報
【特許文献2】国際公開ＷＯ２００５／０１４８７３号
【特許文献3】特開２０１８－１４５４８４号公報
【特許文献4】特開２０２１－０５０３８６合公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、高強度で、近年要求されている厳しい曲げ加工条件下においてＬ，Ｃ方向の曲げ異方性がなく、さらに省合金である、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する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、家電製品のフレーム用途の部品に好適な省合金のフェライト系ステンレス鋼について鋭意検討し、所定の硬さを確保したうえで、さらにＬ，Ｃ方向での曲げ異方性が現れない金属組織の特徴を明らかにした。
【0009】
フェライト系ステンレス鋼の分野では従来活用されていなかった微細なＣｒ炭化物の粒子分散強化による高強度化が、特定の鋼成分において活用できることを見出した。そして、結晶粒微細化強化と微細なＣｒ炭化物の粒子分散強化の併用により、必要とされる強度を確保できることを知見した。他方、フェライト母相に炭化物が多量に分散している状態であっても、微細であれば曲げ加工性に悪影響を及ぼさないことも見出した。なお、従来のステンレス鋼は拡散が容易な結晶粒界に粗大な炭化物が析出するため、強化には寄与せず、加工性に悪影響を及ぼす場合が多かった。
【0010】
また、鋼板の圧延方向と平行な鋼板断面におけるフェライトのアスペクト比を所定以下に等軸化することにより、Ｃ方向曲げにおいて、Ｌ方向曲げと同等の加工性が確保されることを見出した。このような効果が得られる鋼組成および金属組織の特徴を明確にした。
【0011】
更に、上記のように有益な、多量かつ微細な炭化物を得るため、その製造方法を明らかにした。本発明のフェライト系ステンレス鋼では、熱間圧延の終了温度が、オーステナイト単相域に管理されることが重要である。それにより、熱間圧延後のオーステナイトの歪分布状態が制御、維持され、熱間圧延に引き続く加熱保持で旧オーステナイト粒界から析出するＣｒ炭化物の頻度が高まり、多量かつ微細なＣｒ炭化物がランダムに分布する。また、Ｃｒ炭化物とともに析出するフェライトの粒成長が板厚方向および圧延方向に起こり、加熱保持後のフェライトが等軸化する。これにより、フェライトの平均アスペクト比を２．５以下とすることが可能となる。
【0012】
前記の熱間圧延後、引続き、加熱保持を行う。引き続きとは、熱間圧延完了後、少なくとも６００℃未満に下げることなく、所定温度である６００℃以上、８００℃以下で３０分以上、３６０分以下の加熱保持をする。これにより、オーステナイトからフェライト，Ｃｒ炭化物への変態・析出が均一に進行し、多量かつ微細な炭化物の均一分散が達成されるのである。
【0013】
上記知見に基づいて、本発明は以下の技術を開示する。
［１］質量％で、Ｃ：０．１６％以上０．４５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｍｎ：０．０１％以上１．００％以下、Ｃｒ：１１．５％以上１５．０％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：０％以上０．８０％以下、残部Ｆｅ及び不純物であり、
フェライト相の平均結晶粒径１０μｍ以下、かつ、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であり、
Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が０．２５μｍ以下であり、抽出残差法によって回収されるＣｒ炭化物の残渣回収率が１．０質量％以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
［２］前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０７０％以下、Ｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．０７０％以下、Ｓｎ：０．１２％以下、Ｃｕ：０．４０％以下、Ｗ：１．０００％以下、Ｃｏ：０．５００％以下、Ｚｒ：０．５００％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ｙ：０．１０００％以下、ＲＥＭ：０．１０％以下、及びＳｂ：０．１５％以下のうちの１種又は２種以上を含むことを特徴とする［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［３］更に、硬さが２４０ＨＶ以上であることを特徴とする［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
