JPH08109443A

JPH08109443A - 耐銹性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板

Info

Publication number: JPH08109443A
Application number: JP24444294A
Authority: JP
Inventors: Izumi Muto; 泉武藤; Hiroshi Kihira; 寛紀平; Masanori Ueda; 全紀上田; Shioo Nakada; 潮雄中田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1996-04-30
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JP3224694B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐銹性と加工性に優れたフェライト系ステン
レス鋼板を提供する。【構成】 wt％表示で、Ｃ≦0.03、Si≦0.3 、Mn≦1.0
、Ｐ≦0.08、Ｓ≦0.020、Cr：10〜35、Ｎ≦0.08、Nb：
0.05〜2.0 、Al：0.008 〜0.80を含有し、更に必要に応
じて、Ti：0.05〜2.0 、Cu：0.05〜1.0 、Ni：0.05〜5.
0 、Mo：0.05〜5.0 ％のうち１種以上を含み残部はＦｅ
と不可避不純物とからなり、更に表面にC,O 及びＮを除
いたカチオンのみの割合で、皮膜内の平均濃度でAl≧15
at％、Nb≧６at％で、鋼中にTiを添加した場合のみTiを
含み残部が鋼中元素の酸化物からなる光輝焼鈍による酸
化皮膜を備えた耐銹性と加工性に優れた建築建材や自動
車モール用などに適する外装用フェライト系ステンレス
鋼板。更に、ダルロールでの圧延により表面粗度を算術
平均粗さRaで0.3 μｍ以上とした上記鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築建材の内外装用や自
動車モール用素材などとして、湿潤大気環境下での耐銹
性に優れ、さらに加工性にも優れたフェライト系ステン
レス鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト系ステンレス鋼は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼に比べてＮｉ含有量が少なく比較
的安価なため、建築物の内外装材や自動車モール材など
として広く使用されている。しかし、海塩粒子や亜硫酸
ガスなど腐食性因子が多い環境では、Ｎｉが少ないため
発銹やしみなどの腐食損傷が問題となっている。特に、
近年の酸性雨やＳＯ₂ガスの増加、臨海地域開発に伴う
高濃度海塩粒子環境でのステンレス鋼建材の使用、さら
に輸送機器においては冬季の安全確保のための塩化物系
融雪剤散布など、腐食環境は厳しくなってきており、フ
ェライト系ステンレス鋼のより一層の高耐食化が求めら
れている。

【０００３】フェライト系ステンレス鋼の耐銹性を改善
するには、ＣｒやＭｏを多量に合金化する方法と、水素
−窒素混合ガス中での光輝焼鈍により表面に耐銹性に優
れた皮膜を形成させる方法とがある。前者は合金化によ
るコスト増加を招くため、特に安価な素材が要求される
建築建材や自動車・輸送機器用としては好ましくなく、
そのため、後者の光輝焼鈍を利用した高耐食化方法につ
いて種々の研究や発明がなされている。

【０００４】例えば特開昭５８−１９７２８２号公報に
は、Ｓｉを０．３重量％以上含むステンレス鋼を８００
℃〜１１００℃で光輝焼鈍することにより、Ｓｉ分を３
０原子％以上含む非晶質シリカ（ＳｉＯ₂）を主成分と
する皮膜を形成させて耐銹性を高めた鋼とその製造方法
が開示されている。

【０００５】また、特開昭６３−２３５４６１号公報に
は、ＳｉＯ₂皮膜の耐銹性にとってＡｌが有害であると
の発見から、鋼中Ａｌ量と酸化皮膜中Ａｌ量に上限を規
定したステンレス鋼の製造方法が開示されている。その
主旨は、Ａｌ含有量が０．０５重量％以下のステンレス
鋼を９６０℃以上１０４０℃以下で光輝焼鈍し、表面に
Ｃを除いた原子％で金属状態のＦｅを１０原子％以下、
酸化物状態のＡｌを６０原子％以下とし、残部がＳｉＯ
₂とその他の金属酸化物からなる表面皮膜を形成させる
ものである。

