JP5444561B2

JP5444561B2 - 高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼と服飾用金属部品

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Publication number: JP5444561B2
Application number: JP2009045492A
Authority: JP
Inventors: 茂平田; 雄二池上; 和宏山川
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: SI2402471T1; US20140166158A1; EP2402471B1; KR20110102503A; KR101345048B1; US9528173B2; EP2402471A1; CN103952642A; US20110286879A1; EP2402471A4; WO2010098506A1; ES2685483T3; US8703047B2; JP2010196142A; CN102333900A; US20140332117A2

Description

本発明は、服飾用のホックやボタン、前かん、トンビなどのような複雑な部品形状への加工が容易で、かつ検針器での折針検査でも誤検出を起こすことのない非磁性特性を有する高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼と、そのステンレス鋼から製造した服飾用金属部品に関するものである。

服飾用のホックやボタン、前かん、トンビなどの金属部品は、機能性だけでなく、他の製品との差別化を図るために、意匠性（デザイン性、ファッション性）を付与する必要があるため、プレスやコイニングなどの複雑な加工工程を経て製造されている。そのため、これらの部品の素材となる金属材料には、厳しい加工に耐え得る塑性加工性が必要であり、従来から、真鍮やアルミ合金などの軟質な材料が多く用いられてきた。また、部品同士の接合や布地への固定は、プレスによる「かしめ加工」によって行われるのが一般的であり、この面からも軟質な材料であることが要求されている。

ところで、近年、安全性を重視する観点から、縫製時に折れた縫い針が製品中に残存していないか否かを磁性の有無で判別する検針器が導入され、厳格な検査が行われている。これらの検査は、最終製品で行われるため、ホックやボタン、前かんなどの金属部品を取り付け後に行われることになる。この点、上述した真鍮やアルミ合金などで製造された金属部品は、磁性が小さく、折れ針と間違えて検出されることはないため、検査において特に支障をきたすことはない。

しかし、真鍮やアルミ合金などからなる金属部品は、ビニール包装されて運搬される途中で、布地に残存した染料などの薬品によって変色を起こすという不具合を生じることがあり、変色の起こらない金属素材への変更、たとえば、ステンレス鋼等への切り替えが検討されている。例えば、特許文献１には、真鍮やアルミ合金などに比べて強度が高いステンレス鋼の特徴を活かし、バネ性が求められる服飾用の金属部品にＮｉ−Ｃｒ系非磁性ステンレス鋼を適用することが提案されている。

しかし、特許文献１のＮｉ−Ｃｒ系非磁性ステンレス鋼は、非磁性とは言え、透磁率は１．００５程度と非磁性特性が十分ではないため、部品重量の大きな前かんやソケットなどに適用した場合には、検出器が誤検出をしてしまうことがある。また、このステンレス鋼は、冷間圧延を施して強度を高めており、さらに、バネ性を付与するための固溶化熱処理後においても硬質であるため、塑性加工性が良好とは言えず、また、かしめ加工についても、一般的な方法では布地への固定が難しいという問題を抱えている。したがって、真鍮やアルミ合金などに代わってステンレス鋼を用いるためには、更なる非磁性特性の向上と塑性加工性の向上（軟質化）を図る必要がある。

また、特許文献２には、加工性を改善した非磁性ステンレス鋼として、深絞りなどのプレス成形用のＭｎ−Ｃｒ系オーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。しかしながら、このステンレス鋼は、塑性加工後も非磁性を維持できるよう化学組成、オーステナイト相の安定度、積層欠陥エネルギーの生成指標などを制御した成分設計をしているものの、得られた材料に６０％の冷間圧延を施した後の透磁率は１．０１〜１．０５程度であり、非磁性特性としては不十分なものである。

特開平０８−２６９６３９号公報特開２００５−１５４８９０号公報

上記したように、軟質で複雑な服飾部品にも十分に加工可能で、しかも検針器を誤作動させることのない軟質非磁性のステンレス鋼は、未だ存在していないのが現状であり、意匠性の高い複雑な塑性加工が可能な優れた塑性加工性を有するとともに、部品重量の大きな服飾金属部品に用いても検針器が誤検出することのない優れた非磁性特性を有するステンレス鋼の開発が強く求められている。

