JP2020139195A - Stainless plate and production method for the same - Google Patents

Abstract

To provide a stainless plate with enough strength and excellent workability and anti fatigue characteristics, which is suitably applicable to a gasket, and a production method for stably producing the stainless plate.SOLUTION: The stainless steel plate includes, in mass%: C:0.200% or lower, Si:0.02 to 2.00%, Mn:0.02 to 2.00%, P:less than 0.050%, S:less than 0.0100%, Cr:16.0 to 30.0%, Ni:over 6.00% and 25.00% or less, and a remaining part has a chemical component comprising of Fe and impurity, a structure includes austenite phase, an average N content in a surface layer of 1.0 μm from a surface in a plate thickness direction is 1.0% or more, an average lattice constant of the austenite phase of the surface layer is 3.63 to 3.70Å, and the average lattice constant of the austenite phase of the surface layer is 0.010Å or more larger than that of a plate thickness center part.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はステンレス板、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a stainless steel plate and a method for manufacturing the same.

エンジン用シリンダヘッドガスケット（以降、ガスケット）は燃焼ガス、冷却水、潤滑油を密閉することを目的としてシリンダーヘッドとブロックとの間の隙間に挿入されるシール部品である。このようなガスケットは、一般的にはエンジンの燃焼室（形状、数）に対応する穴(ボア)の開いた複数(１〜３)枚のステンレス鋼薄板を重ねた外観からなる。また、それらの表面の一部には、冷却水、潤滑油といった液体の漏れを防止するため、薄いゴムがコーティングされる。エンジン内を循環する冷却水の効果により、ガスケットの温度はゴムが耐えられる程度に保持される。その基本構造は、エンジンの燃焼室に対応するボアが形成されるとともに、プレス加工等によりボアを取り囲むように円環状の凸部（ビード）が形成されている。このような構造とすることで、燃焼にともないヘッドが持ち上げられることで発生する上述の隙間を、ビードの反発力で密閉できる。 The engine cylinder head gasket (hereinafter referred to as "gasket") is a sealing component inserted in the gap between the cylinder head and the block for the purpose of sealing combustion gas, cooling water, and lubricating oil. Such gaskets generally have the appearance of stacking a plurality (1 to 3) stainless steel sheets with holes (bores) corresponding to the combustion chambers (shape, number) of the engine. In addition, a part of the surface thereof is coated with a thin rubber in order to prevent leakage of liquids such as cooling water and lubricating oil. Due to the effect of the cooling water circulating in the engine, the temperature of the gasket is maintained to the extent that the rubber can withstand it. In the basic structure, a bore corresponding to the combustion chamber of the engine is formed, and an annular convex portion (bead) is formed so as to surround the bore by press working or the like. With such a structure, the above-mentioned gap generated by lifting the head with combustion can be sealed by the repulsive force of the bead.

上述のようなガスケット用の材料には、前述した液体との接触に耐える耐食性とともに、高燃焼圧に耐える高強度を有しながら、加工性に優れることが要求される。そのため、従来、ガスケットの材料（素材）には、Ｃｒ、Ｎｉを主成分とするＪＩＳ Ｇ ４３０５に規定されるＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等を中心とする準安定オーステナイト系ステンレス鋼の調質圧延材が使用されてきた。
これらの材料は加工誘起変態によって高硬度な中間相であるマルテンサイト相が生成するので加工硬化率が大きく、圧延により比較的容易に高強度が得られる。また、加工誘起変態に伴う変形部の硬化によりネッキング(くびれ)が抑制されることにより、高い均一伸びを示し、加工性にも優れる。
材料の強度と加工性とは一般に相反する特性であり、高強度化に伴い必要な加工性を維持することが難しくなる。準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、高強度と優れた加工性とを両立できる点で極めて優れた材料である。他方、準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、強度が圧延率、圧延温度等の条件に強く依存するので、安定した強度を得ることが難しく、製品の歩留が悪いという問題があった。 The gasket material as described above is required to have excellent workability while having high strength to withstand high combustion pressure as well as corrosion resistance to withstand contact with the liquid described above. Therefore, conventionally, as the material (material) of the gasket, a metastable rolled material of metastable austenitic stainless steel centered on SUS301, SUS304, etc. specified in JIS G 4305 containing Cr and Ni as main components has been used. I came.
Since these materials produce a martensite phase, which is a high hardness intermediate phase, by work-induced transformation, the work hardening rate is high, and high strength can be obtained relatively easily by rolling. In addition, since necking (necking) is suppressed by hardening of the deformed portion due to work-induced transformation, high uniform elongation is exhibited and workability is also excellent.
The strength and workability of a material are generally contradictory properties, and it becomes difficult to maintain the required workability as the strength increases. Metastable austenitic stainless steel is an extremely excellent material in that it can achieve both high strength and excellent workability. On the other hand, since the strength of semi-stable austenitic stainless steel strongly depends on conditions such as rolling ratio and rolling temperature, it is difficult to obtain stable strength, and there is a problem that the yield of the product is poor.

これらに関して、例えば、ガスケットの構造が特許文献１、ガスケット用材料が特許文献２〜５に例示されている。更に、製品歩留を改善するため、マルテンサイト系ステンレス鋼に対して高温での窒素吸収を施した材料が特許文献６に開示されている。 Regarding these, for example, the structure of the gasket is exemplified in Patent Document 1, and the material for the gasket is exemplified in Patent Documents 2 to 5. Further, in order to improve the product yield, Patent Document 6 discloses a material in which martensitic stainless steel is subjected to nitrogen absorption at a high temperature.

しかしながら、近年、環境意識の高まりから、エンジンに対しては、燃費改善に必要となる（ｉ）燃料混合ガスの高圧縮比化と（ｉｉ）軽量(小型、高密度)化との両立が求められている。また、ユーザーからは更なる出力の向上も求められており、この点でも（ｉ）燃料混合ガスの高圧縮比化と（ｉｉ）軽量(小型、高密度)化との両立が求められている。
エンジンにおいてこれらを実現するためには、ガスケットとしては、前述した繰り返される燃焼時の隙間の増加に追従して高圧の燃焼ガスを密閉し続けることが必要となる。そして密閉性を高めるためには、更に複雑な形状への加工、具体的にはより高いビードへ加工が可能な加工性（特に延性）、及び優れた耐疲労特性が求められる。 However, in recent years, due to heightened environmental awareness, engines are required to achieve both (i) high compression ratio of fuel mixed gas and (ii) light weight (small size, high density), which are necessary for improving fuel efficiency. Has been done. In addition, users are demanding further improvement in output, and in this respect as well, both (i) high compression ratio of fuel mixed gas and (ii) light weight (small size, high density) are required. ..
In order to realize these in the engine, it is necessary for the gasket to keep the high-pressure combustion gas sealed in accordance with the above-mentioned increase in the gap during repeated combustion. Further, in order to improve the airtightness, workability (particularly ductility) capable of processing into a more complicated shape, specifically, processing into a higher bead, and excellent fatigue resistance are required.

特開平４−９５６６９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-95669 特開昭６３−２０６４２８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-206428 特開昭６３−２０６４２９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-206429 特開平２−３１０３３９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-310339 特開平４−０６３２４７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-063247 特開２００２−３８２４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-38243

本発明は上記の課題に鑑みてなされた。本発明は、ガスケットへ好適に適用できる、十分な強度を有し、加工性と耐疲労特性とに優れるステンレス板およびそのステンレス板を安定して製造するための製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a stainless steel plate which has sufficient strength and is excellent in workability and fatigue resistance, which can be suitably applied to a gasket, and a manufacturing method for stably manufacturing the stainless steel plate. To do.

