时效热处理后的强度增加小的铁素体系不锈钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及时效热处理后的强度增加小的铁素体系不锈钢板及其制造方法。特别 地，本发明涉及在一般像铁素体系不锈钢那样含有较多Cr的钢板中能够抑制因时效热处 理而导致的强度增加的铁素体系不锈钢板及其制造方法。
[0002] 本申请基于2013年3月14日在日本申请的特愿2013-52423号而主张优先权，将 其内容援引于此。
【背景技术】
[0003] 铁素体系不锈钢由于具有优异的耐蚀性，所以被用于厨房等许多用途中。在不锈 钢的情况下，钢中的C、N的存在状态与耐蚀性密切相关。即若在钢中C、N以固溶状态存在， 则有时在热处理时或焊接后的冷却过程中生成Cr碳氮化物，在其周围产生Cr缺乏层而耐 蚀性劣化，即产生所谓的"敏化"。为了抑制这样的敏化，采取以下对策：在不锈钢的制造中 极力减少C、N，且添加与Cr相比碳氮化物生成能力强的元素（Nb、Ti等）而减少晶内的固 溶C及固溶N。这样来制造在铁素体系不锈钢中极力减少了固溶C及固溶N的钢板。
[0004] 另一方面，已知在晶内的固溶C、N量残留的情况下，会对时效后的材质造成影响。 关于低碳钢，通过在赋予应变后在低温下实施热处理，有时会产生材料强度增加的烘烤硬 化现象（BH:Bake Hardening)。认为BH是由于以下原因产生的：残留在晶内的固溶C(N) 固附于在赋予应变时导入的位错，从而成为其后的位错迀移的障碍，因而变形所需的应力 增加，即材料强度增加。已知在晶内C量与因BH而导致的应力增加量（烘烤硬化量、BH 量）A 〇之间存在良好的相关性，开发了通过固溶C量的调整来控制BH量的技术（参照 非专利文献1)。
[0005] 关于含有Cr的钢种的BH，有非专利文献2那样的见解。在非专利文献2中 示出了下述内容：含有为了将C及N以碳氮化物的形式固定所需的充分的Ti的钢种 (18〇-0.19711-0.0028(：-0.0054~钢）在拉伸7.5%后、在200°(：下实施30分钟的时效后的 时效指数大至超过lOMPa。该结果显示了即使在不锈钢中添加了为了将C和N以析出物的 形式固定所需的充分的Ti的情况下也存在固溶C或N。
[0006] 如上述那样，作为铁素体系不锈钢薄钢板的敏化对策，采用极力减少C、N、且添加 与Cr相比碳氮化物生成能力强的元素（Nb、Ti等）来减少晶内的固溶C及固溶N的方法。 然而，如非专利文献2中显示的那样，即使在添加充分的Ti的情况下，有时也会残留固溶C 或N。
[0007] 其中，这样的铁素体系不锈钢薄钢板经常在冷乳、退火之后实施表皮光乳。这样的 钢板若在气温达到比较高温（~50°C左右）的环境中长时间保持后进行加工，则有时会产 生屈服点并产生皱褶状的花纹（拉伸应变），成为问题。所谓拉伸应变是在加工前（赋予应 变前）一部分位错已经被固溶C或固溶N固附（常温时效），在加工时因屈服点延伸而产生 的表面缺陷，存在使制品特性显著劣化的问题。并且，由于拉伸应变会损害外观的美观，用 于将其消除的研磨是必要的，所以抑制拉伸应变是重要的课题。
[0008] 即，由于在添加了 Ti、Nb等碳氮化物生成元素的高纯度铁素体系不锈钢薄钢板中 也残留固溶C或固溶N，有时会产生拉伸应变，所以通过严格规定冷乳后的薄钢板的保管方 法等来应对。
[0009]另一方面，作为在添加了 Sn的铁素体系不锈钢中通过详细规定热处理条件来提 高各种特性的方法，已知有专利文献1~3。
[0010] 专利文献1中示出了通过对精乳退火条件进行研究而得到兼具耐蚀性和加工性 的钢板的方法。专利文献2中公开了通过控制精乳退火时的露点、气氛而得到耐锈性优异 的钢板的方法。专利文献3中提出了通过规定热乳板退火及其后的冷却条件而得到耐氧化 性和高温强度优异的钢板的方法。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1:日本特开2009-174036号公报
[0014] 专利文献2:日本特开2010-159487号公报
[0015] 专利文献3:日本特开2012-172161号公报
[0016] 非专利文献
[0017] 非专利文献1:闪本笃树、武内孝一："住友金属"vol.41，No. 2(1989)pl95-206
[0018] 非专利文献2 :"高纯度Fe-Cr合金的诸性质"（日本铁钢协会特基研究会高纯度 Fe-Cr合金研究部会编（1995)p54-59)