［１］質量％で、Ｃ：０．１６％以上０．４５％以下、Ｓｉ：０．０１％以上１．００％以下、Ｍｎ：０．０１％以上１．００％以下、Ｃｒ：１１．５％以上１５．０％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０７０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：０％以上０．８０％以下、残部Ｆｅ及び不純物であり、
フェライト相の平均結晶粒径１０μｍ以下、かつ、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であり、
Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が０．２５μｍ以下であり、抽出残差法によって回収されるＣｒ炭化物の残渣回収率が１．０質量％以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。
［２］前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０７０％以下、Ｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．０７０％以下、Ｓｎ：０．１２％以下、Ｃｕ：０．４０％以下、Ｗ：１．０００％以下、Ｃｏ：０．５００％以下、Ｚｒ：０．５００％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ｙ：０．１０００％以下、ＲＥＭ：０．１０％以下、及びＳｂ：０．１５％以下のうちの１種又は２種以上を含むことを特徴とする［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
［３］更に、硬さが２４０ＨＶ以上であることを特徴とする［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
【0014】
［４］［１］または［２］に記載のフェライト系ステンレス鋼の製造方法であって、
熱間圧延を９５０℃以上１０５０℃以下で終了した後、前記熱間圧延に引続いて、６００℃以上８００℃以下の温度で３０分以上３６０分以下の加熱保持を実施し、
さらに冷間圧延及び冷延板焼鈍を行い、冷延板焼鈍温度を７００℃以上８００℃以下、冷延板焼鈍時間を１０ｓ以上３００ｓ以下とするフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
［５］更に、フェライト系ステンレス鋼板の硬さが２４０ＨＶ以上であることを特徴とする［４］に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
熱間圧延を９５０℃以上１０５０℃以下で終了した後、前記熱間圧延に引続いて、６００℃以上８００℃以下の温度で３０分以上３６０分以下の加熱保持を実施し、
さらに冷間圧延及び冷延板焼鈍を行い、冷延板焼鈍温度を７００℃以上８００℃以下、冷延板焼鈍時間を１０ｓ以上３００ｓ以下とするフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
［５］更に、フェライト系ステンレス鋼板の硬さが２４０ＨＶ以上であることを特徴とする［４］に記載のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、高強度で、Ｌ，Ｃ方向の曲げ異方性が極めて小さい、フェライト系ステンレス鋼板を提供できる。フェライト系ステンレス鋼板の強度については、硬さ（ＨＶ）によって評価を行う。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
１．フェライト系ステンレス鋼板
以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼板に関して補足説明する。
以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼板に関して補足説明する。
【0018】
（化学成分）
まず、本発明のフェライト系ステンレス鋼に含まれる成分について説明する。なお、各元素の含有量「％」表示は質量％を意味する。
まず、本発明のフェライト系ステンレス鋼に含まれる成分について説明する。なお、各元素の含有量「％」表示は質量％を意味する。
【0019】
Ｃは、Ｃｒ炭化物の析出量に影響し、Ｃｒ炭化物による粒子分散強化量を確保するうえで必要な元素である。Ｃ含有量が０．１６％未満では、炭化物の析出量が少なく、十分な粒子分散強化量を得られず、強度が不十分となる。一方、Ｃ含有量が０．４５％を超えると、Ｃｒ炭化物の凝集粗大化が避けられず、十分な粒子分散強化量も得られず、強度が不十分になる。以上よりＣ含有量は０．１６％以上０．４５％以下とする。好ましくは０．２６％以上０．４０％以下、より好ましくは０．２８％以上０．３５％以下である。