そこで、本発明の目的は、従来技術が抱える上記諸問題を解決し、ボタンや前かん、ソケットなどの服飾用の複雑形状部品に加工が可能で、かつこれらの加工品が検針器による厳しい検査にも十分対応できる、優れた非磁性特性を有するステンレス鋼を提供することにある。

発明者らは、上記課題の解決を図るべく、透磁率および硬さに及ぼす鋼成分の影響を広い範囲にわたって調査した。その結果、Ｍｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼であれば、従来のＮｉ−Ｃｒ系ステンレスでは達成できない小さな透磁率が得られる可能性があることを知見した。これは、Ｍｎ，Ｎは透磁率を小さくするのに有効な元素であるが、Ｍｎを多量に添加することで、Ｎの固溶量をより増加させることができるからである。そこで、発明者らは、さらに、上記Ｎを多量に固溶させたＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼において、透磁率、硬さに及ぼす鋼成分の影響を詳細に調査した。特に、金属組織およびその安定性が透磁率に対して大きく影響することから、全体の成分バランスについても考慮しつつ検討を行った。

すなわち、良好な非磁性特性を得るには、凝固時に生成し、磁性を有するδフェライト相が製品板に残存しないことが必要である。また、δフェライト相の残存しないオーステナイト単相の製品板が得られたとしても、これを部品に加工した際、磁性を有するマルテンサイト相が誘起されないことが必要である。さらに、磁性を有するこれら２つの相の生成を防止した上で、成分元素の影響を見極めて透磁率を小さくする必要がある。これらに加えてさらに、良好な塑性加工性を付与するために、硬さに及ぼす鋼成分の影響についても調査を行うとともに、より安価に製造するための製造性についても検討を行い、開発したのが本発明である。

すなわち、本発明は、Ｃ：０．０２〜０．１２ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜１．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１５．０６〜２２．０ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０３ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１４．０〜２５．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０７〜０．１７ｍａｓｓ％およびＣｕ：０．０３〜３．０ｍａｓｓ％を含有し、かつ上記成分が下記（１）式；
δｃａｌ（ｍａｓｓ％）＝（Ｃｒ＋０．４８Ｓｉ＋１．２１Ｍｏ＋２．２（Ｖ＋Ｔｉ）＋０．１５Ｎｂ）−（Ｎｉ＋０．４７Ｃｕ＋０．１１Ｍｎ−０．０１０１Ｍｎ^２＋２６．４Ｃ＋２０．１Ｎ）−４．７・・・（１）
で表されるδｃａｌが５．５％以下、下記（２）式；
Ｎｉ当量（ｍａｓｓ％）＝１５Ｃ＋０．３３Ｓｉ＋０．７１Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．４４Ｃｒ＋０．６０Ｍｏ＋０．５１Ｃｕ＋２１Ｎ＋１．２Ｖ＋０．８Ｔｉ＋１．１Ｎｂ・・・（２）
で表されるＮｉ当量が２６ｍａｓｓ％以上および下記（３）式；
Ｈｖ値＝８７Ｃ＋２Ｓｉ−１．２Ｍｎ−６．７Ｎｉ＋２．７Ｃｒ＋３．２Ｍｏ−２．６Ｃｕ＋６９０Ｎ＋１８Ｖ＋２０Ｔｉ＋２４Ｎｂ＋８８・・・（３）
で表されるＨｖ値が２００以下となるよう含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、２００ｋＡ／ｍの磁場中での透磁率が１．００３以下である高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼である。ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）である。

また、本発明の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらにＭｏ：０．０３〜２．０ｍａｓｓ％、Ｖ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％およびＮｂ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。

また、本発明の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼は、上記成分組成に加えてさらにＢ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％およびＭｇ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。

また、本発明は、上記のいずれかに記載の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼からなる服飾用金属部品である。

