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CN114901848A - 铁素体系不锈钢钢材及耐蚀性构件 - Google Patents

铁素体系不锈钢钢材及耐蚀性构件 Download PDF

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CN114901848A CN202180007523.7A CN202180007523A CN114901848A CN 114901848 A CN114901848 A CN 114901848A CN 202180007523 A CN202180007523 A CN 202180007523A CN 114901848 A CN114901848 A CN 114901848A
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Abstract

一种耐蚀性优异的铁素体系不锈钢钢材，其具有下述组成：以质量为基准计包含C：0.001～0.100％、Si：5.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.0300％以下、Ni：低于2.00％、Cr：11.00～30.00％、Mo：6.00％以下、Cu：0.60％以下、N：0.050％以下、Al：3.500％以下、剩余部分由Fe及杂质构成。该铁素体系不锈钢钢材的表面的算术平均粗糙度Ra为0.10～3.00μm及60度镜面光泽Gs(60°)为10～100％。

Description

铁素体系不锈钢钢材及耐蚀性构件
技术领域
本发明涉及铁素体系不锈钢钢材及耐蚀性构件。
背景技术
不锈钢钢材由于耐蚀性等各种特性优异，因此被用于汽车用部件、建筑用部件、厨房用器具等广泛的用途中。
不锈钢钢材根据形状被分类为钢板、钢条、钢带、棒钢、钢管等。作为一般的不锈钢钢材的不锈钢钢板通过下述那样的工序来制造。通过对将不锈钢的原料熔化而得到的铁液进行连续铸造而制成板坯，将板坯进行热轧，可得到热轧钢板(厚板材)。此外，根据需要，通过将热轧钢板进行冷轧，可得到冷轧钢板(薄板材)。在这样的不锈钢钢材的制造中，由于在不锈钢钢材的表面形成氧化皮，因此通过酸洗来进行氧化皮的除去。以下，将形成于不锈钢钢材表面的氧化皮的除去称为“去氧化皮”。
然而，有可能仅通过酸洗无法将氧化皮充分除去。特别是，热轧由于加热温度高并且加热时间长，因此形成于不锈钢钢材表面的氧化皮由厚且稳定的氧化物构成，难以除去。
于是，在一般的去氧化皮工序中进行了下述方法：通过在利用氧化皮清除器或喷丸等实施机械性前处理而使氧化皮中引入裂纹之后，进行酸洗，从而容易将氧化皮除去(例如，专利文献1及2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-172077号公报
专利文献2：日本特开平2-145785号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述的去氧化皮工序中，由于在机械性前处理中形成的表面的凹凸和由酸洗产生的表面的粗糙，使得不锈钢钢材的表面变白而丧失光泽，图案设计性降低。特别是，铁素体系不锈钢钢材由于形成于表面的氧化皮厚，因此在机械性前处理中难以引入裂纹，也容易产生酸洗不均。此外，在Si或Al的含量多的不锈钢钢材的情况下，由于形成于氧化皮与不锈钢钢材的界面处的包含SiO2、Al2O3的内部氧化层是化学稳定的，因此变得更加难以将氧化皮除去。
另一方面，为了确保不锈钢钢材的图案设计性，还考虑在上述的去氧化皮工序之后将表面进行研磨，但如果将表面研磨至变得平滑，则有可能磨削量变多从而成品率降低、并且在研磨痕中残存磨削油(冷却油)、研磨屑从而耐蚀性降低。
本发明是为了解决上述那样的问题而进行的，目的是提供具有平滑且有光泽的表面、耐蚀性优异的铁素体系不锈钢钢材及使用了它的耐蚀性构件。
用于解决课题的手段
本发明的发明者们为了解决上述那样的问题而进行了深入研究，结果得到下述认知：通过控制铁素体系不锈钢钢材的组成，并且采用使用了激光的去氧化皮工序及之后的利用酸洗的去氧化皮工序，从而可在不使耐蚀性降低的情况下提高表面的平滑性及光泽性。基于该认知来制作各种铁素体系不锈钢钢材并进行了研究，结果发现：具有规定的组成、并且表面的算术平均粗糙度Ra及60度镜面光泽Gs(60°)处于规定的范围内的铁素体系不锈钢钢材可解决上述的课题，从而完成了本发明。