【0020】
Ｓｉは耐酸化性を向上させる元素である。Ｓｉ含有量が０．０１％未満であると十分な耐酸化性が得られない恐れがある。また、過度に低下すると製造コストの増加を招く。Ｓｉ含有量が１．００％を超えると、製造時の割れを助長する。それゆえＳｉ含有量は０．０１％以上１．００％以下とする。好ましくは０．０５％以上０．８５％以下、より好ましくは０．１５％以上０．６０％以下である。
【0021】
Ｍｎは脱酸元素として用いられる。安定製造性の観点から、Ｍｎ含有量は０．０１％以上とする。一方Ｍｎ含有量が１．００％を超えると硫化物等の化合物を形成して耐食性の低下を招く恐れがある。そのためＭｎ含有量は１．００％以下とする。好ましくは０．１０％以上０．８５％以下、より好ましくは０．２０％以上０．７０％以下である。
【0022】
ＣｒはＣと結合してＣｒ炭化物を形成する元素である。また耐食性を向上させる元素でもある。一方で熱間圧延温度においてオーステナイトが主体の金属組織とするために規制すべき元素でもある。Ｃｒ含有量が１１．５％未満では、十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒ含有量が１５．０％を超えると、熱間圧延の温度域ではオーステナイトとフェライトの二相組織となり、加熱保持の工程の際、Ｃｒ炭化物は主にオーステナイトから析出してＣｒ炭化物の分布が局所的になるため、フェライトの平均アスペクト比が大きくなる。そのため、Ｃｒ含有量は１１．５％以上１５．０％以下とする。好ましくは１２．０％以上１４．５％以下、より好ましくは１２．５％以上１４．０％以下である。
【0023】
Ｎｉは靭性を向上させる元素であり、必要に応じて添加しても良い。ただしＮｉは希少かつ高価な元素であるため、過剰添加は合金コストの上昇や製造性の阻害につながる。そのため、Ｎｉ含有量は０．８０％以下とする。好ましくは０．６０％以下、より好ましくは０．５０％以下である。
【0024】
Ｎは、耐食性を向上させる元素である。耐食性の観点からＮ含有量は０．００２％以上とする。一方、Ｎ含有量が高すぎると、熱間加工性が著しく劣化する。そのため、Ｎ含有量は０．０７０％以下とする。好ましくは０．００９％以上０．０６％以下、より好ましくは０．０１１％以上０．０５０％以下である。
【0025】
Ｐは成形性および耐食性を低下させる元素である。その含有量は低い方が好ましい。そのため、Ｐ含有量は０．０４０％以下とする。下限は特に限定しない。但し、Ｐ含有量を過度に低下させる場合、製造コストが上昇する。そのため、Ｐ含有量は０．００５％以上０．０３０％以下が好ましく。より好ましくは０．００７％以上０．０２５％以下である。
【0026】
Ｓは製造時の割れを助長する。そのため、Ｓ含有量は０．０３００％以下とする。好ましくは０．０１００％以下、より好ましくは０．００３０％以下である。下限は特に限定しない。但し、Ｓ含有量を過度に低下させる場合、製造コストが上昇する。この観点からＳ含有量は、０．０００３％以上が好ましい。
【0027】
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、上述の各元素に加えて、Ｆｅ及び不純物（不可避的不純物を含む）からなる。
【0028】
本開示のフェライト系ステンレス鋼は、上記の基本組成に加えて、Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．０７０％以下、Ｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．０７０％以下、Ｓｎ：０．１２％以下、Ｃｕ：０．４０％以下、Ｗ：１．０００％以下、Ｃｏ：０．５００％以下、Ｚｒ：０．５００％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００５０％以下、Ｙ：０．１０００％以下、ＲＥＭ：０．１０％以下、Ｓｂ：０．１５％以下、のうちの１種又は２種以上を選択的に含んでいてもよい。
【0029】
Ａｌ、Ｎｂ、Ｂ及びＴｉの元素は添加しなくてもよい。これらの元素は添加すればフェライト系ステンレス鋼の成形性を向上し、熱間圧延時の疵を抑制する効果を有する。添加する際の、Ａｌ含有量は０．３０％以下とし、Ｎｂ含有量は０．０７０％以下とし、Ｂ含有量は０．００３０％以下とし、Ｔｉ含有量は０．０７０％以下とする。上記効果を確実に得るためには、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ含有量は０．０１％以上、Ｂ含有量は０．００１％以上とすることが好ましい。
【0030】