【０００６】さらに、特開昭６１−２３５５４０号公報
には、ＳｉＯ₂皮膜の耐銹性にとってＮｂが有効に作用
するとの発見に基づき、光輝焼鈍材の皮膜の表層２．０
nmに含まれるＳｉとＮｂの平均原子％の比をＮｂ／Ｓｉ
＝０．１〜０．３とすると、耐銹性が向上することが開
示されている。

【０００７】以上のように、今までの光輝焼鈍によるフ
ェライト系ステンレス鋼の耐銹性改善技術は、主に脱酸元素として添加されるＳｉが低露点の水素−
窒素混合ガスの環境下で優先的に酸化されてＳｉＯ₂を
主成分とする皮膜が形成されること、このＳｉＯ₂皮膜は耐銹性が良好であること、ＳｉＯ₂皮膜の耐銹性がＡｌ酸化物やＮｂ酸化物の共
存により阻害されたり改善されたりすることに基づいて
いる。従って、従来技術に基づき耐銹性に優れたフェラ
イト系ステンレス鋼を得るためには、たとえＮｂやＡｌ
量を制御しても不十分であり、光輝焼鈍時に優先的に酸
化し表面皮膜に所定量以上濃縮するだけのＳｉを鋼中に
添加することが必然的に必要である。実際に、上述した
発明の実施例では、何れも鋼中Ｓｉが０．３重量％以上
である。

【０００８】このようにＳｉは光輝焼鈍皮膜の耐銹性に
とって有効であるが、ステンレス鋼の加工性を著しく阻
害するという欠点がある。特に、フェライト系ステンレ
ス鋼の曲げや絞りなどの加工性をＳＵＳ３０４鋼などの
汎用オーステナイト系ステンレス鋼並みに高めるには、
Ｓｉ量を０．３重量％未満に低める必要がある。しか
し、以上のように加工性に優れた低Ｓｉフェライト系ス
テンレス鋼の耐銹性を著しく改善する技術は未だ開発さ
れていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、耐銹
性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を提供
することを目的としてなされた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、加工性に優
れる低Ｓｉのステンレス鋼の耐銹性を改善すべく、鋼中
成分と光輝焼鈍で生成する皮膜組成との関係、さらに光
輝焼鈍条件と生成する皮膜組成や厚さの関係、光輝焼鈍
で生成する皮膜性状と耐銹性との関係などについて研究
を行った結果、（１）フェライト系ステンレス鋼のＳｉ
量が０．３重量％以下になると光輝焼鈍により生成する
皮膜中のＳｉＯ₂量が少なくなり、耐銹性が劣化するこ
と、（２）フェライト系ステンレス鋼のＳｉ量が０．３
重量％以下であっても、鋼中にＮｂとＡｌを複合添加
し、さらに光輝焼鈍によりＡｌ酸化物とＮｂ酸化物を含
む皮膜を形成すると耐銹性が良好になること、（３）鋼
中成分量と焼鈍条件を制御することで、皮膜中のＡｌ酸
化物とＮｂ酸化物の量を高めると耐銹性が飛躍的に向上
すること、（４）光輝焼鈍後にダルロールで表面粗度を
高めた場合でも、ダル圧延後の皮膜中にＡｌ酸化物とＮ
ｂ酸化物が一定量以上含まれる場合には、鋼板の耐銹性
は比較的良好であること、（５）上記（２）〜（４）の
現象に対して、鋼中のＴｉおよび皮膜中のＴｉ酸化物は
耐銹性をさらに向上させる方向に作用すること、などの
全く新しい事実を発見した。

【００１１】本発明は、上記知見によってなされたもの
であって、その要旨とするところは下記の通りである。
すなわち重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、
Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２０％以
下、Ｃｒ：１０％以上３５％以下、Ｎ：
０．０８％以下、Ｎｂ：０．０５％以上
２．０％以下、Ａｌ：０．００８％以上０．８０％以下
を含有し、さらに必要に応じて、Ｔｉ：０．０５％以上
２．０％以下、Ｃｕ：０．０５％以上１．０％以下、Ｎ
ｉ：０．０５％以上５．０％以下、Ｍｏ：０．０５％以
上５．０％以下のうち１種以上を含み残部はＦｅと不可
避不純物とからなり、さらに表面にＣ，ＯおよびＮを除
いたカチオンのみの割合で、皮膜内の平均濃度でＡｌが
１５原子％以上、Ｎｂが６原子％以上で鋼中にＴｉを添
加した場合のみＴｉを含み残部を鋼中元素の酸化物から
なる光輝焼鈍による皮膜を備えた耐銹性と加工性に優れ
たフェライト系ステンレス鋼板。さらに、ダルロールで
の圧延により表面粗度を算術平均粗さＲａで０．３μｍ
以上とした上記鋼板である。

