TWI555858B - Stainless steel cold rolled steel sheet material and its manufacturing method, and cold rolled steel sheet - Google Patents

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Masataka Yoshino
Mitsuyuki Fujisawa
Chikara Kami
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Description

不銹鋼冷軋鋼板用素材及其製造方法、暨冷軋鋼板
本發明係關於一種具有充分耐蝕性，且表面性狀、成形性及耐隆脊特性優異之不銹鋼冷軋鋼板用素材及其製造方法、暨冷軋鋼板。
肥粒鐵系不銹鋼(鋼板)由於經濟性及耐蝕性優異，故使用於建材、家電製品或者廚房器具等各種用途，其應用範圍於近年來進一步擴大。為了應用於該等用途，不僅要求耐蝕性，亦要求表面性狀優異，且可加工為既定形狀之充分成形性(伸長率較大)及耐隆脊特性優異。
肥粒鐵系不銹鋼之中，含有16~18質量%之Cr之SUS430由於上述特性與價格之平衡性優異，故作為通用鋼於較廣範圍使用。
SUS430之製造過程中，一般而言，進行藉由分批退火(箱退火)之熱軋板退火。分批退火為將熱軋線圈於箱型加熱爐內進行退火之方法，包括自加熱起至冷卻在內需要數日至1週左右之時間。因此，與目前作為鋼板之退火方法廣泛應用之連續退火相比，生產性明顯較低。又，亦有如下問題：箱退火中雖進行金屬組織之恢復，但再結晶未充分產生，被認為乃隆脊之要因之具有相同結晶方位之肥粒鐵相之集合體(肥粒鐵群落)易於殘存，耐隆脊特性 較差。
作為SUS430之熱軋板退火不宜採用連續退火之原因，可列舉於連續退火時退火效果易變得不充分。通常，SUS430之熱軋板退火係於肥粒鐵單相溫度區域之800℃左右下進行。若為分批退火，則於退火溫度下保持數小時以上，故再結晶或粒成長充分進行，可獲得所需之退火效果。另一方面，由於連續退火中退火溫度下之保持時間為較短數十秒至數分鐘，故於與分批退火相同之800℃左右下退火時，藉由再結晶或粒成長對熱軋組織之破壞未充分進行。於該情形時，被認為乃隆脊之要因之具有同一結晶方位之肥粒鐵相之集合體(肥粒鐵群落)易於殘存，耐隆脊特性大幅降低。
對於上述問題，專利文獻1中揭示有一種耐隆脊性優異之肥粒鐵系不銹鋼板之製造方法，其特徵在於：使以質量%計含有C：0.15%以下、Cr：13~25%之鋼之熱軋板於沃斯田鐵相與肥粒鐵相共存之930~990℃之溫度範圍中進行10分鐘以內之退火後，進行空氣冷卻或以較空氣冷卻更快之速度冷卻，製成含有麻田散鐵相之肥粒鐵相組織，將具有該組織之熱軋板以30%以上之軋縮率進行冷軋後退火。
關於專利文獻1所記載之製造方法，由於利用連續退火設備進行熱軋板退火，故相較於分批退火有如下優點：生產性優異，且藉由於含有硬質麻田散鐵相之情況下進行冷軋而可有效地破壞肥粒鐵群落，提高耐隆脊特性。然而，專利文獻1記載之製造方法存在將對熱軋退火板進行酸洗所得之板作為素材所獲得之冷軋鋼板之表面光澤明顯受損之問題。進而，利用專利文獻1記載之方法所製造之冷軋鋼板亦存在成形性較差之問題。
即，無法獲得具有充分耐蝕性且表面性狀、成形性及耐隆脊特性優異之SUS430系不銹鋼冷軋鋼板(冷軋鋼板素材)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特公昭47-1878號公報
本發明之目的在於解決該問題，並提供一種具有充分耐蝕性，且表面性狀、成形性及耐隆脊特性優異之SUS430系不銹鋼冷軋鋼板用素材及其製造方法、暨冷軋鋼板。
再者，本發明中，所謂充分耐蝕性，意指對表面經#600砂紙精研磨後將端面部密封之鋼板進行有8個循環之JIS H 8502所規定之鹽水噴霧循環試驗(將(鹽水噴霧(35℃，5質量%NaCL，噴霧2hr)→乾燥(60℃，相對濕度40%，4hr)→濕潤(50℃，相對濕度≧95%，2hr))作為1個循環之試驗)之情形時鋼板表面之生銹面積率(=生銹面積/鋼板總面積×100[%])為25%以下。
又，所謂表面性狀優異，意指依據JIS B0601-2001，垂直於軋壓方向所測得之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下。
又，所謂優異成形性，意指依據JIS Z2241之拉伸試驗中之斷裂伸長率(El)以於與軋壓方向呈直角方向上所採集之JIS 13B試驗片計為28%以上。