Ｓｎ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ及びＺｒの元素は添加しなくてもよい。これらの元素は耐食性を向上させる効果を有する。添加する際の、Ｓｎ含有量は０．１２％以下とし、Ｃｕ含有量は０．４０％以下とし、Ｗ含有量は１．０００％以下とし、Ｃｏ含有量は０．５００％以下とし、Ｚｒ含有量は０．５００％以下とする。上記効果を確実に得るためには、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ含有量は０．０１％以上、Ｗ含有量は０．１％以上とすることが好ましい。
【0031】
Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、ＲＥＭ及びＳｂの元素は添加しなくてもよい。これらの元素は酸化物や硫化物等の介在物を変化させて熱間圧延時の疵を抑制する効果を有する。添加する際の、Ｃａ含有量は０．００５０％以下とし、Ｍｇ含有量は０．００５０％以下とし、Ｙ含有量は０．１０００％以下とし、ＲＥＭ含有量は０．１０％以下とし、Ｓｂ含有量は０．１５％以下とする。上記効果を確実に得るためには、Ｃａ、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上、Ｙ、ＲＥＭ含有量は０．０１％以上とすることが好ましい。
なお、本発明において「ＲＥＭ」とは、原子番号５７～７１に帰属する元素（ランタノイド）を指し、例えば、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ等であり、Ｙは含まれないものとする。
なお、本発明において「ＲＥＭ」とは、原子番号５７～７１に帰属する元素（ランタノイド）を指し、例えば、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ等であり、Ｙは含まれないものとする。
【0032】
（フェライト相の平均結晶粒径、平均アスペクト比）
前記用途に用いる素材としての強度を確保するためには、フェライト相の平均結晶粒径が１０μｍ以下であることが必要である。平均結晶粒径は、６μｍ以下が好ましく、更に好ましくは４μｍ以下である。一方、平均結晶粒径の下限は特に限定されるものではないが、実績より１μｍ以上とする。一方で平均結晶粒径が１０μｍを超えると、強度を確保できない可能性が高まる。フェライト相の平均結晶粒径は、観察した結晶粒の円相当直径の平均値として求めることができる。
前記用途に用いる素材としての強度を確保するためには、フェライト相の平均結晶粒径が１０μｍ以下であることが必要である。平均結晶粒径は、６μｍ以下が好ましく、更に好ましくは４μｍ以下である。一方、平均結晶粒径の下限は特に限定されるものではないが、実績より１μｍ以上とする。一方で平均結晶粒径が１０μｍを超えると、強度を確保できない可能性が高まる。フェライト相の平均結晶粒径は、観察した結晶粒の円相当直径の平均値として求めることができる。
【0033】
一方Ｃ方向曲げにおいて、Ｌ方向曲げと同等の加工性が確保されるためには、フェライト相の平均アスペクト比が２．５以下であることが必要である。平均アスペクト比は、２．３以下が好ましく、更に好ましくは２．１以下である。なお、フェライト相の平均アスペクト比とは、フェライト相結晶粒の「長軸長さ÷短軸長さ」の平均値を意味する。
【0034】
（Ｃｒ炭化物の平均粒子直径、残渣回収率）
前記用途に用いる素材としての強度を確保するためには、所定サイズ以下かつ所定量以上のＣｒ炭化物が析出していることが必要であり、本発明のフェライト系ステンレス鋼に添加されているＣは、ほぼ全量がＣｒ炭化物として存在している。一方で、Ｃｒ炭化物のサイズまたは析出量のどちらか一方でも所定範囲を満足しないときは素材強度を確保できない。なお、Ｃｒ炭化物は、Ｃｒ２３Ｃ６を初めとして、いかなる組成でもよい。
前記用途に用いる素材としての強度を確保するためには、所定サイズ以下かつ所定量以上のＣｒ炭化物が析出していることが必要であり、本発明のフェライト系ステンレス鋼に添加されているＣは、ほぼ全量がＣｒ炭化物として存在している。一方で、Ｃｒ炭化物のサイズまたは析出量のどちらか一方でも所定範囲を満足しないときは素材強度を確保できない。なお、Ｃｒ炭化物は、Ｃｒ２３Ｃ６を初めとして、いかなる組成でもよい。
【0035】
Ｃｒ炭化物の平均粒子直径は０．２５μｍ以下であることが好ましい。平均粒子直径は、０．２０μｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．１７μｍ以下である。一方、平均粒子直径の下限は特に限定されるものではないが、実績より０．０１μｍ以上とする。一方で平均粒子直径が０．２５μｍを超えると素材強度を確保できない。また、加工時に欠陥を発生し、加工性が劣化する可能性も高まる。Ｃｒ炭化物の平均粒子直径は、観察したＣｒ炭化物の円相当直径の平均値として求めることができる。
【0036】