【００１２】

【作用】以下、本発明鋼を構成する成分範囲および表面
酸化皮膜組成の限定理由について詳細に説明する。（１）ステンレス鋼の成分範囲Ｃは、それ自体では光輝焼鈍皮膜の耐銹性には影響しな
いが、過度に含有すると鋼板の靭性を劣化するため、
０．０３重量％以下とした。Ｓｉの添加は深絞りや曲げ
などの加工性を著しく阻害する。本発明では、加工性を
十分確保するため、Ｓｉの添加量は０．３重量％を上限
とした。

【００１３】Ｍｎは、脱酸や脱硫作用があり鋼材の熱間
加工性を改善する。また、Ｍｎ自体は光輝焼鈍皮膜の耐
銹性には影響しないが、多量に添加してもコスト上昇に
見合った熱間加工性改善効果を期待できないため、１．
０重量％以下とした。Ｐは、多量に存在すると、光輝焼
鈍皮膜の耐銹性にとって有害であるので、０．０８重量
％以下とした。Ｓは、主にＭｎＳなどの介在物として存
在し、発銹の起点となる。このため、上限を０．０２０
重量％とした。

【００１４】Ｃｒは、光輝焼鈍処理で生成する酸化皮膜
が破壊された際の補修機能を高める。しかし、１０重量
％未満ではその効果が弱く所望の結果を期待できず、３
５重量％を超えて添加した場合には、耐銹性は極めて向
上するが、加工性が著しく劣化する。このため、上限を
３５重量％とした。また、Ｃｒ添加量が比較的少ない場
合には、光輝焼鈍皮膜による耐銹性改善効果が薄れる傾
向があるため、特に耐銹性を高める必要がある場合に
は、Ｃｒを２０重量％以上添加することが望ましい。Ｎ
は、それ自体では光輝焼鈍皮膜の耐銹性には影響しな
い。しかし、Ｎを過度に含有すると鋼板の靭性が低下す
るため、上限を０．０８重量％とした。

【００１５】Ｎｂは、ＣやＮを固定しＣｒ炭化物の析出
を防止するとともに、光輝焼鈍時にＡｌとともに酸化さ
れ表面皮膜に濃化し、耐銹性を向上させる作用がある。
この効果を期待するためには、後述するようにＮｂ酸化
物が皮膜に一定量以上含まれることが必要であり、その
ためにはＮｂを０．０５重量％以上添加する必要があ
る。しかし、過度の添加はコスト上昇に見合う効果が期
待できなくなるばかりではなく、加工性を阻害すること
になる。このため、添加量の上限を２．０重量％とし
た。さらに、後述するように、このＮｂはＡｌと複合添
加することにより、はじめて耐銹性向上効果を発揮す
る。

【００１６】Ａｌは、脱酸作用があるとともに光輝焼鈍
時に表面皮膜中に濃化し、耐銹性を改善する。耐銹性改
善を期待するには、後述するように酸化皮膜中にＡｌを
一定量以上濃縮させる必要があり、このためには鋼中に
Ａｌを０．００８重量％以上添加する必要がある。しか
し、過度に添加すると加工性が劣化するため、添加量の
上限は０．８０重量％とした。また、このＡｌが耐銹性
を高める作用は、Ｎｂとの複合添加によりはじめて効果
が現れる。