本発明者らは、優れた強度と延性とのバランスを安定して得られる高窒素のオーステナイト系ステンレス板を対象として、耐疲労特性を向上させる手法を検討した。その結果、ステンレス板の表層部（表面から１．０μｍまでの範囲）に過飽和にＮ（窒素）を固溶させることで、優れた加工性を維持したまま、耐疲労特性が向上することが分かった。
また、通常の方法で窒素吸収を行った場合、高温での固溶限までの窒素の固溶が期待される。これに対し、本発明者らは、オーステナイト系ステンレス板に対して表面皮膜の除去後に再結晶温度以下、かつ化合物が形成される温度以下の比較的低温、具体的には、３６０〜６００℃での表面窒化処理（以降、窒化）を施すことにより、高温での固溶限を超える窒素を板表面近傍部に固溶させることができ、それに起因してステンレス板の表面に著しく大きな圧縮残留応力を導入できることを発見した。ステンレス板表面近傍での圧縮残留応力は、その大きさに比例して疲労破壊の起点となるき裂（微小な割れ）の発生を抑制し、加工性とともに疲労強度を向上させることが期待できると考えられる。
また、本発明者らが検討した結果、Ｎが過飽和に固溶しているかどうかは、Ｘ線回折で求めた表層部のオーステナイト相の平均格子定数と、板厚中央部付近のオーステナイト相の平均格子定数とを比較することで判断できることを見出した。
同材は炭化物析出による耐食性の劣化が懸念される高炭素鋼に比べて、優れた耐食性を維持できると考えられる。 The present inventors have investigated a method for improving fatigue resistance of a high-nitrogen austenitic stainless steel plate capable of stably obtaining a stable balance between excellent strength and ductility. As a result, it was found that by supersaturating N (nitrogen) in the surface layer portion (range from the surface to 1.0 μm) of the stainless steel plate, the fatigue resistance characteristics are improved while maintaining excellent workability. It was.
Further, when nitrogen is absorbed by a usual method, solid solution of nitrogen up to the solid solution limit at high temperature is expected. On the other hand, the present inventors have set a relatively low temperature below the recrystallization temperature after removing the surface film on the austenitic stainless steel plate and below the temperature at which the compound is formed, specifically, at 360 to 600 ° C. By performing the surface nitriding treatment (hereinafter referred to as nitriding), nitrogen exceeding the solid solution limit at high temperature can be solid-solved in the vicinity of the plate surface, resulting in a significantly large compressive residual stress on the surface of the stainless steel plate. I found that I could introduce. The compressive residual stress near the surface of the stainless steel plate is expected to suppress the occurrence of cracks (small cracks), which are the starting points of fatigue fracture, in proportion to its size, and improve workability and fatigue strength. Conceivable.
Further, as a result of examination by the present inventors, whether or not N is dissolved in supersaturation is determined by the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion and the average of the austenite phase in the vicinity of the central portion of the plate thickness obtained by X-ray diffraction. We found that it can be judged by comparing with the lattice constant.
It is considered that this material can maintain excellent corrosion resistance as compared with high carbon steel, which is concerned about deterioration of corrosion resistance due to carbide precipitation.

本発明は上記の知見に基づいて得られたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．２００％以下、Ｓｉ：０．０２〜２．００％、Ｍｎ：０．０２〜２．００％、Ｐ：０．０５０％未満、Ｓ：０.０１００％未満、Ｃｒ：１６．０〜３０．０％、Ｎｉ：６．００％超、２５．００％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有し、組織がオーステナイト相を含み、表面から板厚方向に１．０μｍまでの表層部における平均Ｎ含有量が１．０％以上であり、前記表層部における前記オーステナイト相の平均格子定数が３．６３〜３．７０Åであり、前記表層部の前記オーステナイト相の前記平均格子定数が、板厚中央部の前記オーステナイト相の平均格子定数に比べて０．０１０Å以上大きいステンレス板。
（２）更に、質量％で、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｗ：２．００％以下、Ｃｏ：２．００％以下の1種または２種以上を含有する（１）に記載のステンレス板。
（３）更に、質量%で、Ｂ：０．０１０％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００２０％以下の１種または２種以上を含有する（１）または（２）に記載のステンレス板。
（４）更に、質量%で、Ｌａ＋Ｃｅ：０．２０％以下を含有する（１）から（３）のいずれかに記載のステンレス板。
（５）更に、質量％で、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉの1種、または２種以上を合計で０．５０％以下含有する（１）〜（４）のいずれかに記載のステンレス板。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載のステンレス板の製造方法であって、（１）〜（５）のいずれかに記載の化学組成を有するステンレス板を、酸化皮膜還元性ガス、及びＮＨ_３を含む雰囲気下で、３６０〜６００℃の温度域で、１時間以上保持する窒化処理工程を含む、ステンレス板の製造方法。 The present invention has been obtained based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
(1) In terms of mass%, C: 0.200% or less, Si: 0.02-2.00%, Mn: 0.02-2.00%, P: less than 0.050%, S: 0.0100 %, Cr: 16.0 to 30.0%, Ni: more than 6.00% and 25.00% or less, the balance has a chemical composition consisting of Fe and impurities, and the structure has an austenite phase. The average N content in the surface layer portion from the surface to 1.0 μm in the plate thickness direction is 1.0% or more, and the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is 3.63 to 3.70 Å. A stainless steel plate in which the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is 0.010Å or more larger than the average lattice constant of the austenite phase in the central portion of the plate thickness.
(2) Further, in mass%, one or more of Cu: 0.50% or less, Mo: 2.0% or less, W: 2.00% or less, Co: 2.00% or less is contained. The stainless steel plate according to (1).
(3) Further, in (1) or (2), B: 0.010% or less, Ca: 0.0050% or less, Mg: 0.0020% or less containing one or more kinds in mass%. Described stainless steel plate.
(4) The stainless steel plate according to any one of (1) to (3), further containing La + Ce: 0.20% or less in mass%.
(5) The stainless steel plate according to any one of (1) to (4), further containing 0.50% or less in total of one type, or two or more types of V, Nb, and Ti in mass%.
(6) The method for producing a stainless steel plate according to any one of (1) to (5), wherein the stainless steel plate having the chemical composition according to any one of (1) to (5) has an oxide film reducing property. A method for producing a stainless steel plate, which comprises a nitriding step of holding the stainless steel plate in a temperature range of 360 to 600 ° C. for 1 hour or more in an atmosphere containing gas and NH ₃ .

本発明によれば、十分な強度（例えばＪＩＳ Ｇ ４３１３に規定されるＳＵＳ３０１のＨ仕様に相当するビッカース硬さ４３０ＨＶ以上）を有し、加工性と耐疲労特性とに優れるステンレス板およびそのステンレス板を安定して得られる製造方法を提供することができる。このステンレス板は、十分な強度を有し、加工性と耐疲労特性とに優れるので、多種の形状へ加工後に使用されるバネやバネ部品、バネ性を必要とする電子機器や機械の部品全般への使用に適する。より具体的には、自動車やオートバイのエンジン用シリンダヘッドガスケットに最適である。 According to the present invention, a stainless steel plate having sufficient strength (for example, Vickers hardness of 430 HV or more corresponding to the H specification of SUS301 specified in JIS G 4313) and excellent workability and fatigue resistance, and the stainless steel plate thereof. It is possible to provide a manufacturing method that can stably obtain the above. Since this stainless steel plate has sufficient strength and is excellent in workability and fatigue resistance, springs and spring parts used after processing into various shapes, and general parts of electronic devices and machines that require springiness. Suitable for use in. More specifically, it is most suitable for cylinder head gaskets for automobile and motorcycle engines.

本発明の一実施形態に係るステンレス板（本実施形態に係るステンレス板）は、質量%で、Ｃ：０．２００％以下、Ｓｉ：０．０２〜２．００％、Ｍｎ：０．０２％〜２．００％、Ｐ：０．０５０％未満、Ｓ：０.０１００％未満、Ｃｒ：１６．０％〜３０．０％、Ｎｉ：６．００％超、２５．００％以下、を含有し、さらに必要に応じて、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｗ：２．００％以下、Ｃｏ：２．００％以下、Ｂ：０．０１０％以下、Ｃａ：０．００５０％以下、Ｍｇ：０．００２０％以下、Ｌａ＋Ｃｅ：０．２０％以下、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉの1種、または２種以上を合計で０．５０％以下含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。
また、本実施形態に係るステンレス板は、組織がオーステナイト相を含み、表面から板厚方向に１．０μｍまでの表層部における平均Ｎ含有量が１．０%以上であり、前記表層部における前記オーステナイト相の平均格子定数が３．６３〜３．７０Åであり、前記表層部の前記オーステナイト相の前記平均格子定数が、板厚中央部の前記オーステナイト相の平均格子定数に比べて０．０１０Å以上大きい。 The stainless plate according to one embodiment of the present invention (stainless plate according to this embodiment) has a mass% of C: 0.200% or less, Si: 0.02-2.00%, Mn: 0.02%. Contains ~ 2.00%, P: less than 0.050%, S: less than 0.0100%, Cr: 16.0% to 30.0%, Ni: more than 6.00%, 25.00% or less. Then, if necessary, Cu: 0.50% or less, Mo: 2.0% or less, W: 2.00% or less, Co: 2.00% or less, B: 0.010% or less, Ca: 0.0050% or less, Mg: 0.0020% or less, La + Ce: 0.20% or less, one type or two or more types of V, Nb, Ti are contained in total of 0.50% or less, and the balance is Fe and It has a chemical composition consisting of impurities.
Further, in the stainless steel plate according to the present embodiment, the structure contains the austenite phase, and the average N content in the surface layer portion from the surface to 1.0 μm in the plate thickness direction is 1.0% or more, and the above-mentioned in the surface layer portion. The average lattice constant of the austenite phase is 3.63 to 3.70 Å, and the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is 0.010 Å or more as compared with the average lattice constant of the austenite phase in the central portion of the plate thickness. large.