Ｃｒ炭化物の析出量は、抽出残渣法により回収したときに、残渣回収率で１．０質量％以上であることが必要である。Ｃｒ炭化物の残渣回収率は２．０質量％以上が好ましく、更に好ましくは３．０質量％以上である。
【0037】
（フェライトおよび炭化物以外の他相の存在）
本発明のフェライト系ステンレス鋼の金属組織は、室温においてフェライトと極一部の割合にとどまる、多数かつ微細な炭化物により構成される。ただし、多少であれば、前記以外の相の存在を許容できる。例えば、本発明のフェライト系ステンレス鋼では、室温において、主相であるフェライト以外の相、例えば、オーステナイトやマルテンサイトが、面積率で、合計で５％以下含まれていても問題はない。
本発明のフェライト系ステンレス鋼の金属組織は、室温においてフェライトと極一部の割合にとどまる、多数かつ微細な炭化物により構成される。ただし、多少であれば、前記以外の相の存在を許容できる。例えば、本発明のフェライト系ステンレス鋼では、室温において、主相であるフェライト以外の相、例えば、オーステナイトやマルテンサイトが、面積率で、合計で５％以下含まれていても問題はない。
【0038】
２．フェライト系ステンレス鋼板の製造方法
（製造方法）
本発明の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。
（製造方法）
本発明の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。
【0039】
前記組成からなる鋼を溶製し、鋳造して鋳塊を製造する。そして、前記鋳塊に対し加熱を行う。加熱温度はステンレス鋼製造において一般的な条件で問題ない。加熱温度は１１５０℃以上、好ましくは１１８０℃以上、より好ましくは１２００℃以上である。上限は特に限定しない。但し、加熱温度が過度に高い場合、冷延焼鈍板の表面にムラ模様が発生する懸念がある。この観点から加熱温度は、１３５０℃以下が好ましい。
【0040】
次いで、加熱した前記鋳塊に熱間圧延を行う。前述のように、本発明のフェライト系ステンレス鋼では、熱間圧延の終了温度が、オーステナイト単相域に管理されることが重要である。本発明のフェライト系ステンレス鋼では、熱間圧延の終了温度を９５０℃以上とする。終了温度は、好ましくは９７５℃以上、より好ましくは１０００℃以上である。熱間圧延において、金属組織がオーステナイト単相であることが重要である。なお、オーステナイト単相とはオーステナイト相が９５％以上であり、更に好ましくは９７％以上である。残部はフェライト相や炭化物などの化合物である。
【0041】
前記２点が満足されると、熱間圧延後のオーステナイトの歪分布状態が制御され、熱間圧延に引き続く加熱保持の際、旧オーステナイト粒界から析出するＣｒ炭化物の頻度が高まり、加熱保持後にＣｒ炭化物がランダムに分布する。また、Ｃｒ炭化物とともに析出するフェライトの粒成長が板厚方向および圧延方向に起こり、加熱保持後のフェライトが等軸化する。熱間圧延の終了温度を前述のように規定することで、加熱保持後のフェライトの平均アスペクト比は２．５以下になる。一方で熱間圧延の終了温度が９５０℃未満であると、加熱保持後にＣｒ炭化物は圧延方向に沿って筋状に分布する。これによりフェライトは圧延方向に粒成長しやすくなり、加熱保持後のフェライトの平均アスペクト比が大きくなる。
【0042】
このように、本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法では、熱間圧延の終了温度を制御することが必要であり、製造コストの増大を招くゆえ、従来のフェライト系ステンレス鋼の製造方法では行われていなかった制御である。
【0043】
熱間圧延の終了温度９５０℃以上で熱間圧延を完了した後、引続き、加熱保持を行う。ここでの「引続き、加熱保持を行う」とは、熱間圧延～加熱保持の工程の間に意図的な冷却をすることなしに、６００℃未満に冷却することなく、熱延圧延後に得られた素材を加熱炉へ挿入することを意味する。なお、熱間圧延の終了温度が所定以上に管理されていたとしても、従来のフェライト系ステンレス鋼の製造法にて一般的な製造工程、すなわち、前記熱間圧延後に室温まで一旦冷却し、再昇温して加熱保持する熱履歴である場合には、再昇温に長時間を要するため、Ｃｒ炭化物が粗大化する。
【0044】