【００１７】Ｔｉは、Ｎｂと同様にＣやＮを固定しＣｒ
炭化物析出を抑制し耐粒界腐食性を高める作用があり、
必要に応じて添加する。この安定化元素としての効果は
Ｎｂで代替可能であり、通常はＴｉを添加する必要はな
い。しかし、Ｔｉは光輝焼鈍中にＮｂやＡｌとともに酸
化され表面皮膜中に濃化することで耐銹性を向上させる
作用がある。この特性を重視する場合にはＴｉを添加す
る必要があり、十分な効果を期待するには、０．０５重
量％以上添加するのが好ましい。しかし、過度に添加す
ると表面肌にキズが発生しやすくなることから、添加量
の上限を２．０重量％とした。尚、その作用機構の詳細
は不明であるが、酸化皮膜中のＴｉによる耐銹性向上
は、酸化皮膜中にＡｌとＮｂが一定値以上存在すること
が必須条件である。

【００１８】Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏは、光輝焼鈍皮膜内に多
量に濃縮することはないが、鋼中に存在し皮膜破壊時の
皮膜補修機能を改善する作用があり、ステンレス鋼の耐
酸性や耐銹性を向上させる。従って、ＡｌとＮｂ添加、
またはＡｌ，Ｎｂ，Ｔｉ添加による耐銹性改善でも不十
分な場合には、必要に応じてＣｕ，Ｎｉ，Ｍｏの中から
１種類以上を添加し、耐銹性を補うことができる。しか
し、過度の添加はコスト上昇を招くため、Ｃｕは０．０
５重量％以上１．０重量％以下、Ｎｉは０．０５重量％
以上５．０重量％以下、Ｍｏは０．０５重量％以上５．
０重量％以下とした。

【００１９】（２）酸化皮膜の組成範囲光輝焼鈍時に生成する皮膜中の酸化物状Ａｌ、酸化物状
Ｎｂおよび酸化物状Ｔｉは、耐銹性を向上させる作用が
ある。詳細な作用機構は不明であるが、耐銹性を向上さ
せるには、ＡｌとＮｂを酸化皮膜中に共存させる必要が
あり、さらにＡｌ，ＮｂとＴｉが共存するとより耐銹性
が向上する。しかし、酸化皮膜中でのＡｌおよびＮｂの
量が少ないと耐銹性向上の度合いが少ない。このため、
酸化皮膜組成としては、Ｃ，ＯおよびＮを除いたカチオ
ンのみの存在割合で、皮膜内の平均濃度でＡｌが１５原
子％以上、Ｎｂを６原子％以上で残部が鋼中元素の酸化
物からなる酸化皮膜とする必要がある。

【００２０】また、Ｔｉは皮膜中に極微量存在するだけ
でも効果を発揮するため、オージェ電子分光法で検出可
能な程度存在すれば十分である。オージェ電子分光法の
検出限界は、使用する装置の性能にも左右されるがおよ
そ０．１〜１原子％である。しかし、実施例で後述する
ように１原子％程度のＴｉにより耐銹性が向上すること
から、Ｔｉは０．１原子％未満でも耐銹性を向上させる
効果があることは十分に予測される。しかし、現状では
分析機器の問題から皮膜中Ｔｉ量の下限値を明確にする
ことは困難であるため、皮膜中にＴｉが存在することを
本発明では規定することにした。このＴｉはＡｌおよび
Ｎｂと共存することによりはじめて効果を発揮する。ま
た、耐銹性をさらに高める必要がある場合には、Ａｌを
２０原子％以上、Ｎｂを１０原子％以上とすることが望
ましい。

【００２１】ここで、皮膜内の平均組成とは、図１に示
した手順で酸化皮膜の厚さを定義した場合のものであ
る。すなわち、Ａｒイオンスパッタリングによりステン
レス鋼の酸化皮膜を最表層から徐々に削って行きなが
ら、オージェ電子分光法により表面組成の変化を測定す
る。そして、酸化皮膜表層付近の酸素濃度Ｏ_Fと金属素
地部分の酸素濃度Ｏ_Mの算術平均値（（Ｏ_F＋Ｏ_M）／
２）を求める。ここで、スパッタリングにより皮膜がな
くなると、酸素濃度がゼロ原子％に近い一定値になるこ
とから、下地金属の露出と金属素地部分での酸素濃度を
知ることができる。次いで、図１のように酸素濃度のス
パッタリング時間に対する変化曲線から、酸素濃度が
（Ｏ_F＋Ｏ_M）／２となる時点を求め、ここを酸化皮膜
と金属素地の界面とし、スパッタリング開始時点の最表
層からこの皮膜／金属界面までの距離を膜厚とする。そ
して、皮膜内の平均組成とは、図１に示したように、以
上の手順で決めた皮膜中における注目する元素濃度の平
均値である。尚、ここで言う皮膜組成とは、１００μｍ
×１００μｍよりも広い範囲での平均値である。また、
皮膜組成とはオージェ電子分光法による分析値である。