以下、本実施形態に係るステンレス板について詳細に説明する。 Hereinafter, the stainless steel plate according to this embodiment will be described in detail.

＜化学組成について＞
まず、化学組成の限定理由について説明する。 <Chemical composition>
First, the reason for limiting the chemical composition will be described.

［Ｃ：０．２００％以下］
Ｃは、オーステナイト相の安定化を促進するとともに強度を高めるのに有効な元素である。そのため、０．０１０％以上含有させてもよい。しかしながら、Ｃ含有量が０．２００％を超えると熱間加工性が阻害される。また、製造時に粗大なＣｒ_２３Ｃ_６が生成し、耐食性が著しく劣化するとともに、析出物が起点となって、耐疲労特性や成形性が劣化する。そのため、Ｃ含有量を０．２００％以下とする。Ｃ含有量は好ましくは０．１００％以下、より好ましくは０．０８０％以下である。 [C: 0.200% or less]
C is an element effective for promoting the stabilization of the austenite phase and increasing the strength. Therefore, it may be contained in an amount of 0.010% or more. However, if the C content exceeds 0.200%, the hot workability is hindered. Further, coarse Cr ₂₃ C ₆ is generated during production, and the corrosion resistance is remarkably deteriorated, and the precipitates are the starting points, and the fatigue resistance and moldability are deteriorated. Therefore, the C content is set to 0.200% or less. The C content is preferably 0.100% or less, more preferably 0.080% or less.

［Ｓｉ：０．０２〜２．００％］
Ｓｉは脱酸元素である。この効果を得るため、Ｓｉ含有量を０．０２％以上とする。好ましくは０．１０％以上である。
一方、Ｓｉ含有量が２．００％を超えると、熱間加工性が阻害される。そのため、Ｓｉ含有量は２．００％以下とする。好ましくは１．００％以下、より好ましくは０．５０％以下である。 [Si: 0.02-2.00%]
Si is a deoxidizing element. In order to obtain this effect, the Si content is set to 0.02% or more. It is preferably 0.10% or more.
On the other hand, when the Si content exceeds 2.00%, the hot workability is hindered. Therefore, the Si content is set to 2.00% or less. It is preferably 1.00% or less, more preferably 0.50% or less.

［Ｍｎ：０．０２〜２．００％］
Ｍｎは、脱酸元素であるとともにオーステナイト相の安定化に有効な元素である。この効果を得るため、Ｍｎ含有量は０．０２％以上とする。好ましくは０．５０％以上である。
一方、Ｍｎ含有量が２．００％を超えると、熱間加工性が劣化するだけでなく、耐酸化性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は２．００％以下とする。好ましくは１．５０％以下、より好ましくは１．２０％以下である。 [Mn: 0.02-2.00%]
Mn is a deoxidizing element and an element effective for stabilizing the austenite phase. In order to obtain this effect, the Mn content is set to 0.02% or more. It is preferably 0.50% or more.
On the other hand, if the Mn content exceeds 2.00%, not only the hot workability is deteriorated, but also the oxidation resistance is lowered. Therefore, the Mn content is set to 2.00% or less. It is preferably 1.50% or less, more preferably 1.20% or less.

［Ｐ：０．０５０％未満］
Ｐは鋼中において偏析し、溶接性および熱間加工性を阻害する元素である。そのため、Ｐ含有量を０．０５０％未満に制限する。好ましくは０．０４０％以下、より好ましくは０．０３０％以下である。 [P: less than 0.050%]
P is an element that segregates in steel and impairs weldability and hot workability. Therefore, the P content is limited to less than 0.050%. It is preferably 0.040% or less, more preferably 0.030% or less.

［Ｓ：０.０１００％未満］
Ｓは鋼中において偏析し、溶接性および熱間加工性を阻害する元素である。そのため、Ｓ含有量を０．０１００％未満に制限する。好ましくは０．００１０％以下、より好ましくは０．０００５％以下である。 [S: less than 0.0100%]
S is an element that segregates in steel and impairs weldability and hot workability. Therefore, the S content is limited to less than 0.0100%. It is preferably 0.0010% or less, more preferably 0.0005% or less.

［Ｃｒ：１６．０〜３０．０％］
Ｃｒは、ステンレス板としての耐食性を得るために必須の元素であり、十分な耐食性を得るためＣｒ含有量を１６．０％以上とする。好ましくは１８．０％以上、より好ましくは２０．０％以上である。
一方、Ｃｒ含有量が３０．０％を超えると、母相のオーステナイト相の安定化が阻害される。そのため、Ｃｒ含有量を３０．０％以下とする。好ましくは２５．０％以下である。 [Cr: 16.0 to 30.0%]
Cr is an essential element for obtaining corrosion resistance as a stainless steel plate, and the Cr content is set to 16.0% or more in order to obtain sufficient corrosion resistance. It is preferably 18.0% or more, more preferably 20.0% or more.
On the other hand, when the Cr content exceeds 30.0%, the stabilization of the austenite phase of the parent phase is inhibited. Therefore, the Cr content is set to 30.0% or less. It is preferably 25.0% or less.

［Ｎｉ：６．００％超、２５．００％以下］
Ｎｉは、オーステナイト相の安定化する最も有効な合金元素である。この効果を得るため、Ｎｉ含有量を６．００％超とする。好ましくは８．００％以上、より好ましくは１０．００％以上である。
一方、Ｎｉ含有量が２５．００％を超えると、後述する窒化処理で十分なＮが鋼材に侵入しない。また、Ｎｉは高価な元素であるので、多量の添加は、材料コストの上昇につながる。そのため、Ｎｉ含有量を２５．００％以下とする。 [Ni: more than 6.00% and less than 25.00%]
Ni is the most effective alloying element that stabilizes the austenite phase. In order to obtain this effect, the Ni content is set to more than 6.00%. It is preferably 8.00% or more, more preferably 10.00% or more.
On the other hand, when the Ni content exceeds 25.00%, sufficient N does not penetrate into the steel material by the nitriding treatment described later. Moreover, since Ni is an expensive element, adding a large amount of Ni leads to an increase in material cost. Therefore, the Ni content is set to 25.00% or less.

本実施形態に係るステンレス板は、上記の元素（必須元素）を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなっていてもよい。しかしながら、各種の特性を向上させるため、以下に示す元素（Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ：任意元素）をＦｅの一部に代えて更に含有させてもよい。合金コストの低減のためには、これらの任意元素を意図的に鋼中に添加する必要がないので、これらの任意元素の含有量の下限は、いずれも０％である。
不純物とは、ステンレス板の製造過程において、原料から、またはその他の製造工程から、意図せず含まれる成分をいう。 The stainless steel plate according to the present embodiment may contain the above elements (essential elements), and the balance may consist of Fe and impurities. However, in order to improve various properties, the following elements (Cu, Mo, W, Co, B, Ca, Mg, La, Ce, V, Nb, Ti: arbitrary elements) are replaced with a part of Fe. It may be further contained. Since it is not necessary to intentionally add these optional elements to the steel in order to reduce the alloy cost, the lower limit of the content of these optional elements is 0%.
Impurities refer to components that are unintentionally contained in the manufacturing process of stainless steel plates from raw materials or other manufacturing processes.

［Ｃｕ：０．５０％以下］
Ｃｕは、オーステナイト相の安定化に有効な元素であり、必要に応じて含有させても良い。一方で、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えると、溶接性や熱間加工性が低下する。そのため、含有させる場合でもＣｕ含有量を０．５０％以下とすることが好ましい。 [Cu: 0.50% or less]
Cu is an element effective for stabilizing the austenite phase, and may be contained if necessary. On the other hand, if the Cu content exceeds 0.50%, the weldability and hot workability deteriorate. Therefore, even when it is contained, the Cu content is preferably 0.50% or less.

［Ｍｏ：２．０％以下］
Ｍｏは母相であるオーステナイト相に固溶し、耐食性の向上に寄与する元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、多量にＭｏを含有すると、熱間加工時の変形抵抗が増加し、所定の板厚に熱間圧延するのが困難になる。そのため、含有させる場合でもＭｏ含有量は２．０％以下とすることが好ましい。 [Mo: 2.0% or less]
Mo is an element that dissolves in the austenite phase, which is the parent phase, and contributes to the improvement of corrosion resistance. Therefore, it may be contained as needed. However, if a large amount of Mo is contained, the deformation resistance during hot working increases, and it becomes difficult to hot roll to a predetermined plate thickness. Therefore, even when it is contained, the Mo content is preferably 2.0% or less.