本発明によれば、塑性加工性に優れると共に、非磁性特性にも優れるステンレス鋼を提供することができる。このステンレス鋼は、複雑形状部品への加工が容易で、また、検針器による検査においても誤検出を起こすことがないので、ホックやボタン、前かん、トンビなどのような服飾分野で用いられる金属部品の素材として好適に用いることができる。

δｃａｌの値が、製品板に残存するδフェライト相の量に及ぼす影響を示すグラフである。Ｎｉ当量が、固溶化熱処理材、冷間圧延材の透磁率に及ぼす影響を示すグラフである。Ｍｎ含有量が、透磁率に及ぼす影響を示すグラフである。塑性加工性の評価に用いた服飾用部品（前かん）の模式図である。硬さＨｖが、かしめ不良率に及ぼす影響を示すグラフである。

まず、本発明を開発するに至った経緯と基本的な技術思想について説明する。
（１）δフェライト相の製品への残存防止
オーステナイト系ステンレス鋼を、連続鋳造法などでスラブとした場合、その凝固組織は、オーステナイト相と数ｖｏｌ％のδフェライト相からなる混合組織となるのが一般的である。このδフェライト相は、製造性や製品における磁性に影響を及ぼすことから、ＳＵＳ３０４に代表されるＮｉ−Ｃｒ系のオーステナイト系ステンレス鋼を中心として、化学成分とδフェライト相分率との関係が数多く調べられており、その予測式も幾つか提案されている。これに対して、Ｍｎ−Ｃｒ系のオーステナイト系ステンレス鋼については、検討がほとんどなられておらず、Ｈｕｌｌによる技術論文（ＷｅｌｄｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，５８，Ｎｏ．５（１９７３）ｐ．１９３〜２０３）がある程度である。

そこで、発明者らは、連続鋳造法で製造した種々の成分組成を有するＭｎ−Ｃｒ系のオーステナイト系ステンレス鋼のスラブ中に生成したδフェライトの相分率をフェライトメータで測定し、上記スラブの成分組成とδフェライト相分率との関係について上記Ｈｕｌｌの式と比較し、Ｈｕｌｌの式の妥当性を検討すると共に、Ｈｕｌｌの式に記載のない他の元素の影響係数の導出を試みた。その結果、得られたのが下記（１）式である。なお、Ｈｕｌｌの式と、本発明の下記（１）式とで影響係数が異なる主な理由は、冷却速度の違いによるものと考えられる。
記
δｃａｌ（ｍａｓｓ％）＝（Ｃｒ＋０．４８Ｓｉ＋１．２１Ｍｏ＋２．２（Ｖ＋Ｔｉ）＋０．１５Ｎｂ）−（Ｎｉ＋０．４７Ｃｕ＋０．１１Ｍｎ−０．０１０１Ｍｎ^２＋２６．４Ｃ＋２０．１Ｎ）−４．７・・・（１）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）

さらに発明者らは、上記δｃａｌの値と板厚が２ｍｍの製品板（冷延板）に残存するδフェライトの相分率との関係を調査した。その結果、図１に示したように、δｃａｌの値が５．５ｍａｓｓ％を超えると、δフェライト相が熱間圧延後の鋼板中に残存するようになり、この残存したδフェライト相は、冷間圧延後においても消失することなく残存し、非磁性特性を著しく低下させることが明らかとなった。そこで、本発明においては、上記（１）式で表されるδｃａｌの値が５．５ｍａｓｓ％以下となるよう成分設計を行うこととした。

（２）加工誘起マルテンサイト相の生成防止
オーステナイト系ステンレス鋼においては、冷間加工によっても磁性を有するマルテンサイト相が生成することが知られている。Ｎｉ−Ｃｒ系のステンレス鋼における化学成分とオーステナイト相の安定性との関係については、数多くの研究がなされており、Ｎｉ当量やＭｄ３０と呼ばれる関係式などが種々提案されている。これに対して、Ｍｎ−Ｃｒ系のステンレス鋼については、δｃａｌと同様、ほとんど調査がなされていない。