【００２２】酸化皮膜の膜厚は、光輝焼鈍の時間に依存
して変化する。さらにＡｒイオンスパッタリングやエリ
プソメトリーなどの計測手法に依存して測定値が異なり
絶対値の決定が困難である。そのため、明確に膜厚の範
囲は記述できないが、おおむね２．０nm以上であれば、
耐銹性向上機能を発揮する。しかし、５００nmを超えた
場合には干渉色が発生し、装飾用としてはあまり実用的
ではない。

【００２３】従来から、ＮｂとＡｌもしくはＮｂ，Ａ
ｌ，Ｔｉなどを添加したフェライト系ステンレス鋼は開
発および製造されている。しかし、上記の皮膜組成に関
することが不明であったため、耐銹性が比較的劣る鋼板
しか製造することができなかった。従って、本発明の特
徴の１つは、表面にＣ，ＯおよびＮを除いたカチオンの
みの割合で、皮膜内平均濃度でＡｌが１５原子％以上、
Ｎｂが６原子％以上、もしくはさらにＴｉを含み残部を
鋼中元素の酸化物からなる光輝焼鈍による皮膜を備えて
いることにある。

【００２４】（３）光輝焼鈍条件焼鈍雰囲気ガスは、通常使用されている純水素や水素と
窒素の混合ガスなどの還元性ガスを使用する必要があ
る。これは光輝焼鈍過程で生成する皮膜の厚さを５００
nm以下に薄くして、干渉色の発生を抑えステンレス鋼特
有の金属光沢を維持するためである。雰囲気ガスの露点
は−３５℃以下であることが望ましい。ガスが還元性で
あっても、露点が高い場合には、鋼中に多量に存在する
ＦｅやＣｒが多量に酸化してしまい、所定の成分からな
る皮膜を形成させることが困難になる。露点が−８０℃
以上の場合には、露点を低くすればするほどＡｌ，Ｎ
ｂ，Ｔｉの皮膜への濃縮量は増える。

【００２５】焼鈍温度としては、高温ほど好ましい。高
温焼鈍ほどＡｌ，Ｎｂ，Ｔｉが優先酸化し、特にＡｌと
Ｔｉの酸化にとって有利である。しかし、再結晶温度を
超えて高温で焼鈍を行うと、結晶粒が粗大化し機械的な
特性が劣化する。そこで、適量のＮｂを添加し再結晶温
度を高め結晶粒の粗大化を抑制する必要がある。また、
Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂの添加量を高めれば、それだけ各元素
の皮膜への濃縮も容易になり、本発明で規定している組
成の皮膜をより低温で合成することができる。

【００２６】（４）表面粗さ鋼板の表面粗さＲａが大きいほど、鋼板表面での光の散
乱の度合いが増す。従って、屋根材や建築外層材として
要求される防眩性を確保するには、Ｒａを０．３μｍ以
上にする必要がある。ダルロールでの圧延については、
光輝焼鈍処理の前または後に行う方法がある。ここで、
光輝焼鈍処理の後にダル圧延を行う場合には、圧下率を
高めＲａを大きくすると、防眩性は高まるものの光輝焼
鈍皮膜が機械的に破壊され金属素地が露出し、耐銹性の
劣る空気中生成皮膜で覆われた部分の割合が増す危険性
がある。従って、この場合には、圧延に先立つ光輝焼鈍
で十分にＡｌとＮｂ、あるいはＴｉを皮膜に十分濃縮さ
せておき、ダル圧延後の耐銹性を確保する必要がある。
尚、ダル圧延後に局所的にＮｂやＡｌの低い部分やＴｉ
の存在しない部分が存在しても、１００μｍ×１００μ
ｍ以上の広さでの平均値で皮膜組織が本発明の範囲であ
れば、たとえ光輝焼鈍皮膜が部分的に機械的に破壊され
ていたとしても、耐銹性は良好である。