［Ｗ：２．００％以下］
Ｗはオーステナイト母相に固溶し、高温強度の向上に寄与する元素である。そのため必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、多量にＷを含有すると、熱間加工時の変形抵抗が増加し、所定の板厚に熱間圧延するのが困難になる。そのため、含有させる場合でもＷ含有量は２．００％以下とすることが好ましい。 [W: 2.00% or less]
W is an element that dissolves in the austenite matrix and contributes to the improvement of high temperature strength. Therefore, it may be contained as needed. However, if a large amount of W is contained, the deformation resistance during hot working increases, and it becomes difficult to hot roll to a predetermined plate thickness. Therefore, even when it is contained, the W content is preferably 2.00% or less.

［Ｃｏ：２．００%以下］
Ｃｏは、高温強度の向上に寄与する元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｃｏを多量に含有すると、コストの増加に加えて、熱間加工時の変形抵抗が増加し、所定の板厚に熱間圧延するのが困難になる。したがって、含有させる場合でもＣｏ含有量は２．００％以下とすることが好ましい。 [Co: 2.00% or less]
Co is an element that contributes to the improvement of high temperature strength. Therefore, it may be contained as needed. However, when a large amount of Co is contained, in addition to the increase in cost, the deformation resistance during hot working increases, and it becomes difficult to hot roll to a predetermined plate thickness. Therefore, even when it is contained, the Co content is preferably 2.00% or less.

［Ｂ：０．０１０％以下］
Ｂは、熱間加工性の向上に有効な元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Ｂ含有量が０．０１０％を超えると、かえって熱間加工性が低下する。そのため、含有させる場合でもＢ含有量を０．０１０％以下とすることが好ましい。 [B: 0.010% or less]
B is an element effective for improving hot workability. Therefore, it may be contained as needed. However, if the B content exceeds 0.010%, the hot workability is rather lowered. Therefore, even when it is contained, the B content is preferably 0.010% or less.

［Ｃａ：０．００５０％以下］
Ｃａは熱間加工性を改善する効果を有する元素である。熱間加工性が改善すると製造コストが低減できる。この効果を得るため、含有させても良い。
一方、Ｃａ含有量が多量になると、鋳造時に溶湯ノズルが詰まるなどのトラブルが生じ、製造が著しく困難になる。そのため、含有させる場合でもＣａ含有量は０．００５０％以下とすることが好ましい。 [Ca: 0.0050% or less]
Ca is an element having an effect of improving hot workability. If the hot workability is improved, the manufacturing cost can be reduced. In order to obtain this effect, it may be contained.
On the other hand, if the Ca content is large, troubles such as clogging of the molten metal nozzle during casting occur, and the production becomes extremely difficult. Therefore, even when it is contained, the Ca content is preferably 0.0050% or less.

［Ｍｇ：０．００２０％以下］
Ｍｇは熱間加工性改善する効果を有する元素である。熱間加工性が改善すると製造コストが低減できる。この効果を得るため、含有させても良い。
一方、Ｍｇ含有量が多量になると、鋳造時に溶湯ノズルが詰まるなどのトラブルが生じ、製造が著しく困難になる。そのため、含有させる場合でもＭｇ含有量は０．００２０％以下とすることが好ましい。 [Mg: 0.0020% or less]
Mg is an element having an effect of improving hot workability. If the hot workability is improved, the manufacturing cost can be reduced. In order to obtain this effect, it may be contained.
On the other hand, if the Mg content is large, troubles such as clogging of the molten metal nozzle during casting occur, and the production becomes extremely difficult. Therefore, even when it is contained, the Mg content is preferably 0.0020% or less.

［Ｌａ＋Ｃｅ：０．２０％以下］
Ｌａ、Ｃｅは耐酸化性および耐摩耗性向上に有効な元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。Ｌａ、Ｃｅはミッシュメタルとして添加されるのであって、両者の割合は特に制限されない。しかしながら、Ｌａ、Ｃｅの含有量が０．２０％を超えると、熱間加工性および溶接性が低下する。そのため、含有させる場合でも、その合計含有量を０．２０％以下とすることが好ましい。更に好ましくは、その合計含有量で０．０１％未満である。 [La + Ce: 0.20% or less]
La and Ce are elements effective for improving oxidation resistance and abrasion resistance. Therefore, it may be contained as needed. La and Ce are added as misch metal, and the ratio of both is not particularly limited. However, if the contents of La and Ce exceed 0.20%, the hot workability and weldability deteriorate. Therefore, even when it is contained, the total content is preferably 0.20% or less. More preferably, the total content is less than 0.01%.

［Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉの1種、または２種以上を合計で０．５０％以下］
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉは、母相中に固溶することで、固溶強化によって、耐疲労特性や強度を高める作用を有する元素である。そのため、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、これらの元素の含有量が過剰になると、溶解時にＣ、Ｎと結びついて粗大な炭化物、窒化物が形成され、熱間加工性が低下する。そのため、含有させる場合でも、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉの1種、または２種以上の合計含有量を０．５０％以下とすることが好ましい。 [One or more of V, Nb, Ti is 0.50% or less in total]
V, Nb, and Ti are elements that have the effect of enhancing fatigue resistance and strength by solid solution strengthening by solid solution in the matrix phase. Therefore, it may be contained as needed. However, if the content of these elements is excessive, it is combined with C and N at the time of dissolution to form coarse carbides and nitrides, and the hot workability is lowered. Therefore, even when it is contained, it is preferable that the total content of one type or two or more types of V, Nb, and Ti is 0.50% or less.

窒化処理後の化学分析によるＮ含有量は０．１００％以上、０．５００％以下が好ましい。ただし、ここで言うＮ含有量は、後述する表層部における平均Ｎ含有量ではなく、全厚での平均の含有量である。
耐疲労特性を向上させるための高い圧縮残留応力の付与という面からみた場合、板厚方向でのＮの変化が大きく、その変化が急激であることが好ましいので、後述するように表層部の平均Ｎ含有量は１．０％以上である。
前述のように窒化処理前に比べて窒化処理後の窒素含有量は増加する。窒化処理前となる熱延板の段階での素材の窒素量は、熱間加工を阻害する粗大な窒化物の析出を抑制するため、０．３００％以下が好ましい。更に好ましくは、０．２５０％以下である。 The N content by chemical analysis after the nitriding treatment is preferably 0.100% or more and 0.500% or less. However, the N content referred to here is not the average N content in the surface layer portion described later, but the average content in the total thickness.
From the viewpoint of applying high compressive residual stress to improve fatigue resistance, it is preferable that the change in N in the plate thickness direction is large and the change is rapid. Therefore, as will be described later, the average of the surface layer portion. The N content is 1.0% or more.
As described above, the nitrogen content after the nitriding treatment is higher than that before the nitriding treatment. The amount of nitrogen in the material at the stage of the hot-rolled plate before the nitriding treatment is preferably 0.300% or less in order to suppress the precipitation of coarse nitrides that hinder hot working. More preferably, it is 0.250% or less.

上述の通り、本実施形態に係るステンレス板は、上記必須元素を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成、または、上記必須元素及び任意元素の１種以上を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する。 As described above, the stainless steel plate according to the present embodiment contains the above-mentioned essential elements and has a chemical composition in which the balance is composed of Fe and impurities, or contains one or more of the above-mentioned essential elements and arbitrary elements, and the balance is Fe and It has a chemical composition consisting of impurities.

化学組成は、熱延板の任意の位置から試料を採取し、ＩＣＰなどの一般的な方法で元素分析を行うことによって得られた含有量を平均することで得られる。ただし、表層部の平均Ｎ含有量は後述する方法で求める。 The chemical composition is obtained by taking a sample from an arbitrary position on the hot-rolled plate and averaging the contents obtained by performing elemental analysis by a general method such as ICP. However, the average N content of the surface layer portion is determined by the method described later.

＜組織について＞
［組織がオーステナイト相を含む］
本実施形態に係る合金板は、組織（ミクロ組織）が、母相としてのオーステナイト相を含む。
母相のオーステナイト相には、化学組成によっては少量のγ´相等が析出する場合がある。析出物を除く母相は実質的にオーステナイト相からなっていてよい。 <About the organization>
[Tissue contains austenite phase]
In the alloy plate according to the present embodiment, the structure (microstructure) includes an austenite phase as a matrix phase.
A small amount of γ'phase or the like may be precipitated in the austenite phase of the parent phase depending on the chemical composition. The parent phase excluding the precipitate may substantially consist of an austenite phase.