即，本发明为一种耐蚀性优异的铁素体系不锈钢钢材，其具有下述组成：以质量为基准计包含C：0.001～0.100％、Si：5.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.0300％以下、Ni：低于2.00％、Cr：11.00～30.00％、Mo：6.00％以下、Cu：0.60％以下、N：0.050％以下、Al：3.500％以下、剩余部分由Fe及杂质构成，
表面的算术平均粗糙度Ra为0.10～3.00μm及60度镜面光泽Gs(60°)为10～100％。
此外，本发明为一种耐蚀性构件，其包含上述的铁素体系不锈钢钢材。
发明效果
根据本发明，能够提供具有平滑且有光泽的表面、耐蚀性优异的铁素体系不锈钢钢材及使用了它的耐蚀性构件。
附图说明
图1是实施激光去氧化皮工序及酸洗去氧化皮工序而制造的不锈钢钢板的表面的SEM照片。
图2是在进行利用喷丸处理的前处理之后进行酸洗去氧化皮工序而制造的不锈钢钢板的表面的激光显微镜照片。
图3是在进行利用喷丸处理的前处理之后进行酸洗去氧化皮工序、接着进行带式研磨而制造的不锈钢钢板的表面的激光显微镜照片。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行具体说明。应该理解为：本发明并不限于以下的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的普通知识，对以下的实施方式适当加以变更、改良等而得到的方式也纳入本发明的范围内。
需要说明的是，本说明书中关于成分的“％”表述只要没有特别说明，则是指“质量％”。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材具有下述组成：包含C：0.001～0.100％、Si：5.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.0300％以下、Ni：低于2.00％、Cr：11.00～30.00％、Mo：6.00％以下、Cu：0.60％以下、N：0.050％以下、Al：3.500％以下、剩余部分由Fe及杂质构成。
其中，本说明书中所谓“不锈钢钢材”是指由不锈钢形成的材料，其材型没有特别限定。作为材型的例子，可列举出板状(包含带状)、棒状、管状等。此外，截面形状也可以为T型、I型等各种型钢。此外，所谓“杂质”是指在工业上制造不锈钢钢材时，通过矿石、废料等原料、制造工序的各种要因而混入的成分，是在不对本发明造成不良影响的范围内被容许的成分。例如，不锈钢钢材也可以含有0.02％以下的О作为杂质。此外，也可以含有合计为0.1％以下的REM(稀土类元素)。
此外，本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材可以进一步包含选自Ti：0.001～0.500％、Nb：0.001～1.000％、V：0.001～1.000％、W：0.001～1.000％、Zr：0.001～1.000％、Co：0.001～1.200％中的1种以上。
进而，本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材可以进一步包含选自Ca：0.0001～0.0100％、B：0.0001～0.0080％、Sn：0.001～0.500％中的1种以上。
以下，对各成分进行详细说明。
<C：0.001～0.100％>
C的含量如果过多，则不仅变得硬质从而加工性下降，而且在受到焊接等的热影响时产生敏化，铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性降低。因此，C的含量的上限值被控制为0.100％、优选为0.060％、更优选为0.040％、进一步优选为0.020％。另一方面，C的含量如果过少，则会造成加工性的劣化、精炼成本的上升。因此，C的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.002％、更优选为0.005％、进一步优选为0.010％。
<Si：5.00％以下>
Si的含量如果过多，则发生硬质化从而铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，Si的含量的上限值被控制为5.00％。
特别是，在Si及Al的含量少(Si+2Al低于1.20％)的铁素体系不锈钢钢材的情况下，Si的含量的上限值优选为1.00％，更优选为0.80％，进一步优选为0.70％，最优选为0.60％。另一方面，Si的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.05％，进一步优选为0.10％。