【００２７】従来から耐銹性と防眩性に優れたステンレ
ス鋼の製造方法として、光輝焼鈍とダルロールによる圧
延を組み合わせた方法が開発されている。しかし、今ま
でに知られている組成の光輝焼鈍皮膜は、ダル圧延を受
けて皮膜の一部が機械的に破壊され素地が露出すると全
く防食作用を失う。このため、光輝焼鈍前にダル圧延す
ることが必須であったり、光輝焼鈍後にダル圧延を行う
場合でも皮膜を強化するために硝酸浸漬や電解などの後
処理が必須であり、コスト上昇の大きな原因であった。
本発明の組成を有する光輝焼鈍で生成した酸化皮膜は、
その作用機構の詳細は不明であるが、ダル圧延後の耐銹
性改善にとっても有効であるという機能を有している。

【００２８】

【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明
する。通常の真空溶解・圧延法により、表１に示した番
号１〜５０のフェライト系ステンレス鋼板を作製した。
そして、冷間圧延後に厚さ０．５mmで縦５０mm、横４０
mmの大きさに切断し試験片とした。これらを水素７５容
量％−窒素２５容量％の混合ガス中で、７５０℃〜１２
００℃の温度で１ｓ〜２０ｓ間焼鈍することで、本発明
鋼板１〜３６と比較鋼板３７〜５０を得た。焼鈍ガスの
露点は、番号４１と４８が−３２℃で、それ以外は全て
−４８℃で行った。焼鈍には赤外線加熱炉を使用し、１
５℃・ｓ^-1の昇温速度で所定の温度まで加熱後、所定時
間保定した後炉冷した。加熱，均熱，冷却過程を通して
水素−窒素の混合ガスを試験片に吹き付けた。また、ガ
スの流量制御により、冷却速度は４００℃以上の領域で
は１５℃・ｓ^-1以上、４００℃〜１００℃でも１０℃・
ｓ^-1程度となるように制御した。

【００２９】皮膜組成は、オージェ電子分光法とＡｒイ
オンスパッタリングの併用により分析した。分析面積は
縦１００μｍ横１００μｍの範囲であり、分析値はこの
面積の平均値である。分析結果は、Ｃ，ＯおよびＮを除
いた酸化皮膜を構成しているカチオンの割合で表した。
また、皮膜組成は表面酸化皮膜内での平均値で表示し
た。表１中の※印は、鋼板の化学組成あるいは皮膜組成
が本発明範囲から外れていることを示す。尚、鋼板４
２，４３，４９，５０は光輝焼鈍後に、生成した光輝焼
鈍皮膜をダイヤモンドペースト研磨により除去したもの
である。

【００３０】次いで、これら鋼板の耐銹性をサイクル腐
食試験での銹発生面積率から判定した。この試験は、
人工海水噴霧（３５℃、４時間）、乾燥（６０℃、２
時間）、湿潤（相対湿度９５％以上、５０℃、２時
間）を１サイクルとしたサイクル腐食試験であり、５サ
イクルでの銹発生面積率の程度により耐銹性を評価し
た。銹発生面積率は、フルカラーの画像解析装置で計測
した、赤銹としみを含めた面積率である。

【００３１】表１に示したように、皮膜中のＮｂとＡｌ
量が高い鋼板は、銹発生が少ないことが分かる。例え
ば、鋼板３〜７および鋼板２１〜２５は、それぞれ同一
化学組成の鋼の焼鈍条件を変えることにより、皮膜組成
を変化させたものである。焼鈍温度が高くなるほど、皮
膜へのＡｌとＮｂ濃化度が高まり、銹発生が軽微にな
る。また、鋼板４０，４１と４７，４８は、鋼中成分量
は本発明の範囲内であるが皮膜成分が範囲外のものであ
る。これらは銹発生面積率が１０％以上であり耐銹性は
悪い。このように鋼中成分のみの規定では、耐銹性に優
れた鋼板を開発することはできない。さらに、鋼板４２
と４９は、それぞれ鋼板３と２１の皮膜を鏡面研磨によ
り除去したものであるが、研磨後に生成する空気中生成
皮膜にはＮｂとＡｌが濃縮しないため、耐銹性は極めて
悪い。以上のことから、耐銹性を向上させるためには皮
膜組成が最も重要であることが分かる。