［表層部における平均Ｎ含有量が１．０％以上］
［表層部におけるオーステナイト相の平均格子定数が３．６３〜３．７０Å］
［表層部のオーステナイト相の平均格子定数が、板厚中央部のオーステナイト相の平均格子定数に比べて０．０１０Å以上大きい］
ステンレス板の表層部（表面から１．０μｍまでの範囲）に過飽和にＮ（窒素）を固溶させることで、強度と耐疲労特性とが向上する。上述のように、表層部に過飽和にＮが固溶し、オーステナイト相の格子定数が大きくかつ急激に増加することで、表面に極めて強い残留圧縮応力が付与される。その結果、ステンレス板の耐疲労特性が向上し、ガスケットに加工して使用した際の耐疲労特性も向上する。
上記効果を得る場合、表層部における平均Ｎ含有量が質量％で１．０％以上である必要がある。表層部における平均Ｎ含有量が１．０％未満では、Ｎ含有量が不十分であり、効果が小さい。
また、表層部に１．０％以上のＮが存在しても、Ｎが固溶状態ではなく析出物として存在している場合には、上記の効果は十分に得られない。そのため、表層部における平均Ｎ固溶量が１．０％以上であることが好ましい。
表層部を表面から１．０μｍまでの範囲としたのは、１．０μｍまでの範囲に多量のＮが固溶し、急激に増加することで、大きな圧縮残留応力が発生するからである。残留圧縮応力の付与の点では、表層部の固溶Ｎ量が、それ以外の位置の固溶Ｎ量よりも多く、表層部において急激に増加するように分布していることが好ましい。
上述のように、表層部に過飽和にＮが固溶することで、固溶強化による強度の向上も期待される。 [Average N content in the surface layer is 1.0% or more]
[The average lattice constant of the austenite phase in the surface layer is 3.63 to 3.70Å]
[The average lattice constant of the austenite phase in the surface layer is 0.010Å or more larger than the average lattice constant of the austenite phase in the center of the plate thickness]
Strength and fatigue resistance are improved by supersaturating N (nitrogen) in the surface layer portion (range from the surface to 1.0 μm) of the stainless steel plate. As described above, N is supersaturated in the surface layer portion, and the lattice constant of the austenite phase is large and rapidly increases, so that an extremely strong residual compressive stress is applied to the surface. As a result, the fatigue resistance of the stainless steel plate is improved, and the fatigue resistance when the gasket is processed and used is also improved.
In order to obtain the above effect, the average N content in the surface layer portion needs to be 1.0% or more in mass%. If the average N content in the surface layer portion is less than 1.0%, the N content is insufficient and the effect is small.
Further, even if 1.0% or more of N is present in the surface layer portion, the above effect cannot be sufficiently obtained when N is present as a precipitate instead of a solid solution state. Therefore, the average N solid solution amount in the surface layer portion is preferably 1.0% or more.
The reason why the surface layer portion is set in the range of 1.0 μm from the surface is that a large amount of N is dissolved in the range of up to 1.0 μm and rapidly increases, so that a large compressive residual stress is generated. In terms of imparting residual compressive stress, it is preferable that the amount of solid solution N in the surface layer portion is larger than the amount of solid solution N in other positions and is distributed so as to increase sharply in the surface layer portion.
As described above, the supersaturated solid solution of N in the surface layer is expected to improve the strength by strengthening the solid solution.

表層部平均Ｎ含有量は、グロー発行分光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ：Ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定する。具体的には、ステンレス板の表面が測定面となるようにサンプルを採取し、表面を深さ方向にアルゴンイオンでスパッタしつつ、深さ方向でのプロファイルを測定する。測定は、少なくとも１０μｍまで実施する。また、測定面積は直径３ｍｍとし、スパッタされた面での平均値を算出する。
この深さ方向での窒素のプロファイルの測定により、板表面及びその極近傍の表層部での平均Ｎ含有量が最大値を示すことを確認する。
その上で、次に説明するＸ線回折により、侵入型元素であるＮの固溶により、オーステナイト相の格子定数が増大していることを確認できる。 The average N content of the surface layer is measured by glow discharge spectroscopy (GD-OES: Glow discharge optical spectroscopy). Specifically, a sample is taken so that the surface of the stainless steel plate becomes the measurement surface, and the profile in the depth direction is measured while the surface is sputtered with argon ions in the depth direction. The measurement is carried out up to at least 10 μm. Further, the measurement area is 3 mm in diameter, and the average value on the sputtered surface is calculated.
By measuring the nitrogen profile in this depth direction, it is confirmed that the average N content on the plate surface and the surface layer portion in the immediate vicinity thereof shows the maximum value.
Then, by the X-ray diffraction described below, it can be confirmed that the lattice constant of the austenite phase is increased by the solid solution of N, which is an penetrating element.

本発明者らが検討した結果、Ｎの固溶量はＸ線回折で求めたオーステナイト相の格子定数に比例することを見出した。後述する表２での表層部のＮ含有量は、今回を含めた実験の結果より得た経験式に基づき、表面にて測定した格子定数から算出した。すなわち、Ｎが表層部に過飽和に固溶しているかどうかは、Ｘ線回折で求めた表面での格子定数と、板厚中央部（表面から板厚の１／２の位置）付近での格子定数とを比較することで判断できる。
具体的には、表層部におけるオーステナイト相の平均格子定数が、３．６３Å以上である場合、同部には１．０％以上のＮが固溶する（平均Ｎ含有量も１．０％以上となる）。他方、オーステナイト相の平均格子定数３．７０Åを超える場合、粗大な窒化物が析出する可能性が高い。粗大な窒化物が多量に析出した場合、Ｘ線回折においてオーステナイト相とは異なる化合物の回折ピークとして確認される。
また、表層部におけるオーステナイト相の平均格子定数が板厚中央部のオーステナイト相の平均格子定数に比べて０．０１０Å以上大きい場合に、表面に強い圧縮残留応力が付与され、優れた耐疲労特性が得られる。 As a result of studies by the present inventors, it has been found that the solid solution amount of N is proportional to the lattice constant of the austenite phase obtained by X-ray diffraction. The N content of the surface layer portion in Table 2 described later was calculated from the lattice constant measured on the surface based on the empirical formula obtained from the results of the experiment including this time. That is, whether or not N is supersaturated in the surface layer is determined by the lattice constant on the surface obtained by X-ray diffraction and the lattice near the center of the plate thickness (1/2 of the plate thickness from the surface). It can be judged by comparing with the constant.
Specifically, when the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is 3.63Å or more, 1.0% or more of N is dissolved in the same portion (the average N content is also 1.0% or more). Will be). On the other hand, if the average lattice constant of the austenite phase exceeds 3.70Å, there is a high possibility that coarse nitrides will precipitate. When a large amount of coarse nitride is precipitated, it is confirmed as a diffraction peak of a compound different from the austenite phase in X-ray diffraction.
Further, when the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is 0.010Å or more larger than the average lattice constant of the austenite phase in the central portion of the plate thickness, a strong compressive residual stress is applied to the surface, and excellent fatigue resistance is obtained. can get.

表層部、板厚中央部のオーステナイト相の平均格子定数は、Ｘ線回折を用いて、以下の条件で求めることができる。
表層部の平均格子定数を求めるには、窒化処理後のサンプルの表面を測定面としてＸ線回折測定（２θ-θ法）を実施する。この時、特性Ｘ線としてはＣｕ-Ｋα線（波長λ＝１．５４１７８Å）を用いる。測定の結果、２θが７４°周辺に得られる回折ピークは母相のオーステナイトの（２２０）面からのピークであり、それよりやや低角側に現れるピークが、Ｎが過飽和固溶した相からのピークである。そのため、実験的に求められる本ピークの２θから、以下の式（ブラッグの式）で、（２２０）面の平均面間隔ｄを求める。
λ＝２ｄsinθ
次いで、得られたｄから、以下の式で平均格子定数aを求める。
ａ＝４/（√２ｄ）
板厚中央部のオーステナイト相の平均格子定数は、ステンレス板を切削加工、研磨、エッチング加工によって表面から板厚の１／２位置まで除去し、同除去面が測定面となるようにして、上記と同様にＸ線回折を行って求める。２θが７４°周辺のオーステナイト母相の（２２０）面の回折ピークから格子定数を算出する。 The average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion and the central portion of the plate thickness can be obtained under the following conditions using X-ray diffraction.
In order to obtain the average lattice constant of the surface layer portion, X-ray diffraction measurement (2θ-θ method) is performed using the surface of the sample after the nitriding treatment as a measurement surface. At this time, Cu-Kα ray (wavelength λ = 1.54178Å) is used as the characteristic X-ray. As a result of the measurement, the diffraction peak obtained around 74 ° of 2θ is the peak from the (220) plane of the austenite of the mother phase, and the peak appearing on the slightly lower angle side is from the phase in which N is supersaturated and solid-solved. It is the peak. Therefore, from the experimentally obtained 2θ of this peak, the average plane spacing d of the plane (220) is obtained by the following formula (Bragg's formula).
λ = 2dsinθ
Next, from the obtained d, the average lattice constant a is obtained by the following equation.
a = 4 / (√2d)
The average lattice constant of the austenite phase in the central part of the plate thickness is determined by removing the stainless steel plate from the surface to 1/2 of the plate thickness by cutting, polishing, and etching so that the removed surface becomes the measurement surface. It is obtained by performing X-ray diffraction in the same manner as in the above. The lattice constant is calculated from the diffraction peak of the (220) plane of the austenite matrix in which 2θ is around 74 °.