此外，在Si及Al的含量多(Si+2Al为1.20％以上)的铁素体系不锈钢钢材的情况下，Si的含量的上限值优选为4.00％，更优选为3.00％，进一步优选为2.50％。另一方面，Si的含量的下限值没有特别限定，但从确保铁素体系不锈钢钢材的耐热性的观点出发，优选为0.20％，更优选为0.40％，进一步优选为1.00％，最优选为1.50％。
<Mn：2.00％以下>
Mn是提高铁素体系不锈钢钢材的耐热性的元素。但是，如果Mn的含量过多，则铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性降低。此外，Mn由于是奥氏体相(γ相)形成元素，因此在高温下生成γ相(室温下为马氏体相)，铁素体系不锈钢钢材的加工性也降低。因此，Mn的含量的上限值被控制为2.00％、优选为1.50％、更优选为1.20％、进一步优选为1.00％。另一方面，Mn的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.05％，进一步优选为0.10％。
<P：0.050％以下>
P的含量如果过多，则铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性、加工性降低。因此，P的含量的上限值被控制为0.050％、优选为0.035％、更优选为0.030％、进一步优选为0.020％。另一方面，P的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.001％，更优选为0.002％，进一步优选为0.003％，还进一步优选为0.005％，最优选为0.010％。
<S：0.0300％以下>
S的含量如果过多，则热加工性下降从而铁素体系不锈钢钢材的制造性降低，并且对耐蚀性也造成不良影响。因此，S的含量的上限值被控制为0.0300％、优选为0.0100％、更优选为0.0050％、进一步优选为0.0010％。另一方面，S的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.0001％，更优选为0.0002％，进一步优选为0.0003％。
<Ni：低于2.00％>
Ni是提高铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性的元素。但是，Ni与Mn同样地为奥氏体相(γ相)形成元素，因此如果其含量过多，则在高温下生成γ相(室温下为马氏体相)，铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。此外，Ni由于为高价的元素，因此还会造成制造成本的上升。因此，Ni的含量被控制为低于2.00％、优选为1.00％以下、更优选为0.70％以下、进一步优选为0.50％以下、最优选为0.35％以下。另一方面，Ni的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.03％，进一步优选为0.05％。
<Cr：11.00～30.00％>
Cr的含量如果过多，则导致精炼成本的上升，而且通过固溶强化而发生硬质化，铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，Cr的含量的上限值被控制为30.00％、优选为24.00％、更优选为22.00％、进一步优选为18.00％。另一方面，Cr的含量如果过少，则无法充分得到耐蚀性。因此，Cr的含量的下限值被控制为11.00％、优选为13.00％、更优选为14.00％、进一步优选为15.00％。
<Mo：6.00％以下>
Mo是改善铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性的元素。Mo由于为高价，因此如果Mo的含量过多，则会造成制造成本的上升。因此，Mo的含量的上限值被控制为6.00％、优选为5.00％、更优选为3.00％、进一步优选为2.00％、最优选为1.00％。另一方面，Mo的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.03％，进一步优选为0.05％，还进一步优选为0.10％，特别优选为0.50％，最优选为1.00％。
<Cu：0.60％以下>
Cu是改善铁素体系不锈钢钢材的加工性的元素。Cu的含量如果过多，则铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性降低，并且在铸造时形成低熔点相而导致热加工性的降低。因此，Cu的含量的上限值被控制为0.60％、优选为0.40％、更优选为0.20％、进一步优选为0.10％。另一方面，Cu的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.02％，进一步优选为0.03％，最优选为0.04％。