進而，所謂耐隆脊特性良好，意指利用#600砂紙研磨依據JIS Z2201所採集之JIS5號拉伸試驗片之單面，以單軸拉伸 賦予20%之預應變後，對表面依據JIS B 0601-2001測定拉伸試驗片之平行部中央之起伏，大起伏(隆脊高度)為2.5μm以下。
為了解決問題進行研究之結果，有以下見解。首先，本發明者等人對將含有麻田散鐵相之熱軋退火板酸洗後實施冷軋所得之鋼板之表面光澤減弱之原因進行了調查。其結果發現於酸洗時在鋼板表面晶界發生選擇溶解，因此冷軋鋼板之表面光澤減弱。
圖1係表示利用以下條件所製造之鋼板表面之掃描式電子顯微鏡(SEM)圖像之圖。對以質量%計含有C：0.015%、Si：0.15%、Mn：0.80%、P：0.030%、S：0.004%、Cr：16.2%、Ni：0.11%、Al：0.003%、N：0.014%且殘餘部分為Fe及不可避免之雜質的鋼進行熱軋，繼而，進行以900℃保持1分鐘(60秒)之熱軋板退火，繼而，以30℃/sec之速度冷卻，獲得熱軋退火板(下述實施例表2之No.27)。對所獲得之熱軋退火板進行噴珠處理，進而於溫度80℃且20質量%硫酸之溶液中浸漬60秒後，於包含15質量%硝酸及3質量%氟酸之溫度55℃之混合酸溶液中浸漬30秒，藉此進行除銹而獲得酸洗鋼板。對於所獲得之酸洗鋼板，使用SEM以加速電壓15kV之條件進行藉由反射電子圖像之表面觀察。
圖1中，(a)為發生選擇溶解之晶界，(b)為未發生選擇溶解之晶界。根據圖1，圖中存在之晶粒界之中，黑且粗之有對比度之晶界處發生選擇溶解。選擇溶解係發生了寬度0.1μm以上之溶解，即便實施冷軋亦以瑕疵之形式殘存於鋼板之表層部。進而，於軋壓中或軋壓後引起表層部之剝離。因該等瑕疵或表面剝離而減弱冷軋鋼板之光澤。
基於以上結果，針對防止上述現象之方法反覆研究。其結果可知：藉由精確地控制各種成分(尤其C及N)，進而精確地控制製造條件，將熱軋退火板之麻田散鐵相之體積分率設為5%以上，可防止酸洗後之肥粒鐵相晶界之選擇溶解。
繼而，本發明者等人針對提高延展性之方法進行研究。其結果發現：藉由精確地控制各種成分(尤其C及N)，進而將熱軋板退火後存在之麻田散鐵相之體積分率設為20%以下，可提高延展性。
本發明係基於以上見解而完成，並將以下作為主旨者。
[1]一種不銹鋼冷軋鋼板用素材，以質量%計，含有C：0.005~0.025%、Si：0.02~0.50%、Mn：0.55~1.0%、P：0.040%以下、S：0.01%以下、Cr：15.5~18.0%、Ni：0.01~1.0%、Al：0.001~0.10%、N：0.005~0.025%，殘餘部分包含Fe及不可避免之雜質，且，以體積分率計，具有包含5~20%之麻田散鐵相與殘餘部分為肥粒鐵相之金屬組織，進而，於鋼板表面露出之肥粒鐵相晶界之中，發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界之比率為晶界全長之20%以下。
[2]如上述[1]記載之不銹鋼冷軋鋼板用素材，其中，以質量%計，進而含有選自Cu：0.1~1.0%、Mo：0.1~0.5%、Co：0.01~0.5%中之1種或2種以上。
[3]如上述[1]或[2]記載之不銹鋼冷軋鋼板用素材，其中，以質量%計，進而含有選自V：0.01~0.10%、Ti：0.001~0.05%、Nb：0.001~0.05%、Ca：0.0002~0.0020%、Mg：0.0002~0.0050%、B：0.0002~0.0050%、REM：0.01~0.10%中之1種或2種以上。
[4]一種肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板，其係對上述[1]至[3]中任一項記載之不銹鋼冷軋鋼板用素材進行冷軋及退火而獲得。
[5]一種不銹鋼冷軋鋼板用素材之製造方法，其係上述[1]至[3]中任一項記載之不銹鋼冷軋鋼板用素材之製造方法，其為，對鋼坯實施熱軋，繼而於920~1100℃之溫度範圍進行保持5秒~15分鐘之熱軋板退火，繼而，以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻，進行酸洗。
再者，本說明書中，表示鋼之成分之“%”均為質量%。又，本發明中所謂發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界，意指因酸洗而發生寬度0.1μm以上之溶解之肥粒鐵晶界。
若使用本發明之不銹鋼冷軋用素材，則可獲得具有充分耐蝕性與優異表面性狀、進而成形性及耐隆脊特性優異之肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板，於產業上發揮顯著效果。
圖1係表示鋼板表面之掃描式電子顯微鏡圖像之圖。
以下，詳細地說明本發明。