そこで、発明者らは、実験室的にＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼における加工誘起マルテンサイト相の生成のし易さを調査し、上記Ｎｉ−Ｃｒ系のステンレス鋼のＮｉ当量の関係式に修正を加えたものが、下記（２）式である。このＮｉ当量の値は、Ｍｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼のおけるオーステナイト相の安定度（加工誘起マルテンサイト変態の起こり難さ）と化学成分との関係を示すもので、この値が大きいほど加工誘起マルテンサイトが生成し難いことを示している。
記
Ｎｉ当量（ｍａｓｓ％）＝１５Ｃ＋０．３３Ｓｉ＋０．７１Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．４４Ｃｒ＋０．６０Ｍｏ＋０．５１Ｃｕ＋２１Ｎ＋１．２Ｖ＋０．８Ｔｉ＋１．１Ｎｂ・・・（２）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）

発明者らは、Ｎｉ当量を大きく変化させ、固溶化熱処理を施したＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼板と、その鋼板に、厳しい塑性加工を想定して圧下率６０％の冷間圧延を加えた材料の２００ｋＡ／ｍの磁場中での透磁率を調査し、その結果を図２に示した。この結果から、固溶化熱処理材の透磁率が１．００３以下の良好な非磁性レベルであっても、Ｎｉ当量が２６ｍａｓｓ％未満のオーステナイト相の安定度が小さい材料は、加工によってマルテンサイト相が誘起され、透磁率が上昇していることがわかる。生成したマルテンサイト相は微量ではあるが、検針器の誤検出を招くので、服飾用材料としては好ましくない。よって、本発明においては、加工後においても非磁性であることを確保するため、上記（２）式で表されるＮｉ当量を２６ｍａｓｓ％以下に制限するのが好ましい。

（３）透磁率におよぼすＭｎの影響
Ｎｉ−Ｃｒ系のオーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎは、オーステナイト相を安定化する元素である。そこで、高価なＮｉの代替としてＳＵＳ３０４のＮｉをＭｎで置き換えた、２００系のステンレス鋼などの安価なステンレス鋼が製造されている。このように、Ｎｉ−Ｃｒ系のステンレス鋼においては、ＭｎとＮｉの挙動は、ほぼ同じであると考えられている。

しかし、本発明は、Ｍｎの添加量を増加させていくと、その挙動はＮｉと同じではなくなり、フェライト相を安定化する元素として働くようになることが判っている。これは、上述したδｃａｌの（１）式からわかるように、Ｍｎがある量を超えると、δフェライト相が増加するようになるため、非磁性特性が悪化するからである。

そこで、発明者らは、ＣやＮ，Ｎｉなどを所定量添加してδフェライト相の生成を防止した鋼において、透磁率に及ぼすＭｎ含有量の影響を詳細に調査し、その結果を図３に示した。図３からわかるように、Ｍｎの添加量が１０ｍａｓｓ％を超える領域では、透磁率を低下させる効果が確認されている。しかし、透磁率低減効果が認められるのは１８ｍａｓｓ％程度までであり、それ以上の添加量では、フェライト安定化元素としての働きが大きくなり、微量ではあるがδフェライト相が残存し、透磁率が上昇するようになる。そして、Ｍｎ添加量が２５ｍａｓｓ％になると、透磁率が１．００３を大きく超えてしまう。よって、本発明では、Ｍｎ添加量の上限は２２ｍａｓｓ％に制限する。因みに、Ｎｉ−Ｃｒ系ステンレス鋼における従来の知見では、Ｍｎの透磁率上昇を抑制する効果は、１０ｍａｓｓ％以下の範囲でのみ確認されていた現象である（例えば、特許文献１参照）。

（４）塑性加工性の改善
服飾用の金属部品には、従来、真鍮やアルミ合金などが使用されているため、これらを製造する設備も、真鍮やアルミ合金の強度を想定した設計となっている。しかし、ステンレス鋼の強度は、真鍮やアルミ合金と比較して高いため、従来の製造設備でステンレス鋼を用いて服飾用金属部品を製造しようとすると加工不良が発生してしまう。したがって、真鍮やアルミ合金をステンレス鋼に置き換えるためには、軟質化を図る必要がある。また、上述した非磁性のステンレス鋼は、一般的なＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼よりも硬質であるため、より軟質化を図る必要がある。