表層部にＮを固溶させる場合、窒化処理を行う方法が考えらえる。しかしながら、通常の窒化処理を行っても、本実施形態に係るステンレス板のように、過飽和状態までＮを固溶させることはできない。後述するように窒化処理の雰囲気、温度、時間を適切に制御することで、Ｎを過飽和に固溶させることができる。
一般に窒化処理は、最終製品に加工されてから行われるが、本実施形態に係るステンレス板では、ガスケット等に加工する前のステンレス板の段階で窒化処理が行われる。 When N is solid-dissolved in the surface layer portion, a method of performing a nitriding treatment can be considered. However, even if ordinary nitriding treatment is performed, N cannot be solid-solved to a supersaturated state like the stainless steel plate according to the present embodiment. By appropriately controlling the atmosphere, temperature, and time of the nitriding treatment as described later, N can be dissolved in supersaturation.
Generally, the nitriding treatment is performed after the final product is processed, but in the stainless steel plate according to the present embodiment, the nitriding treatment is performed at the stage of the stainless steel plate before being processed into a gasket or the like.

表層部に過飽和にＮが固溶すると、ステンレス板の表面が硬くなる。その結果として、例えば、ビッカース硬さで５００Ｈｖ以上の表面硬さとなる。ガスケットは、表面疵などが燃焼ガスの漏洩につながる可能性があり、表面疵がつきにくいことが好ましい。
本実施形態に係るステンレス板では、表面硬さが高いので、表面疵がつきにくいという効果も有する。
通常、ガスケットに用いられるステンレス板の硬さは４３０Ｈｖ以上である。そのため、中央部の硬さが４３０Ｈｖ以上であって、かつ表面硬さは少なくとも中央部の硬さ以上であることが好ましい。 When N is supersaturated in the surface layer, the surface of the stainless steel plate becomes hard. As a result, for example, the Vickers hardness has a surface hardness of 500 Hv or more. Surface flaws and the like may lead to leakage of combustion gas, and it is preferable that the gasket is less susceptible to surface flaws.
Since the stainless steel plate according to the present embodiment has a high surface hardness, it also has an effect of being less likely to have surface defects.
Usually, the hardness of the stainless steel plate used for the gasket is 430 Hv or more. Therefore, it is preferable that the hardness of the central portion is 430 Hv or more and the surface hardness is at least the hardness of the central portion or more.

また、例えば、複雑な形状のガスケットに加工することを考慮した場合、加工性が高いことが求められる。加工性としては、板厚０．２ｍｍの材料を曲げ半径１ｍｍで９０度曲げ試験をした際に、表面に亀裂が入らないことが望ましい。本実施形態に係るステンレス板では、所定の窒化処理によって強い圧縮残留応力が付与されるため、き裂（微小な割れ）の発生が抑制される。また、窒素が固溶しているため粗大な化合物が析出する場合に比べて加工性（成形性）に優れる。 Further, for example, when considering processing into a gasket having a complicated shape, high workability is required. As for workability, it is desirable that a material having a plate thickness of 0.2 mm is not cracked on the surface when a 90-degree bending test is performed with a bending radius of 1 mm. In the stainless steel plate according to the present embodiment, strong compressive residual stress is applied by a predetermined nitriding treatment, so that the occurrence of cracks (microcracks) is suppressed. Further, since nitrogen is dissolved in a solid solution, the processability (moldability) is excellent as compared with the case where a coarse compound is precipitated.

＜製造方法について＞
次に、本実施形態に係るステンレス板の好ましい製造方法について説明する。本実施形態に係るステンレス板は、製造方法に関わらず上記の特徴を有していればその効果が得られる。しかしながら、以下の方法によれば安定して製造できるので好ましい。 <Manufacturing method>
Next, a preferable manufacturing method of the stainless steel plate according to the present embodiment will be described. The stainless steel plate according to the present embodiment can obtain the effect as long as it has the above characteristics regardless of the manufacturing method. However, the following method is preferable because it can be stably produced.

具体的には、本実施形態に係るステンレス板は、以下の工程（ｉ）を含む製造方法によって製造することができる。
（ｉ）上記の化学組成を有するステンレス板を、酸化皮膜還元性ガス及びＮＨ_３を含む雰囲気で、３６０〜６００℃で、１時間以上保持する窒化処理工程。 Specifically, the stainless steel plate according to the present embodiment can be manufactured by a manufacturing method including the following step (i).
(I) A nitriding treatment step in which a stainless steel plate having the above chemical composition is held at 360 to 600 ° C. for 1 hour or more in an atmosphere containing an oxide film reducing gas and NH ₃ .

窒化処理工程に供するステンレス板は、公知の方法で準備できるが、例えば、上記の化学組成を有する溶鋼を連続鋳造によってスラブとし、スラブを分塊圧延前に１１５０〜１３５０℃の温度範囲で２時間以上ソーキング処理（均熱処理）を行った後、分塊圧延、熱間圧延、および焼鈍処理を行うことによって準備できる。 The stainless steel plate to be subjected to the nitriding treatment step can be prepared by a known method. For example, molten steel having the above chemical composition is made into a slab by continuous casting, and the slab is made into a slab in a temperature range of 1150 to 1350 ° C. for 2 hours before bulk rolling. After the soaking treatment (leveling heat treatment), it can be prepared by performing bulk rolling, hot rolling, and annealing treatment.

［窒化処理工程］
所定の化学組成を有するステンレス板を、酸化皮膜還元性ガス、ならびにＮＨ_３を含む雰囲気で、３６０〜６００℃で、１時間以上保持する。
雰囲気が、酸化皮膜還元性ガスを含まない場合、酸化皮膜が窒化を阻害し、表層部へのＮの侵入が不十分となる。また、窒化の際は、ＮＨ_３が分解したＮ*（反応性の高いＮ原子）がステンレス板中に侵入する。窒化ガスとして、ＮＨ_３ではなく、Ｎ_２を用いた場合には、窒化処理中にＮ*が生成せず、過飽和状態までＮを表層部に含有させることができない。
また、雰囲気温度、窒化処理時間が短い場合にも、表層部へのＮの侵入が不十分となる。
一方、窒化処理温度が６００℃を超えると、窒化時、あるいは窒化後の冷却時に材料が大きく変形する可能性がある。また、窒化処理時間の上限を規定する必要はないが、製造コストの観点から、２４時間以内としてもよい。
酸化皮膜還元性ガスとは、例えば、Ｈ_２Ｓ、ＨＦなどが例示される。 [Nitriding process]
A stainless steel plate having a predetermined chemical composition is held at 360 to 600 ° C. for 1 hour or more in an atmosphere containing an oxide film reducing gas and NH ₃ .
When the atmosphere does not contain the oxide film reducing gas, the oxide film inhibits nitriding and the invasion of N into the surface layer portion becomes insufficient. Further, during nitriding, N * (highly reactive N atom) decomposed by NH ₃ penetrates into the stainless steel plate. When N ₂ is used instead of NH ₃ as the nitriding gas, N * is not generated during the nitriding treatment, and N cannot be contained in the surface layer portion until a supersaturated state.
Further, even when the ambient temperature and the nitriding treatment time are short, the invasion of N into the surface layer portion becomes insufficient.
On the other hand, if the nitriding treatment temperature exceeds 600 ° C., the material may be significantly deformed during nitriding or cooling after nitriding. Further, although it is not necessary to specify the upper limit of the nitriding treatment time, it may be within 24 hours from the viewpoint of manufacturing cost.
The oxide film reducing gas, _e.g., H 2 S, HF, etc. are exemplified.