本發明之不銹鋼冷軋鋼板用素材之特徵在於：以質量%計，含有C：0.005~0.025%、Si：0.02~0.50%、Mn：0.50~1.0%、P：0.040%以下、S：0.01%以下、Cr：15.5~18.0%、Ni：0.01~0.50%、Al：0.001~0.10%、N：0.005~0.025%，殘餘部分包含Fe及不可避免之雜質，且，以體積分率計，具有包含5~20%之麻田散鐵相 且殘餘部分為肥粒鐵相之金屬組織，進而，於鋼板表面露出之肥粒鐵相晶界之中，發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界之比率為晶界全長之20%以下。
本發明之不銹鋼冷軋鋼板用素材可藉由如下方式製造：實施熱軋，繼而於920~1100℃之溫度範圍進行保持5秒~15分鐘之熱軋板退火，繼而，以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻，進行酸洗。
對本發明之不銹鋼冷軋用素材較佳為進行軋縮率為50%以上之冷軋，繼而於800~950℃之溫度範圍進行保持5秒~15分鐘之冷軋板退火，藉此，可獲得具有充分耐蝕性，且表面性狀、成形性及耐隆脊特性優異之不銹鋼冷軋鋼板。
首先，針對本發明之技術內容詳細地說明。
本發明者等人針對於將含有麻田散鐵相之熱軋退火板酸洗時，肥粒鐵相晶界發生選擇溶解之原因進行研究。其結果發現選擇溶解之原因在於熱軋板退火後於肥粒鐵相晶界發生Cr濃度之局部降低。為了於熱軋板退火後產生麻田散鐵相，必須於成為肥粒鐵相與沃斯田鐵相之二相溫度區域之約880℃以上之高溫下實施熱軋板退火，且於該溫度區域內幾乎所有C、N於鋼中固熔。暫時固溶之C、N於退火後之冷卻中主要以Cr碳氮化物之形式於肥粒鐵相晶界析出，故有晶界附近之Cr濃度降低之情況。該Cr濃度之降低乃於酸洗時肥粒鐵相晶界發生選擇溶解之主要原因。由於該選擇溶解滲入至距離鋼板表層5μm以上之深度，即便實施冷軋亦不僅以瑕疵之形式殘存於表層部，且於軋壓中或者軋壓後引起表層部之剝離。照射至鋼板表面之光因該等瑕疵或表面剝離而發生漫反 射，冷軋鋼板之光澤減弱。
經研究之結果可知：於露出於鋼板表面之晶粒界(肥粒鐵相晶界)中，超過晶界全長之20%發生選擇溶解之情形時，冷軋鋼板之表面性狀惡化。另一方面，只要發生選擇溶解之晶界為全長之20%以下，則瑕疵彼此之間隔相對較寬，故軋壓中或軋壓後難以產生表層部剝離，因瑕疵所導致之漫反射亦減輕，故不會引起明顯之光澤減弱。因此，為了獲得良好之表面性狀，必須將發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界長度設為晶界全長之20%以下。為了獲得表面性狀更優異之冷軋鋼板，較佳為10%以下，更佳為5%以下。
根據以上，關於酸洗時之鋼板表面之晶界之選擇溶解，本發明之不銹鋼冷軋鋼板用素材中，將露出於鋼板表面之肥粒鐵相晶界中發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界之比率設為晶界全長之20%以下。再者，發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界之比率可利用下述實施例記載之方法測定，並求出。
其次，本發明者等人針對抑制肥粒鐵相晶界之選擇溶解之方法反覆研究。為了抑制肥粒鐵相晶界之Cr濃度降低，於熱軋板退火後必須減少肥粒鐵相晶界處之Cr碳氮化物之析出量，對此有效的是肥粒鐵相中C濃度、N濃度之減低。然而，即便單純減少鋼中之C、N之含量，於工業上可製煉之下限之C量、N量下，亦無法抑制Cr碳氮化物於肥粒鐵相晶界中之析出。另外，作為防止Cr碳氮化物之析出之方法，已知有添加Ti或Nb等穩定化元素而使鋼中之C、N以析出物之形式固定之方法。然而，由於Ti或Nb等元素抑制熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生，故無法獲得屬於本發明之特徵之一的藉由麻田散鐵相之產生所實現之耐隆脊性改 善效果，又，亦招致因使用昂貴金屬所引起之製造成本之上升。
因此，本發明者等人考慮利用C、N固溶極限大於肥粒鐵相之沃斯田鐵相作為防止選擇溶解之新方法。於熱軋板退火中產生沃斯田鐵相，使鋼中之C、N較多地固溶於沃斯田鐵相。熱軋板退火時產生之沃斯田鐵相藉由冷卻而變態為麻田散鐵相，成為C、N固定於麻田散鐵相中之狀態。其結果，肥粒鐵相中之C濃度、N濃度減低。經研究之結果可知：藉由以精確之平衡控制鋼成分與熱軋退火板之麻田散鐵相分率，可減少熱軋板退火時肥粒鐵相中之C量、N量，抑制熱軋板退火後之冷卻中肥粒鐵相晶界處發生之Cr碳氮化物之析出，減輕酸洗時之肥粒鐵相晶界之選擇溶解。