<N：0.050％以下>
N是改善耐蚀性的元素。N的含量如果过多，则发生硬质化从而铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，N的含量的上限值被控制为0.050％、优选为0.040％、更优选为0.030％、进一步优选为0.020％。另一方面，N的含量的下限值没有特别限定，但优选被控制为0.001％、优选为0.005％、更优选为0.010％。
<Al：3.500％以下>
Al是为了在精炼工序中脱氧而根据需要添加、改善耐蚀性及耐热性的元素。Al的含量如果过多，则夹杂物的生成量增加而使品质降低。因此，Al的含量的上限值被控制为3.500％。
特别是，在Si及Al的含量少(Si+2Al低于1.20％)的铁素体系不锈钢钢材的情况下，Al的含量的上限值优选为0.400％，更优选为0.100％，更优选为0.050％。另一方面，Al的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.001％，更优选为0.005％。
此外，在Si及Al的含量多(Si+2Al为1.20％以上)的铁素体系不锈钢钢材的情况下，Al的含量的上限值优选为3.000％，更优选为2.000％，进一步优选为1.500％。另一方面，Al的含量的下限值没有特别限定，但优选为0.001％，更优选为0.010％，进一步优选为0.100％。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材在以Si及Al的含量少的钢材作为对象的情况下，Si+2Al(各元素符号表示各元素的含量)低于1.20％，优选为1.10％以下，更优选为1.00％以下，进一步优选为0.90％以下。此外，Si+2Al的下限值没有特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.05％，进一步优选为0.10％。
此外，本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材在以Si及Al的含量多的钢材作为对象的情况下，Si+2Al(各元素符号表示各元素的含量)为1.20％以上，优选为1.30％以上，更优选为1.50％以上，进一步优选为2.00％以上。此外，Si+2Al的上限值没有特别限定，但优选为10.00％，更优选为8.00％，进一步优选为7.00％。
<Ti：0.001～0.500％>
Ti是与C、N结合来提高耐蚀性及耐晶界腐蚀性的元素，根据需要而被添加。从得到由Ti带来的效果的观点出发，Ti的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.005％。另一方面，Ti的含量如果过多，则成为表面瑕疵的原因而导致品质降低，并且铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，Ti的含量的上限值被控制为0.500％、优选为0.300％、更优选为0.100％。
<Nb：0.001～1.000％>
Nb与Ti同样地是与C、N结合来提高耐蚀性及耐晶界腐蚀性的元素，根据需要而被添加。从得到由Nb带来的效果的观点出发，Nb的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.004％、更优选为0.010％。另一方面，Nb的含量如果过多，则铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，Nb的含量的上限值被控制为1.000％、优选为0.600％、更优选为0.060％。
<V：0.001～1.000％>
V是提高耐蚀性的元素，根据需要而被添加。从得到由V带来的效果的观点出发，V的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.010％。另一方面，V的含量如果过多，则铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，V的含量的上限值被控制为1.000％、优选为0.200％。
<W：0.001～1.000％>
W是提高高温强度及耐蚀性的元素，根据需要而被添加。从得到由W带来的效果的观点出发，W的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.010％。另一方面，W的含量如果过多，则发生硬质化从而加工性降低，并且表面瑕疵增加从而铁素体系不锈钢钢材的表面品质降低。因此，W的含量的上限值被控制为1.000％、优选为0.300％。
<Zr：0.001～1.000％>
