JP7179966B2 - 自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板、自動車ブレーキディスクローター及び自動車ブレーキディスクローター用ホットスタンプ加工品 - Google Patents
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Description
自動車のディスクローターはハット形状であるため、成形性が要求される。また到達温度は一般的な市街地走行では100℃程度、山道の走行では300℃程度、最大では700℃近傍に達するため、薄肉化のためには中温域~高温域における強度が要求される。鋳鉄は鋳造によって成型されるため、ディスクローターを薄肉化すると湯流れが悪くなり、成型できない場合がある。また、強度が低いため薄肉化を行うとディスクローターとして十分な強度を確保できない問題があった。フェライト系ステンレス鋼はホットスタンプを行うことで精度よくハット形状を成形できる。ただし、強度が低いステンレス鋼では薄肉化を行うことができない。一方、強度が高いステンレス鋼ではホットスタンプ時に過大な荷重が必要となり、精度よくハット形状に成形を行うことができない、もしくは割れが生じる可能性がある。また、マルテンサイト系ステンレス鋼はホットスタンプによる成形性に優れるが、耐熱温度は500℃程度であり、成形性と耐熱性を両立できない。
[1]質量%にて、C:0.001~0.05%、N:0.001~0.05%、Si:0.3~4.0%、Mn:0.01~2.0%、P:0.01~0.05%、S:0.0001~0.02%、Cr:10~20%、を含有し、さらにTi:0.001~0.5%、Nb:0.01~0.8%を1種または2種含有し、残部がFeおよび不純物であり、
1000℃まで加熱し、その後890~700℃で1分以上10分以下滞留する冷却をする熱処理(以下「ホットスタンプ疑似熱処理」という。)を行ったとき、結晶粒径が100~200μmとなり、粒径500nm以下の析出物が0.01~20個/μm2の密度となる、ホットスタンプ加工用であることを特徴とする自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
結晶粒径が100~200μmであり、粒径500nm以下の析出物が0.01~20個/μm2の密度で存在する、ホットスタンプ加工品を構成する自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
[5]1000℃における破断伸びが50%以上であり、前記ホットスタンプ疑似熱処理後において、700℃における0.2%耐力が80MPa以上であることを特徴とする本発明の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
[6]700℃における0.2%耐力が80MPa以上であることを特徴とする本発明の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
[7]前記結晶粒径が130~200μmである本発明の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
[8]1000℃における破断伸びが50%以上であることを特徴とする本発明の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
[9]300℃における0.2%耐力が170MPa以上であることを特徴とする本発明の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
[12]本発明のステンレス鋼板を用いてなる自動車ブレーキディスクローター用ホットスタンプ加工品。
そこで本発明においては、ホットスタンプ後における結晶粒径で金属組織を規定することとした。ホットスタンプ後における結晶粒径を100~200μmに制御することによって、ホットスタンプ中に析出物は微細析出し、かつ、成長しにくく、析出強化が効果的に発現する。ホットスタンプ後の結晶粒径が100μm以上であれば、析出物が微細析出し、700℃近傍までの十分な耐力を得られた。さらに、ホットスタンプ後の結晶粒径が130μm以上であれば、300℃近傍の中温域においても十分な耐力を得られた。
Cは、成形性と耐食性を劣化させ、鋼板の高温伸び及び高温強度の低下をもたらすとともに、ホットスタンプ後にCr炭窒化物、Nb炭窒化物の析出によって析出物密度が過剰となるため、その含有量は少ないほど良い。そのため、0.05%以下とした。0.020%以下が望ましい。さらに望ましくは0.0015%以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、0.001%以上とすると好ましい。
Tiは、C,N,Sと結合して耐食性、耐粒界腐食性、常温延性や深絞り性を向上させる元素である。また、必要に応じて添加する。また、Nb、Moとの複合添加において、適量添加することにより、熱延焼鈍時のNb、Moの固溶量増加、高温強度の向上をもたらし、熱疲労特性を向上させる。その効果は0.001%以上から発現するため、下限を0.001%とした。一方、0.5%超の添加により、固溶Ti量が増加して鋼板での常温及び高温の延性が低下する他、ホットスタンプ後の析出物数が過剰となり、さらに粗大なTi系析出物を形成し、穴拡げ加工時の割れの起点になり、プレス加工性を劣化させる。また、耐酸化性も劣化するため、Ti添加量は0.5%以下とした。更に、表面疵の発生や靭性を考慮すると0.05%以上が望ましく、0.2%以下が望ましい。