為了藉由上述方法防止Cr碳氮化物之晶界析出，重要的是C量、N量與麻田散鐵量(於高溫下為沃斯田鐵量)之平衡。首先，針對較佳之C量與N量進行說明。若C濃度與N濃度之任一者或兩者超過0.025%，即便藉由本發明之方法使C、N較多地固溶於麻田散鐵相，亦於肥粒鐵相中殘存較多之C、N，故無法抑制Cr碳氮化物之析出。另一方面，C、N具有促進沃斯田鐵相之產生之效果，故若使C與N濃度之任一者或兩者減少至未滿0.005%，則幾乎不產生麻田散鐵相，肥粒鐵相中之C濃度、N濃度反而上升，無法抑制Cr碳氮化物之析出。因此，必須將C含量及N含量分別設為0.005~0.025%之範圍。
其次，針對較佳之麻田散鐵量進行說明。反覆進行各種研究之結果可知：於將C量、N量控制為0.005~0.025%之範圍之情形時，抑制Cr碳氮化物之析出所需之麻田散鐵量為5%以上。若麻田散鐵量未滿5%，則熱軋板退火中固溶於沃斯田鐵相之C 量、N量不充分，故C、N較多地殘存於肥粒鐵相中，無法防止熱軋板退火之冷卻時之Cr碳氮化物之析出。另一方面，可知過剩之麻田散鐵相之產生使冷軋板之成形性降低之情況。若麻田散鐵量超過20%，即便其後實施冷軋及肥粒鐵單相溫度區域中之退火，麻田散鐵相亦分解，於所產生之肥粒鐵相部析出大量碳氮化物，阻礙粒成長，無法獲得優異伸長率。進而，熱軋退火板硬質化，軋壓負荷增加，製造效率降低。因此，麻田散鐵相之體積分率設為5~20%。較佳為5~15%之範圍。麻田散鐵相之體積分率取決於成分(尤其C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Cu)及熱軋板退火溫度。因此，為了獲得包含所需之體積分率之麻田散鐵相，而控制下述成分及熱軋板退火溫度。再者，麻田散鐵相之體積分率可利用下述實施例記載之方法測定。
如上述般，藉由以精確之平衡控制鋼成分(尤其C與N)及麻田散鐵相之體積分率，可利用生產性優異之連續退火法製造兼備優異表面性狀與成形性及耐隆脊特性之SUS430鋼板。
其次，針對本發明之不銹鋼冷軋鋼板用素材之成分組成進行說明。以下，只要無特別說明，則%意指質量%。
C：0.005~0.025%
C具有於熱軋板退火時促進沃斯田鐵相之產生，抑制酸洗時之肥粒鐵相晶界之選擇溶解之效果，故設為含有0.005%以上。然而，若C超過0.025%，即便採用本發明之方法，Cr碳化物亦析出，無法防止肥粒鐵相晶界之選擇溶解。因此，C量設為0.005%~0.025%之範圍。下限較佳為0.008%，進而較佳為0.010%。上限較佳為 0.020%，進而較佳為0.015%。
Si：0.02~0.50%
Si為於鋼熔製時作為去氧劑而作用之元素。為了獲得該效果，必須含有0.02%以上。然而，由於Si量抑制沃斯田鐵相之產生，故若含量超過0.50%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生變得不充分，無法獲得本發明之肥粒鐵相晶界之選擇溶解抑制效果。因此，Si量設為0.02~0.50%之範圍。較佳為0.10~0.35%之範圍。進而較佳為0.10~0.30%之範圍。
Mn：0.55~1.0%
Mn具有促進沃斯田鐵相之產生，抑制酸洗時之肥粒鐵相晶界之選擇溶解之效果。為了獲得該效果，必須含有0.55%以上。然而，若Mn量超過1.0%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生量過剩，冷軋退火板硬質化，成型性降低。又，MnS之產生量增加，耐蝕性降低。因此，Mn量設為0.55~1.0%之範圍。較佳為0.60~0.90%之範圍。進而較佳為0.75~0.85%之範圍。
P：0.040%以下
P為助長因晶界偏析所導致之晶界破壞之元素，故期望含量較低，將上限設為0.040%。較佳為0.030%以下。
S：0.01%以下
S為以MnS等硫化物系中介物之形式存在而降低延展性或耐 蝕性等之元素。尤其於含量超過0.01%之情形時，明顯產生該等不良影響。因此，期望S量極低，本發明中，將S量之上限設為0.01%。較佳為0.007%以下。進而較佳為0.005%以下。
Cr：15.5~18.0%
Cr為具有於鋼板表面形成鈍態皮膜而提高耐蝕性之效果之元素。為了獲得該效果，必須將Cr量設為15.5%以上。然而，由於Cr抑制沃斯田鐵相之產生，故若含量超過18.0%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生變得不充分，無法獲得本發明之肥粒鐵相晶界之選擇溶解抑制效果。因此，Cr量設為15.5~18.0%之範圍。較佳為16.0~18.0%之範圍。進而較佳為16.0~17.0%之範圍。
Ni：0.01~1.0%