Zr是与C、N结合来提高耐氧化性及耐晶界腐蚀性的元素，根据需要而被添加。从得到由Zr带来的效果的观点出发，Zr的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.010％。另一方面，Zr的含量如果过多，则铁素体系不锈钢钢材的加工性降低。因此，Zr的含量的上限值被控制为1.000％、优选为0.200％、更优选为0.050％。
<Co：0.001～1.200％>
Co是提高耐热性的元素，根据需要而被添加。从得到由Co带来的效果的观点出发，Co的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.010％。另一方面，Co由于为高价，因此如果Co的含量过多，则会造成制造成本的上升。因此，Co的含量的上限值被控制为1.200％、优选为0.400％。
<Ca：0.0001～0.0100％>
Ca是形成硫化物而降低S的不良影响的元素，根据需要而被添加。从得到由Ca带来的效果的观点出发，Ca的含量的下限值被控制为0.0001％、优选为0.0003％。另一方面，Ca的含量如果过多，则夹杂物的生成量增加而使品质降低。因此，Ca的含量的上限值被控制为0.0100％、优选为0.0050％。
<B：0.0001～0.0080％>
B是提高热加工性的元素，根据需要而被添加。从得到由B带来的效果的观点出发，B的含量的下限值被控制为0.0001％、优选为0.0003％、更优选为0.0005％。另一方面，B的含量如果过多，则铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性降低。因此，B的含量的上限值被控制为0.0080％、优选为0.0040％、更优选为0.0025％。
<Sn：0.001～0.500％>
Sn是提高耐蚀性及高温强度的元素，根据需要而被添加。从得到由Sn带来的效果的观点出发，Sn的含量的下限值被控制为0.001％、优选为0.002％。另一方面，Sn的含量如果过多，则形成低熔点相从而铁素体系不锈钢钢材的热加工性降低。因此，Sn的含量的上限值被控制为0.500％、优选为0.100％、更优选为0.050％。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材的表面的算术平均粗糙度Ra为0.10～3.00μm，优选为0.50～2.00μm，更优选为1.00～1.90μm。通过将表面的算术平均粗糙度Ra控制在这样的范围内，能够确保铁素体系不锈钢钢材的平滑性。
其中，本说明书中所谓“算术平均粗糙度Ra”是指依据JIS B0601：2013而测定的算术平均粗糙度Ra。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材的表面的60度镜面光泽Gs(60°)为10～100％，优选为13～70％，更优选为15～65％。通过将表面的60度镜面光泽Gs(60°)控制在这样的范围内，能够确保铁素体系不锈钢钢材的光泽性。
其中，本说明书中所谓“60度镜面光泽Gs(60°)”是指依据JIS Z8741：1997而测定的60度镜面光泽Gs(60°)。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材的耐蚀性优异。其中，本说明书中所谓“耐蚀性优异”是指在盐干湿重复试验(CCT)中将盐水喷雾、干燥及湿润作为1个循环而进行了10个循环时生锈面积率为1％以下。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材优选表面满足以下的(1)及(2)。
(1)均方根倾斜RΔq为35°以下，优选为30°以下，更优选为25°以下。通过将表面的均方根倾斜RΔq控制在这样的范围内，能够提高铁素体系不锈钢钢材的光泽。此外，均方根倾斜RΔq的下限值例如为3°。
其中，本说明书中所谓“均方根倾斜RΔq”是指依据JIS B0601：2013而测定的均方根倾斜RΔq。
(2)色度指数b*为7.00以下，优选为6.00以下，更优选为5.00以下。已知：色度指数b*是表示L*a*b*色空间中的从蓝到黄的色调的色度指数，在通过研磨或电解等而在表面形成有烧灼(氧化物)的情况下不锈钢钢材变成带黄色的配色。通过将色度指数b*控制在上述那样的范围内，能够得到具有不存在成为腐蚀的起点的氧化物的良好的耐蚀性的铁素体系不锈钢钢材。此外，色度指数b*的下限值例如为2.00。
其中，本说明书中所谓“色度指数b*”是指依据JIS Z8781-6：2017而测定的CIEDE2000色差式中使用的CIE-L*a*b*色空间中的色度指数b*。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材也可以表面进一步满足以下的(3)。