【００３２】しかし、このようなＮｂとＡｌを含む皮膜
は、鋼中のＮｂとＡｌの量が少ない場合には生成しな
い。比較材３７〜３９および４４〜４６はＮｂもしくは
Ａｌ、または両方が本発明の範囲よりも少ない材料であ
る。これらの素材は、光輝焼鈍条件を変化させても光輝
焼鈍皮膜へのＮｂとＡｌの濃化度は低く本発明の範囲外
となり、耐銹性も悪い。皮膜へＮｂとＡｌを濃縮させる
ためには、鋼中にＮｂを０．０５重量％以上、Ａｌを
０．００８重量％以上添加することが必要である。

【００３３】また、比較材３８，３９，４５，４６は、
皮膜中にＮｂもしくはＡｌの一方だけを濃縮したもので
ある。Ｎｂの添加により僅かな耐銹性改善が見られる
が、銹発生面積率は１５％程度であり耐銹性は悪い。し
かし、発明鋼（例えば、鋼板１１や２８）のように皮膜
中にＮｂとＡｌを同時に濃縮させることにより、銹発生
面積率は約５％以下になり、皮膜へのＮｂとＡｌの複合
添加によりはじめて耐銹性が著しく向上する。また、鋼
板１４〜１６および３２〜３４は、光輝焼鈍皮膜の耐銹
性を補うためにＮｉ，Ｃｕ，Ｍｏのうち１種類を添加し
た鋼であるが、無添加材に比べて耐銹性が改善させてい
ることが分かる。

【００３４】鋼板１３と３１は皮膜にＴｉを含む発明鋼
板である。これらは、同程度のＡｌとＮｂを皮膜に含む
鋼板（例えば１３と１０の比較）に比べて耐銹性が良好
であり、皮膜中にＴｉが存在すると極めて耐銹性が向上
することが分かる。また、比較材４３と５０は発明鋼板
１７および３５の光輝焼鈍皮膜を研磨し、空気中生成皮
膜を形成させたものである。皮膜にはＴｉは含まれてい
ない。オージェ電子分光法の感度を考慮すると、仮に存
在したとしても０．１原子％未満である。これら鋼板の
銹発生面積率は１０％以上であり、Ｔｉを含む光輝焼鈍
皮膜を有する鋼板の銹面積率が０．１％未満であること
から、このような皮膜を持った鋼は、たとえ鋼中成分を
本発明の範囲内に規制しても耐銹性は悪いことが分か
る。また、Ｔｉを鋼中と皮膜に含む鋼板にＣｕ，Ｎｉ，
Ｍｏのうち１種類以上を添加したものが鋼板１７，１
８，３５，３６である。これら鋼板は、耐銹性が優れて
いることも表２から分かる。

【００３５】図２は鋼板１〜７，９〜１２および３７〜
４３について、皮膜中のＮｂとＡｌ量と銹発生面積率と
の関係を再整理した結果である。皮膜中のＮｂ量が６原
子％以上の場合には、皮膜中Ａｌ量の増加とともに耐銹
性が向上する。特にＡｌが１５原子％以上になると銹発
生面積率が完全に１０％以下になり耐銹性が著しく良好
になる。しかし、皮膜中のＮｂが６原子％未満の場合に
は、皮膜中のＡｌ量が増しても耐銹性は向上しない。