Ni為提高耐蝕性之元素。又，具有促進沃斯田鐵相之產生，擴大於熱軋板退火時出現肥粒鐵相與沃斯田鐵相之二相溫度區域之效果。該等效果藉由含有0.01%以上而變得顯著。另一方面，若Ni含量超過1.0%，則加工性降低，故欠佳。因此，於含有Ni之情形時設為0.01~1.0%。較佳為0.05~0.60%之範圍。進而較佳為0.10~0.30%之範圍。
Al：0.001~0.10%
Al為與Si同樣地作為去氧劑而作用之元素。為了獲得該效果，必須含有0.001%以上。然而，由於Al抑制沃斯田鐵相之產生，故若含量超過0.10%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生變得不充 分，無法獲得本發明之肥粒鐵相晶界之選擇溶解抑制效果。又，Al2O3等Al系中介物增加，表面性狀易降低。因此，Al量設為0.001~0.10%之範圍。較佳為0.001~0.07%之範圍。進而較佳為0.001~0.05%之範圍。進而更佳為0.001~0.03%之範圍。
N：0.005~0.025%
N具有於熱軋板退火時促進沃斯田鐵相之產生，抑制酸洗時之肥粒鐵相晶界之選擇溶解之效果，故設為含有0.005%以上。然而，若N超過0.025%，則Cr氮化物析出，即便採用本發明之方法亦無法防止肥粒鐵相晶界之選擇溶解，故設為0.025%以下。因此，N量設為0.005%~0.025%之範圍。下限較佳為0.008%，進而較佳為0.010%。上限較佳為0.020%，進而較佳為0.015%。
殘餘部分為Fe及不可避免之雜質。
藉由以上之成分組成可獲得本發明之效果，進而可以提高製造性或材料特性為目的而含有以下元素。
選自Cu：0.1~1.0%、Mo：0.1~0.5%、Co：0.01~0.5%中之1種或2種以上
Cu：0.1~1.0%
Cu為提高耐蝕性之元素，尤其於要求較高耐蝕性之情形時含有較為有效。又，Cu具有促進沃斯田鐵相之產生，擴大於熱軋板退火時出現肥粒鐵相與沃斯田鐵相之二相溫度區域之效果。該等效果藉由含有0.1%以上而變得顯著。然而，若Cu含量超過1.0%，則有熱加工性降低之情況，故欠佳。因此，含有Cu之情形設為0.1 ~1.0%。較佳為0.2~0.8%之範圍。進而較佳為0.3~0.5%之範圍。
Mo：0.1~0.5%
Mo為提高耐蝕性之元素，尤其於要求較高耐蝕性之情形時含有較為有效。該效果藉由含有0.1%以上而變得顯著。然而，由於Mo抑制沃斯田鐵相之產生，故若含量超過0.5%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生變得不充分，無法獲得本發明之肥粒鐵相晶界之選擇溶解抑制效果。因此，含有Mo之情形設為0.1~0.5%。較佳為0.1~0.3%之範圍。
Co：0.01~0.5%
Co為提高韌性之元素。該效果藉由含有0.01%以上而獲得。另一方面，若含量超過0.5%，則使製造性降低。因此，含有Co之情形之含量設為0.01~0.5%之範圍。
選自V：0.01~0.10%、Ti：0.001~0.05%、Nb：0.001~0.05%、Ca：0.0002~0.0020%、Mg：0.0002~0.0050%、B：0.0002~0.0050%、REM：0.01~0.10%中之1種或2種以上
V：0.01~0.10%
V與鋼中之C及N化合，減少固溶C、固溶N。藉此，提高加工性。進而，控制熱軋板中之碳氮化物之析出行為，抑制起因於熱軋或退火之表面缺陷之產生，改善表面性狀。為了獲得該等效果，必須含有V量0.01%以上。然而，由於V抑制沃斯田鐵相之產生，故若含量超過0.10%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生變得不 充分，無法獲得本發明之肥粒鐵相晶界之選擇溶解抑制效果。因此，含有V之情形時設為0.01~0.10%之範圍。較佳為0.02~0.08%之範圍。
Ti：0.001~0.05%、Nb：0.001~0.05%
Ti及Nb與V同樣地，為與C及N之親和力較高之元素，於熱軋時以碳化物或氮化物之形式析出，減少母相中之固溶C、固溶N，提高加工性。為了獲得該等效果，必須含有0.001%以上之Ti、0.001%以上之Nb。然而，由於Ti及Nb抑制沃斯田鐵相之產生，故關於含量，若Ti超過0.05%、Nb超過0.05%，則於熱軋板退火時沃斯田鐵相之產生變得不充分，無法獲得本發明之肥粒鐵相晶界之選擇溶解抑制效果。又，因過剩之TiN或NbC之析出而無法獲得良好之表面性狀。因此，含有Ti之情形時設為0.001~0.05%之範圍，含有Nb之情形時設為0.001~0.05%之範圍。Ti量較佳為0.003~0.03%之範圍。進而較佳為0.005~0.015%之範圍。Nb量較佳為0.003~0.03%之範圍。進而較佳為0.005~0.015%之範圍。
Ca：0.0002~0.0020%