(3)纹理(texture)的长宽比Str为0.50以上，优选为0.60以上，更优选为0.70以上。通过将纹理的长宽比Str控制在这样的范围内，能够得到具有无痕纹花纹的良好的外观的铁素体系不锈钢钢材。需要说明的是，纹理的长宽比Str的上限值根据其定义成为1，但例如为0.95左右。
其中，本说明书中所谓“纹理的长宽比Str”是指依据JIS B0681-2：2018而测定的纹理的长宽比Str。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材的厚度(板厚)没有特别限定，但优选为3mm以上。
本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材除了将具有上述的组成的不锈钢进行熔炼来使用、并且作为去氧化皮工序采用使用了激光的去氧化皮(以下，称为“激光去氧化皮”)工序及利用酸洗的去氧化皮(以下，称为“酸洗去氧化皮”)工序以外，可以通过使用在该技术领域中公知的方法来制造。具体而言，将具有上述的组成的不锈钢进行熔炼，通过锻造或铸造来制造钢坯。之后，将钢坯进行热轧、接着实施激光去氧化皮工序、接着实施酸洗去氧化皮工序即可。需要说明的是，也可以在激光去氧化皮工序之前，适当实施退火。
激光去氧化皮工序是下述工序：通过对形成于铁素体系不锈钢钢材的表面的氧化皮照射激光，从而使氧化皮蒸散而除去。
激光去氧化皮工序的各种条件只要根据所使用的装置来考虑以下的事项并进行调整即可。
(激光的种类)
如果是连续波激光，则热量输入过大而容易引起母材(铁素体系不锈钢钢材)的熔化，因此优选脉冲激光。
(波长)
一般而言，物质对于光的反射率具有波长依赖性，如果选择反射率低的波长，则热量输入变大，变得容易产生蒸散。因此，通过选择母材的反射率高、氧化物的反射率低的波长，能够将氧化皮选择性地蒸散除去。
(脉冲宽度)
如果脉冲宽度短，则在利用激光的热量输入被传递至周围之前产生烧蚀，因此烧蚀阈值变小。但是，脉冲宽度主要由振荡器的性能决定，能够以短的脉冲宽度来振荡的装置是昂贵的，因此优选在激光去氧化皮设备的规格范围内选择短的脉冲宽度。
(振荡频率)
脉冲宽度越短则振荡频率变得越高，振荡频率越高则越能够减小进行扫描时的脉冲间的空隙，因此优选在激光去氧化皮设备的规格范围内选择高的振荡频率。
(扫描频率)
扫描频率越高则生产线的处理速度变得越快，但如果过于提高则产生脉冲间的空隙从而去氧化皮率降低。因此，优选在可维持去氧化皮率的范围内提高扫描频率。
(激光的光束直径)
激光的光束直径越大，则照射范围、即通过一次脉冲能够进行去氧化皮的范围变得越广，去氧化皮效率变得越好，但一次脉冲的能量密度(通量)变得越低。优选在维持能够将氧化皮蒸散除去的通量的范围内增大光束直径。
(通量)
通过照射具有超过构成氧化皮的氧化物的烧蚀阈值的通量的激光，能够将氧化皮蒸散除去，但如果过于提高通量，则不仅氧化皮被蒸散除去，母材也会被蒸散除去，因此母材损伤变大。因此，考虑去氧化皮率和母材损伤来调整通量即可。
酸洗去氧化皮工序是下述工序：通过将进行了激光去氧化皮工序的铁素体系不锈钢钢材浸渍于酸洗浴中，从而将于激光去氧化皮工序中未完全除去的氧化皮洗掉。作为酸洗浴中使用的酸洗液，没有特别限定，可以使用包含硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、氢氟酸(HF)、氯化铁(FeCl3)等成分中的1种以上的溶液。典型的酸洗液为硝酸与氢氟酸的混合液。
这里，作为表示表面状态的不同的参考，将下述不锈钢钢板的表面的SEM照片或激光显微镜照片分别示于图1、图2及图3中：(1)实施激光去氧化皮工序及酸洗去氧化皮工序而制造的不锈钢钢板的表面、(2)在进行了利用喷丸处理的前处理之后进行酸洗去氧化皮工序而制造的不锈钢钢板的表面、及(3)在进行了利用喷丸处理的前处理之后进行酸洗去氧化皮工序、接着进行带式研磨而制造的不锈钢钢板的表面。
图1是上述(1)的表面的(a)100倍及(b)1000倍的SEM照片。如图1中所示的那样，该不锈钢钢板虽然在表面观察到由脉冲激光产生的脉冲痕，但具有平滑部多的表面结构。因此，变得能够将表面粗糙度参数(算术平均粗糙度Ra等)、60度镜面光泽Gs(60°)等控制在上述的范围内。
图2是上述(2)的表面的激光显微镜照片(50倍)。如图2中所示的那样，该不锈钢钢板具有混杂有由喷丸处理产生的打击痕及由酸洗产生的溶解痕那样的粗糙的表面结构。因此，存在下述倾向：算术平均粗糙度Ra、均方根倾斜RΔq变大，此外60度镜面光泽Gs(60°)变小。