本発明の鋼板の製造方法は、製鋼-熱間圧延-焼鈍-酸洗の各工程よりなる。製鋼においては、前記必須成分および必要に応じて添加される成分を含有する鋼を、転炉溶製し続いて2次精錬を行う方法が好適である。溶製した溶鋼は、公知の鋳造方法(連続鋳造)に従ってスラブとする。スラブは、所定の温度に加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延される。熱間圧延は複数スタンドから成る熱間圧延機で圧延された後に巻き取られる。
熱延工程の後の焼鈍は省略しても良い。
また巻き取り温度が650℃超であると熱延板靭性が低下するため、巻き取り温度を650℃以下にすると好ましい。
また、ステンレス鋼板を用いてなる自動車ブレーキディスクローター用ホットスタンプ加工品とは、ステンレス鋼板を用いてホットスタンプ加工を行い、自動車ブレーキディスクローター用ホットスタンプ加工品としたものを意味する。
また、ステンレス鋼板を用いてなる自動車ブレーキディスクローターとは、ステンレス鋼板を用いてホットスタンプ加工を行い、さらに加工して自動車ブレーキディスクローターとしたものを意味する。
比較例B3はSi濃度が下限を外れ、疑似熱処理後の析出物数が不足して300℃および700℃耐力が低かった。比較例B4はSi濃度が上限を外れ、鋼板での1000℃伸びが不良であるとともに、疑似熱処理後の結晶粒径が過小かつ析出物数が過剰であり、割れが生じた。
比較例B5はMn濃度が上限を外れ、300℃および700℃耐力が不足した。
比較例B6、B7は、それぞれP、S濃度が上限を外れ、いずれも鋼板の靱性不良が生じた。
比較例B8はCr濃度が下限を外れ、高温強度が低下して疑似熱処理後の300℃および700℃耐力が不良であった。また、疑似熱処理後の結晶粒径が過大であることから明らかなように鋼板での結晶粒径も過大となり、鋼板の靱性不良が生じた。
比較例B9、B10、B11は、それぞれCr濃度、Ti濃度、Nb濃度が上限を外れ、鋼板での1000℃破断伸びが不良であるとともに、疑似熱処理での析出物数が過剰となり、割れが生じた。
比較例B13は熱延の仕上げ温度が下限を外れ、疑似熱処理後の結晶粒径が過小であり、析出物数が過少となった結果、300℃および700℃耐力が不良であった。
比較例B14は熱延の巻取温度が上限を外れ、鋼板の靱性不良となった。
Claims (9)
- 質量%にて、
C:0.001~0.05%、
N:0.001~0.05%、
Si:0.3~4.0%、
Mn:0.01~2.0%、
P:0.01~0.05%、
S:0.0001~0.02%、
Cr:10~20%、を含有し、さらに
Ti:0.001~0.5%、Nb:0.01~0.8%
を1種または2種含有し、残部がFeおよび不純物であり、
1000℃まで加熱し、その後890~700℃で1分以上10分以下滞留する冷却をする熱処理(以下「ホットスタンプ疑似熱処理」という。)を行ったとき、
結晶粒径が100~200μmとなり、
粒径500nm以下の析出物が0.01~20個/μm2の密度となる、
ホットスタンプ加工用であることを特徴とする自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。 - 質量%にて、
C:0.001~0.05%、
N:0.001~0.05%、
Si:0.3~4.0%、
Mn:0.01~2.0%、
P:0.01~0.05%、
S:0.0001~0.02%、
Cr:10~20%、を含有し、さらに
Ti:0.001~0.5%、Nb:0.01~0.8%
を1種または2種含有し、残部がFeおよび不純物であり、
結晶粒径が100~200μmであり、粒径500nm以下の析出物が0.01~20個/μm2の密度で存在する、ホットスタンプ加工品を構成する自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。 - 1000℃における破断伸びが50%以上であり、前記ホットスタンプ疑似熱処理後において、700℃における0.2%耐力が80MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
- 700℃における0.2%耐力が80MPa以上であることを特徴とする請求項2に記載の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
- 前記結晶粒径が130~200μmである請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
- 300℃における0.2%耐力が170MPa以上であることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。
- 前記Feの一部に替えて、質量%にてさらに、
B:0.0001~0.0030%、
Al:0.001~4.0%、
Cu:0.01~3.0%、
Mo:0.01~3.0%、
W:0.001~2.0%、
V:0.001~1.0%、
Sn:0.01~0.5%、
Ni:0.01~1.0%、
Mg:0.0001~0.01%、
Sb:0.005~0.5%、
Zr:0.001~0.3%、
Ta:0.001~0.3%、
Hf:0.001~0.3%、
Co:0.001~0.3%、
Ca:0.0001~0.01%、
REM:0.001~0.2%、
Ga:0.0002~0.3%
の1種以上を含有することを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の自動車ブレーキディスクローター用フェライト系ステンレス鋼板。 - 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のステンレス鋼板を用いてなる自動車ブレーキディスクローター。
- 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のステンレス鋼板を用いてなる自動車ブレーキディスクローター用ホットスタンプ加工品。
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