【００３６】表２は、幅１００mm、長さの３０００mm、
厚さ０．４mmの大きさで鋼中成分が表１の鋼板３５であ
る冷間圧延板を作製し、小型光輝焼鈍炉にて焼鈍処理の
後に圧延機にてダルロールを用いて圧延した後の孔食発
生電位を示したものである。ダル圧延は、圧下率を変え
ることで、Ｒａを０．５１μｍと０．９５μｍのものを
作製した。光輝焼鈍は、１０５０℃で炉内の均熱帯での
滞在時間を３０ｓとした。焼鈍雰囲気ガスは、水素７５
容量％−窒素２５容量％で露点を−４５℃に調整したも
のを使用した。この試験では、光輝焼鈍後にダル圧延を
行うため、表１の実験に比べ焼鈍時間を長くし、皮膜中
のＡｌ，Ｎｂ，Ｔｉの量をできるだけ高めるように工夫
した。尚、孔食発生電位は、３５℃の３．５重量％Ｎａ
Ｃｌ水溶液（Ｎ₂脱気）で飽和カロメル電極基準で測定
した。皮膜組成の分析結果は、上述の方法と同一であ
り、分析結果は縦１００μｍ、横１００μｍでの平均値
である。

【００３７】表２は、ダル圧延に伴う光輝焼鈍皮膜の耐
銹性の変化について調べた結果である。この表に示した
通り、皮膜組成が本発明の範囲内であれば、ダル圧延を
経た鋼板であっても孔食発生電位は研磨仕上げよりも著
しく高くなり、耐銹性に優れていることが分かる。この
際、光輝焼鈍皮膜はダル圧延により一部が機械的に破壊
されている可能性もあるが、このような状況でも、光輝
焼鈍により皮膜組成を本発明の範囲に規制することによ
り優れた耐銹性を有する鋼板を得ることができる。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】

【００４４】

【表７】

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、安価で加工性と耐銹性
に優れた材料が要求される、建築建材、自動車モール
材、輸送用機器など屋外での使用に適したステンレス鋼
を提供することが可能であり、本発明は、工業上極めて
有用な効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】オージェ電子分光法とＡｒイオンスパッタリン
グを併用した表面分析のデータから皮膜／金属界面を決
定する手順と皮膜内での平均元素濃度を求める手順を示
す図。

【図２】皮膜中のＮｂおよびＡｌ量とサイクル腐食試験
での銹発生面積との関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田潮雄山口県光市大字島田3434番地新日本製鐵株式会社光製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にて、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０８％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｒ：１０％以上３５％以下、Ｎ：０．０８％以下、Ｎｂ：０．０５％以上２．０％以下、Ａｌ：０．００８％以上０．８０％以下を含有し、残部はＦｅと不可避不純物とからなる鋼板で
あって、その表面にＣ，ＯおよびＮを除いたカチオンの
みの割合で、皮膜内の平均濃度でＡｌが１５原子％以
上、Ｎｂが６原子％以上で残部が鋼中元素の酸化物から
なる光輝焼鈍による酸化皮膜を備えたことを特徴とする
耐銹性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
【請求項２】請求項１記載の鋼板組成に、さらに重量
％として、Ｃｕ：０．０５％以上１．０％以下、Ｎｉ：０．０５％以上５．０％以下、Ｍｏ：０．０５％以上５．０％以下のうち１種以上を含有し、その表面にＣ，ＯおよびＮを
除いたカチオンのみの割合で、皮膜内の平均濃度でＡｌ
が１５原子％以上、Ｎｂが６原子％以上で残部が鋼中元
素の酸化物からなる光輝焼鈍による酸化皮膜を備えたこ
とを特徴とする耐銹性と加工性に優れたフェライト系ス
テンレス鋼板。
【請求項３】請求項１あるいは２に記載の鋼板組成
に、さらに、重量％として、Ｔｉ：０．０５％以上２．０％以下を含有し、鋼板表面に、Ｃ，ＯおよびＮを除いたカチオ
ンのみの割合で、皮膜内の平均濃度でＡｌが１５原子％
以上、Ｎｂが６原子％以上でさらにＴｉを含み残部が鋼
中元素の酸化物からなる光輝焼鈍による酸化皮膜を備え
た耐銹性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼
板。
【請求項４】ダルロールでの圧延により表面粗度を算
術平均粗さ（Ｒａ）で０．３μｍ以上としたことを特徴
とする請求項１，２あるいは３の何れかに記載した耐銹
性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。