图3是上述(3)的表面的激光显微镜照片(50倍)。如图3中所示的那样，该不锈钢钢板具有具备由带式研磨产生的痕纹花纹的表面结构。因此，存在纹理的长宽比Str变小的倾向。
具有上述的特征的本发明的实施方式的铁素体系不锈钢钢材由于耐蚀性优异，因此可以作为耐蚀性构件来使用。特别是，该铁素体系不锈钢钢材由于具有平滑且有光泽的表面，图案设计性优异，因此适宜用于要求图案设计性的耐蚀性构件。
实施例
以下，列举出实施例对本发明的内容进行详细说明，但本发明不受它们的限定性解释。
将具有表1中所示的钢种A～J的组成(剩余部分为Fe及杂质)的不锈钢30kg通过真空熔化进行熔炼，锻造成厚度为30mm的钢坯之后，在1230℃下加热2小时，热轧成厚度为3mm而得到热轧钢板(铁素体系不锈钢钢板)。热轧钢板通过切削加工而切成50mm(轧制方向)×50mm(宽度方向)，用于以下的各实施例及各比较例。
[表1]
Figure BDA0003709283440000131
(实施例1)
对于具有钢种A的组成的热轧钢板，依次实施了激光去氧化皮工序及酸洗去氧化皮工序。
激光去氧化皮工序使用市售的装置(株式会社IHI检查计测制LaserClear50A)来进行。将热轧钢板设置于该装置的可动平台上，沿着轧制方向以0.2m/分钟使其移动，与此同时从热轧钢板的上方沿板宽方向以一定速度进行扫描而照射了1次脉冲激光。每一次的扫描宽度设定为25mm。脉冲激光的照射条件设定为如下所述。
波长：1085nm
脉冲宽度：100ns
振荡频率：120kHz
扫描频率：100Hz
激光的光束直径：90μm
通量：6J/cm2
酸洗去氧化皮通过下述方式进行：将包含氢氟酸30g/L及硝酸60g/L的氢氟酸硝酸水溶液在恒温槽中保持在60℃，使热轧钢板浸渍90秒之后，立即用流水进行水洗并使其自然干燥。
(实施例2～5)
除了使用具有表2中所示的钢种的组成的热轧钢板、及将激光去氧化皮工序中的脉冲激光的通量设定为7J/cm2以外，与实施例1相同地操作。
(实施例6)
除了下述事项以外，与实施例1相同地操作：使用具有钢种F的组成的热轧钢板；以及通过将包含氢氟酸45g/L及硝酸145g/L的氢氟酸硝酸水溶液在恒温槽中保持在50℃，使热轧钢板浸渍230秒之后，立即用流水进行水洗并使其自然干燥来进行酸洗去氧化皮。
(实施例7～10)
除了使用具有表2中所示的钢种的组成的热轧钢板、及将激光去氧化皮工序中的脉冲激光的通量设定为7J/cm2以外，与实施例6相同地操作。
(比较例1)
对于具有钢种A的组成的热轧钢板，在进行利用氧化皮清除器而进行的弯曲半径为50mm的弯曲及弯曲复原处理、以及利用使用了钢丸(SB-5)的喷丸处理而进行的前处理之后，实施酸洗去氧化皮工序。
酸洗去氧化皮工序如下那样操作来实施。首先，将包含氢氟酸50g/L及硝酸150g/L的氢氟酸硝酸水溶液在恒温槽中保持在50℃，使热轧钢板浸渍240秒之后，立即用流水进行水洗并使其自然干燥。接着，将包含氢氟酸30g/L及硝酸60g/L的氢氟酸硝酸水溶液在恒温槽中保持在60℃，使热轧钢板浸渍90秒之后，立即用流水进行水洗并使其自然干燥。
(比较例2)
对于比较例1中得到的酸洗去氧化皮工序后的热轧钢板，进行使用了SiC研磨纸(粒度号#400)及水溶性磨削油的带式研磨。磨削深度设定为距离表面为20μm的深度。
(比较例3)
除了使用具有钢种F的组成的热轧钢板以外，与比较例1相同地操作。
(比较例4)
对于比较例3中得到的酸洗去氧化皮工序后的热轧钢板，进行使用了SiC研磨纸(粒度号#400)及水溶性磨削油的带式研磨。磨削深度设定为距离表面为20μm的深度。
对于上述的实施例及比较例中得到的热轧钢板进行了以下的评价。
(表面粗糙度测定)
对于实施了去氧化皮工序的上述的热轧钢板的表面，依据JIS B0601：2013，使用接触式的表面粗糙度计(株式会社东京精密制SURFCOM2800)来测定算术平均粗糙度Ra及均方根倾斜RΔq。在算术平均粗糙度Ra的测定中，将基准长度设定为4mm。
同样地，对于实施了去氧化皮工序的上述的热轧钢板的表面，依据JIS B0681-2：2018，使用3D测定激光显微镜(Olympus株式会社制LEXT OLS4100)来测定纹理的长宽比Str。测定时的观察倍率设定为50倍，测定范围设定为3mm×3mm。
算术平均粗糙度Ra、均方根倾斜RΔq及纹理的长宽比Str在除了从端部至5mm为止的范围以外的5个部位进行测定，将其平均值作为评价结果。此外，各测定位置之间相距5mm以上。
(光泽度测定)
对于实施了去氧化皮工序的上述的热轧钢板的表面，依据JIS Z8741：1997，使用光泽度计(日本电色工业株式会社制PG-1M)来测定60度镜面光泽Gs(60°)。60度镜面光泽Gs(60°)在除了从端部至5mm为止的范围以外的5个部位进行测定，将其平均值作为评价结果。此外，各测定位置之间相距5mm以上。