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的课题
[0020] 就上述那样的【背景技术】的见解、以及专利文献1~3而言，难以抑制铁素体系不锈 钢板的拉伸应变，也没有记载暗示其的技术。
[0021] 因此，本发明的目的是提供通过控制钢的成分体系及制造方法的各条件而能够抑 制在高温下长时间保持时产生的拉伸应变的时效热处理后的强度增加小的不锈钢板及其 制造方法。
[0022] 用于解决课题的手段
[0023] 本发明人为了解决上述课题，调查了钢成分对时效后的拉伸应变的产生所造成的 影响。此时，在产生拉伸应变的情况下明确见到了屈服现象。因此，首先，调查了时效后的 强度（屈服强度）的上升量、即将BH量降低至何种程度能够抑制拉伸应变。
[0024] 制作在化学组成为16Cr-C钢中使C量在0. 0005 %~0. 020%中变化而得到的高 纯度铁素体系不锈钢的1. 〇_厚冷乳板，通过变更最终退火的热处理温度及时间，制作了 调整了金属组织（固溶C量）的样品。从这些样品中与乳制方向平行地采集拉伸试验片， 在应变为7. 5 %的预应变赋予拉伸变形后，在200°C下实施30分钟的热处理（时效热处理） 后再次拉伸，测定此时的屈服强度。此外使用再拉伸后的试验片调查是否见到拉伸应变。
[0025] 其结果是，判明在应变为7. 5%的预应变赋予拉伸变形后的应力〇 1 (N/mm2)与在 该拉伸变形后在200°C下实施30分钟的热处理后再次拉伸时的上屈服应力〇 2 (N/mm2)的 关系满足下述式（2)时不会见到拉伸应变。
[0026] 〇 2 - 〇 1 彡 8 (2)
[0027] 即，判明为了在时效热处理后防止拉伸应变的产生，只要使赋予上述的预应变后 进行时效热处理后的BH量、SP 〇 2-〇 1达到8(N/mm2)以下即可。
[0028] 接着，研究了用于降低BH量的成分体系（钢组成）及制造方法。已知一般BH量 与固溶C量存在相关性，固溶C量可以通过添加碳化物生成元素（Ti、Nb)而降低。因此，使 用 17Cr-0. 003C-0. 006N-0. 10Ti 钢（钢 A)及 17Cr-0. 003C-0. 006N-0. 19Nb 钢（钢 B)及在 这些钢A及钢B中分别添加了 0. 2 %的Sn的钢种（分别为钢C、钢D)，改变制造工艺来调查 BH量的变化。
[0029] 使用钢A~D，分别制作0. 8mm的冷乳板后，将退火温度设为900°C而进行精乳退 火，通过与上述同样的方法测定BH量。作为制造工艺，实施2种。工艺1设为在热乳后实 施热乳板退火的工艺，工艺2设为在热乳后没有实施退火的情况下进行冷乳的工艺。将钢 种、制造工艺与BH量的关系示于图1中。另外，图中的横轴上记载的"1"或"2"表示制造 工艺的"工艺1"或"工艺2"。
[0030] 关于钢A、钢B，在任一工艺中BH量均高达10N/mm2。另一方面，在钢C、钢D中在 需要热乳板退火的工艺1中能够将BH抑制到低于8N/mm2。
[0031] 进而，使用钢C调查了制造条件对BH量造成的影响，结果判明，BH量大大依赖于 热乳时的精乳条件和接着其进行的热乳板退火条件。
[0032] 基于通过以上的本发明人的调查得到的见解而作成的本发明的主旨如下。
[0033] (1) -种时效热处理后的强度增加小的铁素体系不锈钢板，其特征在于，具有下 述钢组成：以质量％计含有C :0. 020%以下、Si :0. 01~2. 0%、Mn :2. 0%以下、P :低于 0? 050%、S :低于0? 010%、Cr :10. 0 ~25. 0%、N :0? 020% 以下、Sn :0? 010 ~0? 50%，进而按 照满足下述（1)式的方式含有Ti :0. 60%以下、Nb :0. 60%以下、V :0. 60%以下、Zr :0. 60% 以下中的1种或2种以上，并且剩余部分实质上包含铁及不可避免的杂质，应变为7. 5%的 预应变赋予拉伸变形后的应力〇 1 (N/mm2)与在上述拉伸变形后在200°C下实施30分钟的 热处理后再次拉伸时的上屈服应力〇2(N/mm 2)满足下述（2)式的关系。
[0034] (Ti/48+V/51+Zr/91+Nb/93)/(C/12+N/14) ^1.0 (1)
[0035] 〇 2 - 〇 1 彡 8 (2)
[0036] 另外，上述（1)式中各元素名均表示其含量（质量％ )。此外，关于上述（1)式中 的不在钢中含有的元素