ステンレス板中のＮ含有量を高める方法として、溶解時にＮを添加する方法もあるが、この方法では固溶限を超えるＮは化合物として析出し、過飽和な状態までＮを固溶させることはできない。Ｎ含有量を１．０％以上とした場合、粗大な化合物が析出して熱間加工性が著しく低下し、歩留まりが低下し、製造することが困難となる。 As a method of increasing the N content in the stainless steel plate, there is a method of adding N at the time of dissolution, but in this method, N exceeding the solid solution limit is precipitated as a compound, and N cannot be dissolved until it is supersaturated. .. When the N content is 1.0% or more, coarse compounds are precipitated, the hot workability is remarkably lowered, the yield is lowered, and it becomes difficult to manufacture.

上記の方法によれば、本実施形態に係るステンレス板を製造することができる。窒化処理工程後の本実施形態に係るステンレス板を、加工することでガスケットとすることができる。 According to the above method, the stainless steel plate according to the present embodiment can be manufactured. The stainless steel plate according to the present embodiment after the nitriding treatment step can be processed into a gasket.

表１に記載の化学組成（残部はＦｅ及び不純物）を有する２５ｋｇの鋳塊を溶製した。その後、同材に熱間圧延、焼鈍、冷間圧延を行い、板厚０．２ｍｍの冷延板（ステンレス板）を得た。
次いで、同冷延板を酸化皮膜還元性ガス、ＮＨ_３ガス、Ｈ_２ガス＋Ｎ_２ガスなどの中で保持する窒化処理を施した。 A 25 kg ingot having the chemical composition shown in Table 1 (the balance is Fe and impurities) was melted. Then, the same material was hot-rolled, annealed, and cold-rolled to obtain a cold-rolled plate (stainless steel plate) having a plate thickness of 0.2 mm.
Next, the cold rolled sheet was subjected to nitriding treatment in which it was held in an oxide film reducing gas, NH ₃ gas, H ₂ gas + N ₂ gas, or the like.

窒化処理後のステンレス板に対し、表層部平均Ｎ含有量、表層部の平均格子定数、板厚中央部の平均格子定数、表面硬さ、耐疲労特性、加工性を以下の要領で評価した。 The average N content of the surface layer portion, the average lattice constant of the surface layer portion, the average lattice constant of the central portion of the plate thickness, the surface hardness, the fatigue resistance characteristics, and the workability of the stainless steel plate after the nitriding treatment were evaluated as follows.

＜表層部平均Ｎ含有量＞
表層部Ｎ含有量は、グロー発行分光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ：Ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定した。具体的には、ステンレス板の表面が測定面となるようにサンプルを採取し、表面を深さ方向にアルゴンイオンでスパッタしつつ、深さ方向でのプロファイルを測定した。測定は、少なくとも１０μｍまで実施した。また、測定は面積が直径３ｍｍとし、スパッタされた面での平均値を算出した。 <Average N content in the surface layer>
The surface layer N content was measured by a glow discharge spectroscopy (GD-OES: Glow discharge optical spectroscopy). Specifically, a sample was taken so that the surface of the stainless steel plate became the measurement surface, and the profile in the depth direction was measured while sputtering the surface with argon ions in the depth direction. Measurements were performed up to at least 10 μm. Further, the measurement was performed with an area of 3 mm in diameter, and the average value on the sputtered surface was calculated.

＜格子定数＞
表層部の平均格子定数の測定に際し、ステンレス板の表面が測定面となるようにサンプルを採取し、Ｘ線回折測定（２θ-θ法）を実施した。この時、特性Ｘ線としてはＣｕ-Ｋα線（波長λ＝１．５４１７８Å）を用いた。測定の結果、２θが７４度周辺に得られる回折ピークは母相のオーステナイトの（２２０）面からのピークであり、それよりやや低角側に現れるピークが、Ｎが過飽和固溶した相からのピークであるとして、実験的に求められる本ピークの２θから、以下の式（ブラッグの式）で、（２２０）面の平均面間隔ｄを求めた。
λ＝２ｄsinθ
次いで、得られたｄから、以下の式で平均格子定数aを求めた。
ａ＝４/（√２ｄ）
また、板厚中央部のオーステナイト相の平均格子定数は、ステンレス板を切削加工、研磨、エッチング加工によって表面から板厚の１／２位置まで除去し、同除去面が測定面となるようにして、上記と同様にＸ線回折を行って求めた。板厚中央部では、２θが７４°周辺にオーステナイト母相の（２２０）面の回折ピークのみが得られ、同ピークから格子定数を算出した。 <Lattice constant>
When measuring the average lattice constant of the surface layer, a sample was taken so that the surface of the stainless steel plate was the measurement surface, and X-ray diffraction measurement (2θ-θ method) was performed. At this time, Cu-Kα ray (wavelength λ = 1.54178Å) was used as the characteristic X-ray. As a result of the measurement, the diffraction peak obtained around 74 degrees of 2θ is the peak from the (220) plane of the austenite of the parent phase, and the peak appearing on the slightly lower angle side is from the phase in which N is supersaturated and solid-solved. Assuming that it is a peak, the average plane spacing d of the plane (220) was obtained by the following formula (Bragg's formula) from 2θ of this peak experimentally obtained.
λ = 2dsinθ
Then, from the obtained d, the average lattice constant a was obtained by the following formula.
a = 4 / (√2d)
The average lattice constant of the austenite phase at the center of the plate thickness is such that the stainless steel plate is removed from the surface to 1/2 of the plate thickness by cutting, polishing, and etching so that the removed surface becomes the measurement surface. , X-ray diffraction was performed in the same manner as described above. At the central portion of the plate thickness, only the diffraction peak of the (220) plane of the austenite matrix was obtained around 2θ of 74 °, and the lattice constant was calculated from this peak.

＜表面硬さ＞
窒化処理を施したステンレス板の表面を、ビッカース硬度計を用いて測定した。測定荷重は１００ｇｆとし、５回測定した結果の平均値を表面硬さとした。 <Surface hardness>
The surface of the nitrided stainless steel plate was measured using a Vickers hardness tester. The measured load was 100 gf, and the average value of the results of five measurements was taken as the surface hardness.

＜加工性＞
窒化処理を施したステンレス板から幅方向に１０ｍｍ×圧延方向に１００ｍｍの試験片を切り出し、曲げ半径１ｍｍで９０度曲げを施した。その後、曲げ部外周表面を光学顕微鏡で５０倍で観察し、亀裂が発生したものを×（ＮＧ）、亀裂が発生していないものを○（ＯＫ）とした。 <Workability>
A test piece of 10 mm in the width direction × 100 mm in the rolling direction was cut out from the nitriding stainless steel plate and bent 90 degrees with a bending radius of 1 mm. After that, the outer peripheral surface of the bent portion was observed with an optical microscope at a magnification of 50 times, and those having cracks were marked with x (NG) and those without cracks were marked with ○ (OK).

＜耐疲労特性＞
窒化処理を施したステンレス板から幅方向に１０ｍｍ×圧延方向に５０ｍｍの試験片を切り出し、振幅５ｍｍの板状両振り疲労試験を周波数３０Ｈｚ実施した。１０^７回の曲げで破断したものを×（ＮＧ）、破断していないものを○（ＯＫ）とした。 <Fatigue resistance>
A test piece of 10 mm in the width direction × 50 mm in the rolling direction was cut out from the nitriding stainless steel plate, and a plate-shaped double swing fatigue test having an amplitude of 5 mm was carried out at a frequency of 30 Hz. × what was broken in the bending of 10 ⁷ times (NG), and what is not broken ○ with (OK).