Ca為對防止因連續鑄造時易產生之Ti系中介物之晶化所導致之噴嘴之阻塞有效之成分。為了獲得該效果，必須含有0.0002%以上。然而，若Ca量超過0.0020%，則產生CaS，耐蝕性降低。因此，含有Ca之情形時設為0.0002~0.0020%之範圍。較佳為0.0005~0.0015%之範圍。進而較佳為0.0005~0.0010%之範圍。
Mg：0.0002~0.0050%
Mg為具有提高熱加工性之效果之元素。為了獲得該效果，必須含有0.0002%以上。然而，若Mg量超過0.0050%，則表面品質降低。因此，含有Mg之情形時設為0.0002~0.0050%之範圍。較佳為0.0005~0.0035%之範圍。進而較佳為0.0005~0.0020%之範圍。
B：0.0002~0.0050%
B為對防止低溫二次加工脆化有效之元素。為了獲得該效果，必須含有0.0002%以上。然而，若B量超過0.0050%，則熱加工性降低。因此，含有B之情形時設為0.0002~0.0050%之範圍。較佳為0.0005~0.0035%之範圍。進而較佳為0.0005~0.0020%之範圍。
REM：0.01~0.10%
REM(Rare Earth Metals，稀土金屬)為提高抗氧化性之元素，尤其具有抑制熔接部之氧化皮膜之形成，提高熔接部之耐蝕性之效果。為了獲得該效果，必須含有0.01%以上。然而，若含有超過0.10%，則降低冷軋退火時之酸洗性等製造性。又，由於REM為昂貴之元素，過量含有招致製造成本之增加，故欠佳。因此，含有REM之情形時設為0.01~0.10%之範圍。
其次，針對本發明之不銹鋼冷軋用素材之製造方法進行說明。
本發明之不銹鋼冷軋用素材係藉由對具有上述成分組成之鋼坯實施熱軋，繼而於920~1100℃之溫度範圍進行保持5 秒~15分鐘之熱軋板退火，繼而以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻，進行酸洗而獲得。
利用轉爐、電爐、真空熔解爐等公知之方法熔製包含上述成分組成之熔鋼，藉由連續鑄造法或造塊-分塊法製成鋼素材(鋼坯)。將此鋼坯以1100~1250℃加熱1~24小時，或者不進行加熱而於鑄造後直接熱軋製成熱軋板。
繼而，對熱軋板以成為肥粒鐵相與沃斯田鐵相之二相域溫度之920~1100℃實施5秒~15分鐘之熱軋板退火。
以920~1100℃進行5秒~15分鐘之熱軋板退火
熱軋板退火係於獲得本發明之金屬組織之方面極其重要之步驟。若熱軋板退火溫度未滿920℃，則不會產生充分之再結晶，且成為肥粒鐵單相域，故無法獲得藉由二相域退火所表現之本發明之效果。另一方面，若超過1100℃，則沃斯田鐵相之產生量減少，仍無法獲得本發明之效果。於退火時間未滿5秒之情形時，即便以既定之溫度退火，沃斯田鐵相之產生及肥粒鐵相之再結晶亦不會充分進行，故無法獲得既定之成形性。另一方面，若退火時間超過15分鐘，則生產性降低，故欠佳。因此，熱軋板退火係以920~1100℃於5秒~15分鐘之範圍進行。較佳之溫度範圍為940~1100℃，更佳之溫度範圍為960~1100℃。
其次，以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻。
以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻
為了防止肥粒鐵相晶界之選擇溶解，必須抑制熱軋板退火後冷卻中之肥粒鐵相晶界之Cr碳氮化物之析出。因此，只要加快碳氮化物之析出溫度區域中之冷卻速度，於充分產生Cr碳氮化物之析出前冷卻至較析出溫度區域更低溫即可。為了獲得該效果，以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻。較佳為15℃/sec以上，更佳為20℃/sec以上之範圍。再者，本發明中，所謂冷卻速度，意指1100~500℃之溫度範圍內之冷卻速度之平均。
其後，於視需要進行噴珠處理後，為了除銹而進行酸洗。於進行酸洗之情形時，例如可應用如下方法：於溫度50~100℃之10~30質量%硫酸之溶液中浸漬15秒以上後，於包含10~30質量%硝酸及1~10質量%氟酸之溫度30~80℃之混合酸溶液中浸漬10秒以上。再者，亦可藉由進行表面研削而除銹。
藉由以上，可獲得本發明之不銹鋼冷軋鋼板用素材。
其次，針對使用本發明之不銹鋼冷軋鋼板用素材而製造不銹鋼冷軋鋼板之較佳條件進行說明。
例如，對於由上述所獲得之不銹鋼冷軋鋼板用素材，進行軋縮率為50%以上之冷軋，繼而，於800~950℃之溫度範圍進行保持5秒~15分鐘之冷軋板退火，藉此製造肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板。視需要實施酸洗或表面研磨而製成製品。