加熱保持の温度が６００℃未満であると、オーステナイトからフェライト，Ｃｒ炭化物への変態・析出が不十分となり、前記加熱保持後に室温まで冷却した際、Ｃｒ炭化物の析出量が不十分となる。また硬質なマルテンサイトを多く含む金属組織となり、後工程の通板時に板破断を生じる懸念がある。一方で、８００℃を超えるとオーステナイトからフェライト，Ｃｒ炭化物への変態・析出が不十分となり、前記加熱保持後に室温まで冷却した際、炭化物の析出量が不十分となる。加熱保持の時間が３０分未満であると、オーステナイトからフェライト，Ｃｒ炭化物への変態・析出が不十分となり、前記加熱保持を行って室温まで冷却した際、炭化物の析出量が不十分となる。また硬質なマルテンサイトを多く含む金属組織となり、後工程の冷間圧延にて板破断を生じる懸念がある。一方で、３６０分を超えて加熱保持すると、炭化物の平均粒子径が粗大化する。したがって、加熱保持は、６００℃以上８００℃以下の温度で３０分以上３６０分以下の保持を行う。好ましくは、６５０℃以上７７０℃以下の温度で６０分以上３００分以下である。さらに好ましくは、７００℃以上７６０℃以下の温度で１２０分以上２４０分以下である。加熱保持後の冷却速度については、特に限定されるものではない。例えば、０．０５℃／ｓ以上の冷却速度としてもよいし、空冷してもよい。
【0045】
前記加熱保持が完了した後、酸洗、冷間圧延、冷延板焼鈍を行って所定の板厚の鋼板を得ることができる。酸洗は表面の酸化スケールを除去する工程、冷間圧延は所定の板厚を得る工程で、冷延板焼鈍は前記冷間圧延で導入された歪を開放し、軟化させる工程であり、ステンレス鋼の製造において一般的な方法で問題ない。
【0046】
冷延板焼鈍の温度が７００℃未満であると、冷間圧延により導入された歪の解放が不十分となり、曲げ加工性を確保できない。また次工程への通板または客先での素材加工が困難になる。一方、８００℃より高温であるとオーステナイト相が安定な温度域に達して、冷却後にマルテンサイト相を多く含む金属組織となることで硬質化し、曲げ加工性が確保できない。次工程への通板または客先での素材加工が困難になる。それゆえ、冷延板焼鈍の温度は７００℃以上８００℃以下とする。好ましくは、７１０℃以上７９０℃以下である。さらに好ましくは、７２０℃以上７８０℃以下である。また冷延板焼鈍の時間が１０ｓ未満であると、硬質となり、曲げ加工性が確保できない。一方、３００ｓを超えるとフェライト相の平均結晶粒径が粗大化する。それゆえ、冷延板焼鈍の時間は１０ｓ以上３００ｓ以下とする。好ましくは、２０ｓ以上１２０ｓ以下である。さらに好ましくは、３０ｓ以上６０ｓ以下である。
【実施例0047】
実施例を示しつつ、本発明のフェライト系ステンレス鋼板の効果を説明する。表１に示す組成の鋼をラボ溶製し、厚さ１００ｍｍの鋳塊を得た。この鋳塊を１２３０℃で１００分間加熱した後、熱間圧延を行い、表２、表３の熱間圧延終了温度で熱間圧延を完了させ、板厚５．０ｍｍの熱間圧延板を得た。引続いて、前記熱間圧延板を６００℃未満に冷却することなく、表２、表３に示す条件で加熱保持し、空冷した。さらに、硫酸酸洗、圧下率６０％での冷間圧延の後、表２、表３に示す条件で冷延板焼鈍を実施して板厚２．０ｍｍの鋼板を得た。比較として、熱間圧延後に室温まで一旦冷却し、再度昇温して加熱保持する熱履歴の工程も行った。
【0048】
【表1】
【0049】
【表2】
【0050】
【表3】
【0051】
（フェライトの平均結晶粒径、平均アスペクト比の測定方法）
フェライトの平均結晶粒径および平均アスペクト比は以下の方法で特定した。まず電解研磨により試料調整した鋼板のＬ断面（板幅方向に垂直な断面）をＥＢＳＤにより測定した。測定領域は、板厚１／４ｔの位置で、３００μｍ×３００μｍとし、測定のステップサイズは０．１μｍとした。そして、測定データを解析ソフトウエア「ＯＩＭ」を使用して解析した。隣接するプロットデータ同士の結晶方位差が１５°未満であれば、それらを同一結晶粒とみなし、１５°以上の方位差があれば、異なる結晶粒とみなした。測定データのうち、フェライト相の結晶構造である「ＢＣＣ」と判定されたプロットデータをフェライト相とした。なお測定領域にフェライト相以外の相が含まれる場合には、フェライト相のみ抽出して算出した。
フェライトの平均結晶粒径および平均アスペクト比は以下の方法で特定した。まず電解研磨により試料調整した鋼板のＬ断面（板幅方向に垂直な断面）をＥＢＳＤにより測定した。測定領域は、板厚１／４ｔの位置で、３００μｍ×３００μｍとし、測定のステップサイズは０．１μｍとした。そして、測定データを解析ソフトウエア「ＯＩＭ」を使用して解析した。隣接するプロットデータ同士の結晶方位差が１５°未満であれば、それらを同一結晶粒とみなし、１５°以上の方位差があれば、異なる結晶粒とみなした。測定データのうち、フェライト相の結晶構造である「ＢＣＣ」と判定されたプロットデータをフェライト相とした。なお測定領域にフェライト相以外の相が含まれる場合には、フェライト相のみ抽出して算出した。
【0052】
フェライト相の平均結晶粒径、平均アスペクト比は前記ソフトウエアを用いて算出した。平均結晶粒径は、観察した結晶粒の円相当直径の平均値とした。なお前記ソフトウエアによりアスペクト比を算出した場合、アスペクト比は結晶粒の「短軸長さ÷長軸長さ」として出力される。一方で本明細書でのアスペクト比は結晶粒の「長軸長さ÷短軸長さ」と定義し、前記ソフトウエアの出力値の逆数として表記している。