発明者らは、固溶化熱処理を施したＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼の硬さと鋼成分との関係を実験室的に調査し、重回帰分析して下記の（３）式を得た。
記
Ｈｖ値＝８７Ｃ＋２Ｓｉ−１．２Ｍｎ−６．７Ｎｉ＋２．７Ｃｒ＋３．２Ｍｏ−２．６Ｃｕ＋６９０Ｎ＋１８Ｖ＋２０Ｔｉ＋２４Ｎｂ＋８８・・・（３）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）

そこで、さらに固溶化熱処理を施したＨｖ値の異なる種々のＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼を用いて、図４に示したような服飾用部品（前かん）を実機製造設備で製造し、これを従来と同じかしめ装置を用いて布地に取り付けたときの不良発生率を調査した。ここで、上記不良とは、図４に示した前かんの両側にある突起部を内側に折り曲げて布地へ取り付けた際、かしめが不十分となり、布地とかしめた突起部との間に隙間ができてしまったもののことである。図５は、Ｈｖ値と不良発生率との関係を示したものであり、不良発生率を１％以下とするには、Ｈｖ値を２００以下、不良発生率をゼロとするには、Ｈｖ値を１８５以下にする必要があることがわかる。
よって、本発明においては、上記（３）式で表されるＨｖ値を２００以下に制限するのが好ましい。

次に、本発明のＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼における個々の成分の組成範囲について説明する。
Ｃ：０．０２〜０．１２ｍａｓｓ％
Ｃは、オーステナイト生成元素であり、高温で生成するδフェライト相の生成を防止すると共に、塑性加工時における加工誘起マルテンサイト相の生成を抑制するのに有効な元素である。この効果を得るためには、少なくともＣを０．０２ｍａｓｓ％含有させる必要がある。一方、Ｃの過剰な添加は、熱処理後の硬さを高め、加工性を低下させる。また、熱処理条件によっては、炭化物が残存し、耐食性の低下を招くおそれもあるため、０．１２ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０３〜０．１１ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｓｉ：０．０５〜１．５ｍａｓｓ％
Ｓｉは、脱酸剤として添加される元素であり、この効果を得るためには、少なくとも０．０５ｍａｓｓ％を添加する必要がある。一方、Ｓｉは、フェライト生成元素であるため、１．５ｍａｓｓ％を超える添加は、δフェライト相の生成を促進し、熱処理後の硬さを高めてしまう。よって、Ｓｉは、０．０５〜１．５ｍａｓｓ％の範囲で添加する。好ましくは、０．１〜１．３ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｍｎ：１０．０〜２２．０ｍａｓｓ％
Ｍｎは、オーステナイト系ステンレス鋼の透磁率を小さくするのに有効な元素であり、同じく透磁率を小さくするＮの固溶量を増加させる効果も有するため、直接的、間接的に透磁率の低減に有効に寄与する、本発明のステンレス鋼においては必須の重要元素である。加えて、Ｍｎは、鋼を軟質化し、塑性加工性を改善する効果を有する。これらの効果を得るためには、少なくとも１０．０ｍａｓｓ％の添加が必要である。一方、２２．０ｍａｓｓ％を超える過剰の添加は、非磁性特性を低下させる。よって、本発明においては、Ｍｎは１０．０〜２２．０ｍａｓｓ％の範囲で添加する。好ましくは、１２．０〜２０．０ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｓ：０．０３ｍａｓｓ％以下
Ｓは、製鉄原料であるスクラップに起因して混入する不純物であり、熱間加工性を低下させる有害元素であるため、できる限り低減するのが望ましい。よって、本発明では、Ｓは０．０３ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは、０．０２ｍａｓｓ％以下である。