就冷軋之成形性及形狀矯正之觀點而言，冷軋較佳為以50%以上之軋縮率進行。又，本發明中，可將冷軋-退火反覆進行2次以上，亦可藉由冷軋製成板厚200μm以下之不銹鋼箔。
冷軋板之冷軋板退火係於800~950℃之溫度範圍保持5秒~15分鐘。為了獲得良好之成形性，較佳為於800~950℃ 下進行。又，為了獲得更多光澤，亦可進行BA退火(輝面退火(bright annealing))。
再者，為了於冷軋後及加工後進而提高表面性狀，亦可實施研削或研磨等。
[實施例1]
以下，藉由實施例詳細地說明本發明。
利用50kg小型真空熔解爐熔製具有表1所示之成分組成之不銹鋼。將該等鋼塊於1150℃下加熱1h後，實施熱軋，製成4mm厚之熱軋板。其次，對於該等熱軋板，以表2記載之條件實施熱軋板退火及冷卻後，對表面進行噴珠處理及酸洗，獲得熱軋退火板(不銹鋼冷軋鋼板用素材)。再者，酸洗係於溫度80℃、20質量%硫酸之溶液中浸漬60秒鐘後，於包含15質量%硝酸及3質量%氟酸之溫度55℃之混合酸溶液中浸漬30秒。
自如此所獲得之熱軋退火板(不銹鋼冷軋鋼板用素材)採集試驗片，進行以下評價。
(1)肥粒鐵相晶界之選擇溶解
針對200μm×200μm之區域進行藉由SEM之表面觀察，評價肥粒鐵相晶界之選擇溶解之程度。將發生寬度0.1μm以上溶解之肥粒鐵相晶界識別為經選擇溶解之晶界，將寬度未滿0.1μm之晶界識別為未發生選擇溶解之晶界。其次，由對區域內存在之全部晶界長度之合計、及經選擇溶解之晶界長度之合計拍攝所得之組織照片進行測定。求出經選擇溶解之晶界長度於全晶界長度中所占之比率，若未滿10%，則為尤其優異之特性，設為合格(◎)，若為10% 以上且20%以下，則設為合格(○)，若超過20%，則設為不合格(×)。
(2)組織觀察
關於剖面組織觀察，係將與所採集之試驗片之軋壓方向平行之剖面埋入至樹脂內，進行鏡面研磨後，利用苦味酸鹽酸溶液進行腐蝕(蝕刻)，使用光學顯微鏡以倍率400倍對板厚中央部進行10視野拍攝。對於所獲得之組織照片，根據金屬組織學特徵識別‧分離麻田散鐵相與肥粒鐵相，使用圖像解析裝置測定麻田散鐵相之面積率，將10視野之平均值設為該熱軋退火板之麻田散鐵相之體積分率。
進而，對所獲得之熱軋退火板(不銹鋼冷軋鋼板用素材)進行冷軋並將板厚設為1.0mm，繼而，以表2記載之條件進行冷軋板退火後，藉由於水溫80℃、18質量%Na2SO4水溶液中於25C/dm2之條件下之電解酸洗，及於水溫50℃、10質量%HNO3水溶液中於30C/dm2之條件下之電解酸洗而進行除銹處理，獲得冷軋退火板(肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板)。針對所獲得之冷軋退火板(肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板)進行以下評價。
(3)成形性(延展性)之評價
自冷軋退火板(肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板)，於與軋壓方向呈直角方向上採集JIS 13B號拉伸試驗片，依據JIS Z2241進行拉伸試驗，測定斷裂伸長率，將斷裂伸長率為30%以上之情形設為尤其優異之特性，且合格(◎)，將斷裂伸長率未滿30%且為28%以上之情形設為合格(○)，將未滿28%之情形設為不合格(×)。
(4)表面品質評價
依據JIS B0601測定表面粗糙度。若算術平均粗糙度Ra為0.02μm以下，則為尤其優異之特性，設為合格(◎)，若超過0.02μm且為0.03μm以下，則設為合格(○)，若超過0.03μm，則設為不合格(×)。
(5)耐隆脊特性之評價
自冷軋退火板(肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板)，與軋壓方向平行地採集JIS5號拉伸試驗片，利用#600砂紙研磨試驗片之單面，以單軸拉伸方式賦予20%之預應變後，對表面依據JIS B 0601-2001測定拉伸試驗片之平行部中央之起伏，將最大起伏(隆脊高度)為2.5μm以下設為合格(○)，將超過2.5μm設為不合格(×)。
(6)耐蝕性之評價
自冷軋酸洗退火板採集60×100mm之試驗片，藉由#600砂紙對表面進行精研磨後製成端面部經密封之試驗片，供於JIS H 8502所規定之鹽水噴霧循環試驗。鹽水噴霧循環試驗係將鹽水噴霧(5質量%NaCl，35℃，噴霧2h)→乾燥(60℃，4h，相對濕度40%)→濕潤(50℃，2h，相對濕度≧95%)作為1個循環，進行8個循環。對實施了8個循環之鹽水噴霧循環試驗後之試驗片表面拍攝照片，藉由圖像解析而測定試驗片表面之生銹面積，由與試驗片總面積之比率算出生銹面積率((試驗片中之生銹面積/試驗片總面積)×100[%])。將生銹面積率為10%以下設為尤其優異之耐蝕性，且 合格(◎)，將超過10%且25%以下設為合格(○)，將超過25%設為不合格(×)。