(色度指数b*)
对于实施了去氧化皮工序的上述的热轧钢板的表面，依据JIS Z8722：2009，使用分光测色计(KONICAMINOLTA株式会社制CM-700d)来测定色度指数b*。测定的几何条件设定为c(di：8°)，测定直径设定为8mmφ，视场设定为10°，作为照明光源，使用了D65发光体。在除了从端部至5mm为止的范围以外的5个部位进行测定，使用其平均值作为评价结果。
(耐蚀性试验)
耐蚀性试验通过反复进行盐水喷雾、干燥及湿润的盐干湿重复试验来进行。盐干湿重复试验如下：对于实施了去氧化皮工序的上述热轧钢板，将5％的NaCl水溶液的喷雾(35℃下15分钟)、干燥(在相对湿度为30％、温度为60℃下1小时)、及湿润(在相对湿度为95％、温度为50℃下3小时)作为1个循环而进行了10个循环。之后，将热轧钢板进行水洗并使其干燥，算出热轧钢板的生锈面积率。
生锈面积率的算出通过下述那样的步骤来进行。对盐干湿重复试验后的热轧钢板的表面进行照片摄影，求出除了端面以外的中央的25mm×25mm的范围内的生锈部分的面积的比例。生锈部分的面积如下求出：将热轧钢板的表面的照片通过图像解析进行2值化，算出每1个像素的面积之后，对生锈部分的像素数目进行计数。生锈面积率通过以下的式子来算出。
生锈面积率(％)＝生锈部分的面积(mm2)/观察部整体的面积(625mm2)×100
在该评价中，将生锈面积率为1％以下者设定为“○”(耐蚀性良好)，将超过1％者设定为“×”(耐蚀性不良)。
将上述的各评价结果示于表2中。
[表2]
Figure BDA0003709283440000171
如表2中所示的那样，确认到：实施例1～10的热轧钢板的表面的算术平均粗糙度Ra处于0.10～3.00μm及60度镜面光泽Gs(60°)处于10～100％的范围内，具有平滑且有光泽的表面。此外，实施例1～10的热轧钢板的耐蚀性也良好。
与此相对，比较例1及3的热轧钢板的表面的算术平均粗糙度Ra及60度镜面光泽Gs(60°)中的一者或两者为上述的范围外，具有粗糙且无光泽的表面。此外，比较例2及4的热轧钢板由于在酸洗去氧化皮工序之后进行研磨，因此耐蚀性不充分。
如由以上的结果获知的那样，根据本发明，能够提供具有平滑且有光泽的表面、耐蚀性优异的铁素体系不锈钢钢材及使用了它的耐蚀性构件。

Claims (8)

1.一种耐蚀性优异的铁素体系不锈钢钢材，其具有下述组成：以质量为基准计包含C：0.001～0.100％、Si：5.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.0300％以下、Ni：低于2.00％、Cr：11.00～30.00％、Mo：6.00％以下、Cu：0.60％以下、N：0.050％以下、Al：3.500％以下、剩余部分由Fe及杂质构成，
表面的算术平均粗糙度Ra为0.10～3.00μm及60度镜面光泽Gs(60°)为10～100％。
2.根据权利要求1所述的铁素体系不锈钢钢材，其中，所述铁素体系不锈钢钢材的表面满足以下的(1)及(2)，
(1)均方根倾斜RΔq为35°以下；
(2)色度指数b*为7.00以下。
3.根据权利要求1或2所述的铁素体系不锈钢钢材，其中，以质量为基准计Si为1.00％以下，Al为0.400％以下，Si+2Al低于1.20％。
4.根据权利要求1或2所述的铁素体系不锈钢钢材，其中，以质量为基准计Si为0.20～5.00％，Si+2Al为1.20％以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的铁素体系不锈钢钢材，其以质量为基准计进一步包含选自Ti：0.001～0.500％、Nb：0.001～1.000％、V：0.001～1.000％、W：0.001～1.000％、Zr：0.001～1.000％、Co：0.001～1.200％中的1种以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的铁素体系不锈钢钢材，其以质量为基准计进一步包含选自Ca：0.0001～0.0100％、B：0.0001～0.0080％、Sn：0.001～0.500％中的1种以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的铁素体系不锈钢钢材，其中，在盐干湿重复试验中，将盐水喷雾、干燥及湿润作为1个循环而进行了10个循环后的生锈面积率为1％以下。
8.一种耐蚀性构件，其包含权利要求1～7中任一项所述的铁素体系不锈钢钢材。
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