【0053】
（Ｃｒ炭化物の平均粒子直径の測定方法）
炭化物の平均粒子直径は以下の方法で特定した。まず鋼板のＬ断面を鏡面研磨後、電解研磨による試料調整により粒界と炭化物を現出させ、ＳＥＭ観察を行った。炭化物はＥＤＸにより確認できる。ＳＥＭ観察により炭化物のサイズおよび個数密度を測定する。測定領域は板厚１／４ｔ位置で総面積が２００μｍ×２００μｍとし、観察倍率は５０００倍でＳＥＭ観察した。炭化物のサイズは、観察した炭化物を円相当直径に換算して、この値を平均して平均粒子直径とした。なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼で確認される炭化物は、（Ｃｒ，Ｆｅ）２３Ｃ６が大半であるが、一部に（Ｃｒ，Ｆｅ）７Ｃ３を含んでいてもよい。炭化物中のＣｒ含有量が鋼の成分組成の平均値より高いものを、Ｃｒ炭化物であるとした。
炭化物の平均粒子直径は以下の方法で特定した。まず鋼板のＬ断面を鏡面研磨後、電解研磨による試料調整により粒界と炭化物を現出させ、ＳＥＭ観察を行った。炭化物はＥＤＸにより確認できる。ＳＥＭ観察により炭化物のサイズおよび個数密度を測定する。測定領域は板厚１／４ｔ位置で総面積が２００μｍ×２００μｍとし、観察倍率は５０００倍でＳＥＭ観察した。炭化物のサイズは、観察した炭化物を円相当直径に換算して、この値を平均して平均粒子直径とした。なお、本発明のフェライト系ステンレス鋼で確認される炭化物は、（Ｃｒ，Ｆｅ）２３Ｃ６が大半であるが、一部に（Ｃｒ，Ｆｅ）７Ｃ３を含んでいてもよい。炭化物中のＣｒ含有量が鋼の成分組成の平均値より高いものを、Ｃｒ炭化物であるとした。
【0054】
（Ｃｒ炭化物の残渣回収率の測定方法）
残渣回収率は以下の方法で特定した。板厚（ｔ［ｍｍ］）の鋼板に対して、鋼板の両表面から板厚１／４ｔにかけての部位を切削し、３０ｍｍＬ×２０ｍｍｗ×１／２ｔの試料を用意した。そして、抽出残渣は非溶媒電解液（１０％アセチルアセトン－１％塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール）を用いて定電流電解法により採取した。なお残渣フィルターのサイズは０．２μｍを使用した。ここで、Ｃｒ炭化物の残渣回収率は式（２）で求まる値と定義した。ここで、ＷはＣｒ炭化物の残渣回収率（単位：［質量％］）、ｇ、Ｇはそれぞれ残渣フィルターに回収された残渣質量、抽出残渣前後での試料の質量変化を表す（単位：［個］）。下記式（２）から明らかなように、残渣フィルターに回収された残渣の全量（ｇ）がＣｒ炭化物であるとしている。
Ｗ＝ｇ／Ｇ×１００ …（２）
残渣回収率は以下の方法で特定した。板厚（ｔ［ｍｍ］）の鋼板に対して、鋼板の両表面から板厚１／４ｔにかけての部位を切削し、３０ｍｍＬ×２０ｍｍｗ×１／２ｔの試料を用意した。そして、抽出残渣は非溶媒電解液（１０％アセチルアセトン－１％塩化テトラメチルアンモニウム－メタノール）を用いて定電流電解法により採取した。なお残渣フィルターのサイズは０．２μｍを使用した。ここで、Ｃｒ炭化物の残渣回収率は式（２）で求まる値と定義した。ここで、ＷはＣｒ炭化物の残渣回収率（単位：［質量％］）、ｇ、Ｇはそれぞれ残渣フィルターに回収された残渣質量、抽出残渣前後での試料の質量変化を表す（単位：［個］）。下記式（２）から明らかなように、残渣フィルターに回収された残渣の全量（ｇ）がＣｒ炭化物であるとしている。
Ｗ＝ｇ／Ｇ×１００ …（２）
【0055】
本発明のフェライト系ステンレス鋼板において得られる残渣物は、（Ｃｒ，Ｆｅ）２３Ｃ６が大半であるが、一部に（Ｃｒ，Ｆｅ）７Ｃ３を含んでいてもよい。残渣物を構成する物質はＸＲＤで確認できる。
【0056】
（硬さの測定方法）
フェライト系ステンレス鋼板の素材強度の評価として、ビッカース硬度計により板厚１／４ｔ位置の断面硬さを測定した。試験荷重５００ｇで１０回の測定を行って、平均値が２４０ＨＶ以上であれば、必要な素材強度を満足すると判定した。
フェライト系ステンレス鋼板の素材強度の評価として、ビッカース硬度計により板厚１／４ｔ位置の断面硬さを測定した。試験荷重５００ｇで１０回の測定を行って、平均値が２４０ＨＶ以上であれば、必要な素材強度を満足すると判定した。
【0057】
（曲げ加工異方性の有無を評価する方法）
ＪＩＳ Ｚ２２４８に準じたＶブロック法による曲げ試験（図１参照。治具２とポンチ３を用い、ポンチ３の先端Ｒ０．４ｍｍ，θ：４５°）を行った。曲げ試験片１の形状は長辺６０ｍｍ×短辺３０ｍｍとした。なおＬ方向曲げの曲げ試験片１、Ｃ方向曲げの曲げ試験片１は、図２のように、それぞれ圧延方向と曲げ試験片１の長辺，圧延方向と曲げ試験片１の短辺が一致する位置関係で採取した。曲げ試験は同サンプルでＮ＝３で行い、３回とも割れが認められなかったものは「〇」、１回でも割れが認められたものは「×」と評価した。なお、割れの有無は目視にて判断した。曲げ加工異方性の有無は、下記の通り判定した。Ｌ方向曲げ，Ｃ方向曲げともに「〇」であったときは、曲げ加工異方性がないと判断した。一方でＬ方向曲げ，Ｃ方向曲げのどちらか一方が「×」であったときは、曲げ加工異方性が有ると判断した。