結果を表２に示す。
本発明例である板Ｎｏ．１〜１１は、耐疲労特性、加工性ともに優れていた。
これに対し、板Ｎｏ．１２〜２２については、耐疲労特性、加工性の少なくとも一方が劣っていた。
板Ｎｏ．１２は、窒化温度が低く、時間も短かったので、表層部への窒素の侵入が不十分であった。その結果、疲労強度が十分ではなかった。
板Ｎｏ．１３は、窒化の際に酸化皮膜還元性ガスを使用しなかったので、表層部への窒素の侵入が不十分であった。その結果、疲労強度が十分ではなかった。
板Ｎｏ．１４は、窒化の際に酸化皮膜還元性ガスを使用せず、かつ、Ｎ_２を使用したことで、表層部への窒素の侵入が不十分であった。その結果、疲労強度が十分ではなかった。
板Ｎｏ．１５は、窒化温度が高すぎたために、多量かつ粗大なＣｒ_２Ｎが析出し、耐疲労特性、加工性が劣化した。また、板形状も悪化した。
板Ｎｏ．１６は、オーステナイト相安定化元素であるＣｒ、Ｎｉの含有量が少なく、組織がマルテンサイトとなった。そのため、窒化を行っても十分に表層部にＮが侵入しなかった。その結果、耐疲労特性、加工性が不十分であった。組織がオーステナイト相でないため、Ｘ線回折はマルテンサイト相のピークを測定し、格子定数を算出した。
板Ｎｏ．１７は、Ｃｒ含有量が高く、窒化時にＣｒ_２Ｎが析出したので、Ｎが過飽和に固溶した状態にならなかった。その結果、耐疲労特性、加工性が十分でなかった。
板Ｎｏ．１８は、Ｎｉ含有量が低く、組織にオーステナイト相に加えて、マルテンサイト相が多量に含まれた。そのため、窒化を行っても十分に表層部にＮが侵入しなかった。その結果、耐疲労特性、加工性が不十分であった。
板Ｎｏ．１９は、Ｎｉ含有量が高かった。そのため、窒化で十分なＮが鋼中に入らなかった。その結果疲労強度が十分でなかった。
板Ｎｏ．２０は、Ｃ含有量が高かったことで、板の製造段階で粗大なＣｒ_２３Ｃ_６が生成した。その結果、Ｃｒ欠乏により窒化も抑制されたと考えられ、耐疲労特性、加工性が不十分であった。
板Ｎｏ．２１及び２２は、それぞれ、Ｓｉ含有量、Ｍｎ含有量が高く、熱間加工性に劣っていた。その結果、熱延時の耳割れが激しく、ステンレス板を試作できなかった。 The results are shown in Table 2.
Plate No. which is an example of the present invention. Nos. 1 to 11 were excellent in both fatigue resistance and workability.
On the other hand, the board No. For 12 to 22, at least one of fatigue resistance and workability was inferior.
Board No. In No. 12, the nitriding temperature was low and the time was short, so that the invasion of nitrogen into the surface layer portion was insufficient. As a result, the fatigue strength was not sufficient.
Board No. In No. 13, since the oxide film reducing gas was not used at the time of nitriding, the invasion of nitrogen into the surface layer portion was insufficient. As a result, the fatigue strength was not sufficient.
Board No. In No. 14, nitrogen did not penetrate into the surface layer portion sufficiently because the oxide film reducing gas was not used at the time of nitriding and N ₂ was used. As a result, the fatigue strength was not sufficient.
Board No. 15, since the nitriding temperature is too high, a large amount and coarse Cr 2 _N are precipitated, fatigue resistance, workability deteriorates. In addition, the plate shape also deteriorated.
Board No. In No. 16, the contents of Cr and Ni, which are austenite phase stabilizing elements, were small, and the structure became martensite. Therefore, even if nitriding was performed, N did not sufficiently invade the surface layer portion. As a result, fatigue resistance and workability were insufficient. Since the structure is not in the austenite phase, X-ray diffraction measured the peak of the martensite phase and calculated the lattice constant.
Board No. In No. 17, the Cr content was high and Cr ₂ N was precipitated during nitriding, so that N was not in a supersaturated solid solution state. As a result, fatigue resistance and workability were not sufficient.
Board No. No. 18 had a low Ni content, and the structure contained a large amount of martensite phase in addition to the austenite phase. Therefore, even if nitriding was performed, N did not sufficiently invade the surface layer portion. As a result, fatigue resistance and workability were insufficient.
Board No. No. 19 had a high Ni content. Therefore, sufficient N for nitriding did not enter the steel. As a result, the fatigue strength was not sufficient.
Board No. In No. 20, since the C content was high, coarse Cr ₂₃ C ₆ was produced at the plate manufacturing stage. As a result, it was considered that nitriding was also suppressed due to Cr deficiency, and fatigue resistance and workability were insufficient.
Board No. 21 and 22 had high Si content and Mn content, respectively, and were inferior in hot workability. As a result, the ear cracks during hot spreading were severe, and a stainless steel plate could not be prototyped.

本発明によれば、十分な強度を有し、加工性と耐疲労特性とに優れ、かつ、安定した特性のステンレス板およびその製造方法を提供することができる。このステンレス板は、十分な強度を有し、加工性と耐疲労特性とに優れるので、多種の形状へ加工後に使用されるバネやバネ部品、バネ性を必要とする電子機器や機械の部品全般への使用に適する。より具体的には、自動車やオートバイのエンジン用シリンダヘッドガスケットに最適である。
そのため、本発明は産業上の利用可能性が高い。 According to the present invention, it is possible to provide a stainless steel plate having sufficient strength, excellent workability and fatigue resistance, and stable characteristics, and a method for producing the same. Since this stainless steel plate has sufficient strength and is excellent in workability and fatigue resistance, springs and spring parts used after processing into various shapes, and general parts of electronic devices and machines that require springiness. Suitable for use in. More specifically, it is most suitable for cylinder head gaskets for automobile and motorcycle engines.
Therefore, the present invention has high industrial applicability.

Claims (6)

質量％で、
Ｃ：０．２００％以下、
Ｓｉ：０．０２〜２．００％、
Ｍｎ：０．０２〜２．００％、
Ｐ：０．０５０％未満、
Ｓ：０.０１００％未満、
Ｃｒ：１６．０〜３０．０％、
Ｎｉ：６．００％超、２５．００％以下、
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有し、
組織がオーステナイト相を含み、
表面から板厚方向に１．０μｍまでの表層部における平均Ｎ含有量が１．０％以上であり、
前記表層部における前記オーステナイト相の平均格子定数が３．６３〜３．７０Åであり、前記表層部の前記オーステナイト相の前記平均格子定数が、板厚中央部の前記オーステナイト相の平均格子定数に比べて０．０１０Å以上大きい
ことを特徴とするステンレス板。 By mass%
C: 0.200% or less,
Si: 0.02-2.00%,
Mn: 0.02-2.00%,
P: Less than 0.050%,
S: Less than 0.0100%,
Cr: 16.0 to 30.0%,
Ni: Over 6.00%, 25.00% or less,
Has a chemical composition in which the balance is composed of Fe and impurities.
Tissue contains austenite phase,
The average N content in the surface layer portion from the surface to 1.0 μm in the plate thickness direction is 1.0% or more.
The average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is 3.63 to 3.70 Å, and the average lattice constant of the austenite phase in the surface layer portion is compared with the average lattice constant of the austenite phase in the central portion of the plate thickness. A stainless steel plate characterized by being larger than 0.010Å. 更に、質量％で、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ｍｏ：２．０％以下、
Ｗ：２．００％以下、
Ｃｏ：２．００％以下の1種または２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載のステンレス板。 Furthermore, in% by mass,
Cu: 0.50% or less,
Mo: 2.0% or less,
W: 2.00% or less,
The stainless steel plate according to claim 1, wherein Co: contains 1 type or 2 or more types of 2.00% or less. 更に、質量%で、
Ｂ：０．０１０％以下、
Ｃａ：０．００５０％以下、
Ｍｇ：０．００２０％以下の１種または２種以上を含有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のステンレス板。 Furthermore, by mass%,
B: 0.010% or less,
Ca: 0.0050% or less,
The stainless steel plate according to claim 1 or 2, wherein Mg: one type or two or more types of 0.0020% or less is contained. 更に、質量%で、
Ｌａ＋Ｃｅ：０．２０％以下を含有する
ことを特徴とする請求項1から３のいずれか一項に記載のステンレス板。 Furthermore, by mass%,
The stainless steel plate according to any one of claims 1 to 3, wherein La + Ce: contains 0.20% or less. 更に、質量％で、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉの1種、または２種以上を合計で０．５０％以下含有する
ことを特徴とする請求項1から４のいずれか一項に記載のステンレス板。 Furthermore, in% by mass,
The stainless steel plate according to any one of claims 1 to 4, wherein one kind, or two or more kinds of V, Nb, and Ti are contained in a total of 0.50% or less. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のステンレス板の製造方法であって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の化学組成を有するステンレス板を、酸化皮膜還元性ガス及びＮＨ_３を含む雰囲気下で、３６０〜６００℃の温度域で、１時間以上保持する窒化処理工程を含む
ことを特徴とするステンレス板の製造方法。 The method for manufacturing a stainless steel plate according to any one of claims 1 to 5.
Nitriding in which a stainless steel plate having the chemical composition according to any one of claims 1 to 5 is held in an atmosphere containing an oxide film reducing gas and NH ₃ in a temperature range of 360 to 600 ° C. for 1 hour or more. A method for manufacturing a stainless steel plate, which comprises a processing step.