Ｎｉ：４．０〜１２．０ｍａｓｓ％
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト相の組織安定性については、ＣやＮとほぼ同じ挙動を示す元素である。また、Ｎｉは、軟質化を促進するため、塑性加工性を確保する観点からも必要な元素である。これらの効果を得るには、少なくとも４．０ｍａｓｓ％の添加が必要である。一方、１２．０ｍａｓｓ％を超えて添加しても、上記効果が飽和し、原料コストの上昇を招くだけである。よって、Ｎｉは４．０〜１２．０ｍａｓｓ％の範囲で添加する。好ましくは、４．５〜１１．０ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｃｒ：１４．０〜２５．０ｍａｓｓ％
Ｃｒは、鋼の耐食性を確保し、変色を防止するために必須の元素である。この効果を得るためには、少なくとも１４．０ｍａｓｓ％の添加が必要である。一方、Ｃｒは、フェライト生成元素であるため、２５．０ｍａｓｓ％を超える過剰な添加は、δフェライト相の生成を促進し、非磁性特性を著しく悪化させる。よって、Ｃｒは１４．０〜２５．０ｍａｓｓ％の範囲で添加する。好ましくは、１５．０〜２０．０ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｎ：０．０７〜０．１７ｍａｓｓ％
Ｎは、オーステナイト生成元素であり、δフェライト相や加工誘起マルテンサイト相の生成を抑制する元素であり、優れた非磁性特性を得るためには重要な元素である。これらの効果を得るためには、少なくとも０．０７ｍａｓｓ％の添加が必要である。一方、Ｎは、固溶強化により硬さを著しく高めるため、塑性加工性を低下させる元素でもある。よって、Ｎは、０．０７〜０．１７ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．０８〜０．１６ｍａｓｓ％の範囲である。

本発明の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼は、上記必須とする成分に加えてさらにＭｏ，Ｃｕ，Ｖ，ＴｉおよびＮｂ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で含有することができる。
Ｃｕ：０．０３〜３．０ｍａｓｓ％
Ｃｕは、熱処理後の硬さを低くし、オーステナイト相の安定度を高めて組織安定性に寄与する元素である。これらの効果を発現させるには、少なくとも０．０３ｍａｓｓ％の添加が必要である。一方、３．０ｍａｓｓ％を超える過剰の添加は、熱間加工性を低下させる。よって、Ｃｕを添加する場合には、０．０３〜３．０ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。より好ましくは、０．０５〜２．５ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｍｏ：０．０３〜２．０ｍａｓｓ％
Ｍｏは、少量の添加で著しく耐食性を向上させる元素であり、この効果を発現させるためには、少なくとも０．０３ｍａｓｓ％の添加が必要である。一方、Ｍｏは、フェライト生成元素であるため、２．０ｍａｓｓ％を超える過剰な添加は、δフェライト相の生成を促進し、非磁性特性を著しく悪化させる。よって、Ｍｏを添加する場合は、０．０３〜２．０ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、０．０５〜１．８ｍａｓｓ％の範囲である

Ｖ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％
Ｖ，ＴｉおよびＮｂは、熱処理時に微細な炭化物を形成し、結晶粒の成長を抑制して微細化することで、部品成形後の表面性状を平滑にし、意匠性や研摩性の向上に有効に寄与する。この効果を得るためには、少なくとも０．０２ｍａｓｓ％の添加が必要である。しかし、１．０ｍａｓｓ％を超える過剰の添加は、硬さを高めて加工性を害するようになる。よって、これらの元素を添加する場合は、それぞれ０．０２〜１．０ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。より好ましくは、０．０３〜０．８ｍａｓｓ％の範囲である。

さらに、本発明の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼は、上記成分に加えてさらにＢ，Ｃａ，ＲＥＭおよびＭｇのうちから選ばれる１種または２種以上を下記の範囲で含有することができる。
Ｂ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％
Ｂ，Ｃａ，ＲＥＭおよびＭｇは、Ｓによる熱間加工性の低下を改善するために添加することができる。この効果を得るには、少なくとも０．０００５ｍａｓｓ％の添加が必要である。しかし、これらの元素の０．０１ｍａｓｓ％を超える過剰な添加は、逆に低融点化合物を生成し、熱間加工性を低下させる。よって、これらの元素は、それぞれ０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％の範囲で添加するのが好ましい。より好ましくは、０．０００８〜０．００８ｍａｓｓ％の範囲である。