將評價結果與製造條件一併示於表2。
根據表2，本發明例係斷裂伸長率、表面品質、耐隆脊特性及耐蝕性優異。
另一方面，成分組成超出本發明範圍之比較例(鋼記號BA-BH)，斷裂伸長率、表面品質、耐隆脊特性、耐蝕性之任一個以上之特性均較本發明例差。
具體而言，比較鋼BA及BB，C及N分別超出本發明範圍之下限值，故如表2之No.17及18所示，可知麻田散鐵相之體積分率較小，發生選擇溶解之晶界之比率變多，表面品質及耐隆脊特性較差。
又，比較鋼BC及BD，C及N分別超出本發明範圍之上限值，故如表2之No.19及20所示，可知麻田散鐵相之體積分率較大，發生選擇溶解之晶界之比率變多，斷裂伸長率及表面品質較差。
又，比較鋼BE，Si超出本發明範圍之上限值，故如表2之No.21所示，可知麻田散鐵相之體積分率變小，發生選擇溶解之晶界之比率變多，表面品質及耐隆脊特性較差。
又，比較鋼BF，Mn超出本發明範圍之上限值，故如表2之No.22所示，可知麻田散鐵相之體積分率變大，斷裂伸長率及耐蝕性較差。
又，比較鋼BG，Cr超出本發明範圍之下限值，故如表2之No.23所示，可知麻田散鐵相之體積分率變大，耐蝕性較差。
又，比較鋼BH，Cr超出本發明範圍之上限值，故如表2之No.24所示，可知麻田散鐵相之體積分率變小，發生選擇溶解之晶界之比率變多，表面品質及耐隆脊特性較差。
又，比較鋼BI，Mn超出本發明之下限值，且N超出本發明之上限值，故如表2之No.25所示，可知發生選擇溶解之晶界之比率變多，表面品質較差。
又，可知雖成分組成滿足本發明範圍，但熱軋板退火條件或冷卻條件超出本發明範圍之比較例(No.26~28)，表面品質或耐隆脊特性之任一個以上之特性較發明例差。
具體而言，可知表2之No.26，熱軋板退火之保持溫度及保持時間超出本發明範圍，故麻田散鐵相之體積分率變小，耐隆脊特性較差。
又，可知表2之No.27，熱軋板退火之保持溫度超出本發明範圍，故麻田散鐵相之體積分率變小，發生選擇溶解之晶界之比率變多，表面品質及耐隆脊特性較差。
又，可知表2之No.28，熱軋板退火後之冷卻速度超出本發明範圍，故發生選擇溶解之晶界之比率變多，表面品質較差。
根據以上，確認若使用本發明之不銹鋼冷軋用素材，則可容易地獲得具有充分耐蝕性，且表面性狀、成形性及耐隆脊特性優異之肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板。
(產業上之可利用性)
本發明所獲得之不銹鋼冷軋鋼板用素材，適合作為壓製成形品或要求較高表面美觀性之用途，例如廚房器具或餐具所適宜採用之SUS430系不銹鋼(肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板)之素材。

Claims (5)

  1. 一種不銹鋼冷軋鋼板用素材，以質量%計，含有C：0.005~0.025%、Si：0.02~0.50%、Mn：0.55~1.0%、P：0.040%以下、S：0.01%以下、Cr：15.5~18.0%、Ni：0.01~1.0%、Al：0.001~0.10%、N：0.005~0.025%，殘餘部分包含Fe及不可避免之雜質，且，以體積分率計，具有包含5~20%之麻田散鐵相與殘餘部分為肥粒鐵相之金屬組織，進而，於鋼板表面露出之肥粒鐵相晶界之中，發生選擇溶解之肥粒鐵相晶界之比率為晶界全長之20%以下。
  2. 如請求項1之不銹鋼冷軋鋼板用素材，其中，以質量%計，進而含有選自Cu：0.1~1.0%、Mo：0.1~0.5%、Co：0.01~0.5%中之1種或2種以上。
  3. 如請求項1或2之不銹鋼冷軋鋼板用素材，其中，以質量%計，進而含有選自V：0.01~0.10%、Ti：0.001~0.05%、Nb：0.001~0.05%、Ca：0.0002~0.0020%、Mg：0.0002~0.0050%、B：0.0002~0.0050%、REM：0.01~0.10%中之1種或2種以上。
  4. 一種肥粒鐵系不銹鋼冷軋鋼板，其係對請求項1至3中任一項之不銹鋼冷軋鋼板用素材進行冷軋及退火而獲得。
  5. 一種不銹鋼冷軋鋼板用素材之製造方法，其係請求項1至3中任一項之不銹鋼冷軋鋼板用素材之製造方法，其為，對鋼坯實施熱軋，繼而於920~1100℃之溫度範圍進行保持5秒~15分鐘之熱軋板退火，繼而以10℃/sec以上之冷卻速度於1100~500℃之溫度範圍冷卻，進行酸洗。
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