JP2005320587A - フォトエッチング加工用ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.03%以下、Mn:2.0%以下、Ni:5.0%以上15%以下、Cr:15%以上20%以下、Nb:0.01%以上0.03%以下、V:0.03%以上0.2%以下、N:0.30%以下の範囲でそれぞれの元素を含有し、また、Si:1.0%以下、P:0.045%以下、S:0.05%以下にそれぞれの元素が制限され、残部がFeおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼板を、圧延率が30%以上で冷間圧延した後、700℃以上900℃以下の温度で熱処理することによって平均結晶粒径を10μm以下とする。
Description
すなわち、本発明のフォトエッチング加工用ステンレス鋼板は、質量%で、C:0.03%以下、Mn:2.0%以下、Ni:5.0%以上15%以下、Cr:15%以上20%以下、Nb:0.01%以上0.03%以下、V:0.03%以上0.2%以下、N:0.30%以下の範囲でそれぞれの元素を含有し、また、Si:1.0%以下、P:0.045%以下、S:0.05%以下にそれぞれの元素が制限され、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ、圧延方向に直交する断面での板幅方向の平均結晶粒径が10μm以下であることを特徴としている。この発明では、さらに、ビッカース硬さが300以上であることが好ましい条件である。
C:0.03%以下
Cは結晶粒径を微細化するために低温で焼鈍すると炭化物を形成しやすくなるが、Cr炭化物の周囲には脱Cr層が形成され、耐食性を劣化させる。また、この炭化物はスマットの原因となり、マスキング効果でエッチング面を粗面化させる。ただし、0.03%以下では炭化物の析出に要する時間が長くなり、通常の生産設備での焼鈍時間以内に炭化物が生成することはなくなるので、Cの上限を0.03%とした。
Mnは熱間加工性を向上させるために添加するが、2.0%を超えて含有量が多くなるとその効果も飽和し、かつコスト高となるので、2.0%を上限とした。
Niはステンレス鋼の耐食性ならびに強度の向上に必要な元素であるが、含有量が5.0%を下回ると耐食性が劣化し、15%を超えるとコスト高となるため、5.0%以上15%以下に限定した。
Crは耐食性向上に最も重要な元素であり、含有量が15%を下回ると耐食性が劣化し、20%を超えるとコスト高となるため、15%以上20%以下に限定した。
Nbは強力な炭化物を形成する元素であるため、同一C量の場合、スマットの原因となる炭化物量がV添加の場合よりも多くなり、最小限とするべきであることから、上限を0.03%とした。しかしながら、不可避的不純物として混入してくるNbを除去したり、低Nb含有量の原料を選択して使用することはコスト上昇の原因となるので、下限を0.01%とした。
Vは炭化物を形成する元素であり、また、微細に析出して結晶粒径を微細化する効果がある元素である。これらの効果は、含有量が0.03%未満では効果が小さい。また、含有量が0.2%を超えると効果が飽和し、コスト上昇の要因となる。したがって、Vの含有量は0.03%以上0.2%以下とした。
Nはステンレス鋼の耐食性ならびに強度の向上に有効な元素であり、また、結晶粒径を微細化するために低温で焼鈍した時に炭化物の析出を抑制する効果があるため、添加することが好ましい。しかしながら、0.30%以上添加すると窒化物を形成するようになり、これはスマット化してマスキング効果によりエッチング面を粗面化する。したがって、Nは上限を0.30%とした。
Siは脱酸材として使用されるが、1.0%を超えて含有量が多くなるとエッチング速度を低下させるため、1.0%を上限とした。
Pは0.045%を超えて含有量が多くなると熱間加工性を劣化させるので、上限を0.045%とした。
Sは0.05%を超えて含有量が多くなると熱間加工性を劣化させるので、上限を0.05%とした。
まず、最初の冷間圧延での30%以上の圧延率の理由は、圧延率が30%未満では、再結晶の駆動力となる十分な歪みが入らず、その後の熱処理において混粒組織となり、エッチング面が粗面化する。したがって、圧延率を30%以上とした。
表1に示す合金成分A,B,C,D,E,Fをそれぞれ有する6種の鋼塊10kgを7mmの厚さに鍛造した後、固溶化熱処理、冷間圧延により2.5mmの厚さとし、さらに、1100℃で1分間の熱処理後、水冷して、試験用のステンレス鋼板(素材)を得た。
平均結晶粒径は、圧延方向に直交する断面での板幅方向の結晶粒径であり、これは、調質圧延前の焼鈍状態の平均結晶粒径に相当するものである。この平均結晶粒径の調査方法は、JIS G 0551(鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法)計数方法により、測定した。また、ビッカース硬さはビッカース硬度計(明石製作所社製、AVK)を用いて調べた。
表2によれば、本発明例であるNo.1〜6のステンレス鋼板は、いずれも表面粗さ(Ra)が0.20μm以下で平滑なエッチング面となっている。しかしながら、No.7のステンレス鋼板は、焼鈍温度が925℃と本発明の条件よりも高温であったため平均結晶粒径が大きくなり、エッチング面が粗面化した。No.8のステンレス鋼板は、C含有量が0.054%と本発明成分よりも多く、これによって炭化物が生成したため、エッチング中にスマットが発生し、そのマスキング効果によってエッチング面が粗面化した。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.03%以下、Mn:2.0%以下、Ni:5.0%以上15%以下、Cr:15%以上20%以下、Nb:0.01%以上0.03%以下、V:0.03%以上0.2%以下、N:0.30%以下の範囲でそれぞれの元素を含有し、
また、Si:1.0%以下、P:0.045%以下、S:0.05%以下にそれぞれの元素が制限され、
残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
かつ、圧延方向に直交する断面での板幅方向の平均結晶粒径が10μm以下であることを特徴とするフォトエッチング加工用ステンレス鋼板。 - さらに、ビッカース硬さが300以上であることを特徴とする請求項1に記載のフォトエッチング加工用ステンレス鋼板。
- 質量%で、C:0.03%以下、Mn:2.0%以下、Ni:5.0%以上15%以下、Cr:15%以上20%以下、Nb:0.01%以上0.03%以下、V:0.03%以上0.2%以下、N:0.30%以下の範囲でそれぞれの元素を含有し、
また、Si:1.0%以下、P:0.045%以下、S:0.05%以下にそれぞれの元素が制限され、
残部がFeおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼板を、
圧延率が30%以上で冷間圧延した後、700℃以上900℃以下の温度で熱処理することによって平均結晶粒径を10μm以下とすることを特徴とするフォトエッチング加工用ステンレス鋼板の製造方法。 - 前記ステンレス鋼板を、前記熱処理の後、20%以上80%以下の圧延率で冷間圧延し、この後、さらに、550℃以上700℃以下の温度で熱処理することを特徴とする請求項3に記載のフォトエッチング加工用ステンレス鋼板の製造方法。
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