ＪＩＳ Ｚ２２４８に準じたＶブロック法による曲げ試験（図１参照。治具２とポンチ３を用い、ポンチ３の先端Ｒ０．４ｍｍ，θ：４５°）を行った。曲げ試験片１の形状は長辺６０ｍｍ×短辺３０ｍｍとした。なおＬ方向曲げの曲げ試験片１、Ｃ方向曲げの曲げ試験片１は、図２のように、それぞれ圧延方向と曲げ試験片１の長辺，圧延方向と曲げ試験片１の短辺が一致する位置関係で採取した。曲げ試験は同サンプルでＮ＝３で行い、３回とも割れが認められなかったものは「〇」、１回でも割れが認められたものは「×」と評価した。なお、割れの有無は目視にて判断した。曲げ加工異方性の有無は、下記の通り判定した。Ｌ方向曲げ，Ｃ方向曲げともに「〇」であったときは、曲げ加工異方性がないと判断した。一方でＬ方向曲げ，Ｃ方向曲げのどちらか一方が「×」であったときは、曲げ加工異方性が有ると判断した。
【0058】
（オーステナイト、マルテンサイトの存在有無を判定する方法）
本発明のフェライト系ステンレス鋼板の金属組織は、室温においてフェライト相と極一部の割合にとどまる、多数かつ微細な炭化物により構成される。ただし、多少であれば、前記以外の相の存在を許容できる。例えば、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、室温において、主相であるフェライト以外の相、例えば、オーステナイトやマルテンサイトが、面積率にて、合計で５％以下含まれていても問題はない。ここで、γはオーステナイトの面積率（単位：［％］）、Ｆ、ＢはそれぞれＥＢＳＤで測定した際に得られるＦＣＣ構造、ＢＣＣ構造のプロット数を表す（単位：［個］）。
γ＝Ｆ／（Ｆ＋Ｂ）×１００ …（１）
本発明のフェライト系ステンレス鋼板の金属組織は、室温においてフェライト相と極一部の割合にとどまる、多数かつ微細な炭化物により構成される。ただし、多少であれば、前記以外の相の存在を許容できる。例えば、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、室温において、主相であるフェライト以外の相、例えば、オーステナイトやマルテンサイトが、面積率にて、合計で５％以下含まれていても問題はない。ここで、γはオーステナイトの面積率（単位：［％］）、Ｆ、ＢはそれぞれＥＢＳＤで測定した際に得られるＦＣＣ構造、ＢＣＣ構造のプロット数を表す（単位：［個］）。
γ＝Ｆ／（Ｆ＋Ｂ）×１００ …（１）
【0059】
一方で、マルテンサイトの有無は、ビッカース硬さにより判断した。マルテンサイトが５％以上存在すると、硬さが３００ＨＶを超える。ビッカース硬度計を用いて、荷重５００ｇで１０回測定し、その平均値が３００ＨＶ以下であれば、マルテンサイトはないと判定した。
【0060】
表２、表３に結果を示す。フェライトの平均結晶粒径，平均アスペクト比、Ｃｒ炭化物の平均粒子直径，残渣回収率が所定範囲であるＮｏ．１～２５は、必要な素材強度を確保し、さらに曲げ加工異方性が現れないことが確認できる。上記に対して、熱間圧延の終了温度が所定以下であるＮｏ．２６は、フェライトの平均アスペクト比が所定より大きいことから、曲げ異方性が現れた。熱間圧延の終了後に室温まで一旦冷却し、さらに再度昇温して加熱保持した熱履歴を有するＮｏ．２７は、Ｃｒ炭化物の平均粒子直径が所定より大きいことから、素材強度が不足していた。添加Ｃが過少のＮｏ．２８は、Ｃｒ炭化物の残渣回収率が所定未満であったため、素材強度が不足していた。添加Ｃが過多のＮｏ．２９は、Ｃｒ炭化物のサイズが凝集粗大化したため、素材強度が不足していた。添加Ｃｒが過多のＮｏ．３０は、熱間圧延の温度域でオーステナイトとフェライトの二相状態となり、Ｃｒ炭化物が局所的に析出するため、フェライトの平均アスペクト比が大きくなり、曲げ異方性が現れた。冷延板焼鈍の時間が所定より大きいＮｏ．３１は、フェライトの平均結晶粒径およびＣｒ炭化物の平均粒子直径が所定よりも大きく、素材強度が不足していた。また熱延板に対して圧下率６０％の調質圧延を実施して得たＮｏ．３２は、フェライトの平均アスペクト比が所定より大きいため、曲げ異方性が現れた。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本開示のフェライト系ステンレス鋼板は、高強度で、従来よりも厳しい曲げ加工条件下においてもＬ，Ｃ方向の曲げ異方性がなく、さらに省合金である。すなわち、一例として、家電製品のフレーム用途の部品のさらなる形状複雑化、低コスト化に対応できる。
【符号の説明】
【0062】
１ 曲げ試験片
２ 治具
３ ポンチ
２ 治具
３ ポンチ
【図1】
【図2】