本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、上記個々の成分が上記の組成範囲を満たしていることに加えてさらに、下記（１）式；
δｃａｌ（ｍａｓｓ％）＝（Ｃｒ＋０．４８Ｓｉ＋１．２１Ｍｏ＋２．２（Ｖ＋Ｔｉ）＋０．１５Ｎｂ）−（Ｎｉ＋０．４７Ｃｕ＋０．１１Ｍｎ−０．０１０１Ｍｎ^２＋２６．４Ｃ＋２０．１Ｎ）−４．７・・・（１）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）
で表されるδｃａｌの値が、５．５ｍａｓｓ％以下となるよう含有していることが必要である。
このδｃａｌは、前述したように連続鋳造でスラブを製造したときに、スラブ中に生成するδフェライトの相分率と鋼成分との関係を示すもので、製品でのδフェライト相の残存率を低減するのに有効な指標である。このδｃａｌ値が５．５ｍａｓｓ％を超えると、δフェライト相が、熱間圧延後や冷間圧延後にも残存するようになるため、非磁性特性を著しく悪化させる。よって、本発明では、上記δｃａｌ値を５．５ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは、４．５ｍａｓｓ％以下である。

さらに、本発明の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼は、上記成分が下記（２）式；
Ｎｉ当量（ｍａｓｓ％）＝１５Ｃ＋０．３３Ｓｉ＋０．７１Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．４４Ｃｒ＋０．６０Ｍｏ＋０．５１Ｃｕ＋２１Ｎ＋１．２Ｖ＋０．８Ｔｉ＋１．１Ｎｂ・・・（２）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）
で表されるＮｉ当量が２６ｍａｓｓ％以上となるよう含有していることが好ましい。
Ｎｉ当量は、上述したように、Ｍｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼におけるオーステナイト相の安定度と鋼成分との関係を示す指標、即ち、オーステナイト相の安定性におよぼす合金元素それぞれの寄与度を示す指標である。非磁性特性を確保するには、塑性加工による加工誘起マルテンサイト相が生じるのを防止する必要があるが、このＮｉ当量が２６ｍａｓｓ％より小さくなると、塑性加工によって加工誘起マルテンサイト相が生成しやすくなり、非磁性特性が低下する。よって、本発明においては、上記Ｎｉ当量を２６ｍａｓｓ％以上に制限するのが好ましい。より好ましくは２７ｍａｓｓ％以上である。

さらに、本発明の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼は、上記成分が下記（３）式；
Ｈｖ値＝８７Ｃ＋２Ｓｉ−１．２Ｍｎ−６．７Ｎｉ＋２．７Ｃｒ＋３．２Ｍｏ−２．６Ｃｕ＋６９０Ｎ＋１８Ｖ＋２０Ｔｉ＋２４Ｎｂ＋８８・・・（３）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）
で表されるＨｖ値が２００以下となるよう含有していることが好ましい。
良好な塑性加工性やかしめ加工性を確保するには、軟質であることが必要であり、このＨｖ値は、固溶化熱処理したＭｎ−Ｃｒ系ステンレス鋼の硬さと成分組成との関係を示す指標である。このＨｖ値が２００を超えて大きくなると、塑性加工する際の不良発生率が高くなる。よって、本発明では上記Ｈｖの値を２００以下に制限するのが好ましい。より好ましくは１８５以下である。

表１に示した成分組成を有するＮｏ．１〜２６のステンレス鋼を常法のプロセスで溶製し、連続鋳造して１５０ｍｍ厚×１０００ｍｍ幅×６０００ｍｍ長さのスラブとした。また、参考材として、上記と同様にして、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６ＬおよびＳＵＳ３１０Ｓのスラブも併せて製造した。これらのスラブを再加熱後、１０００〜１３００℃の温度で熱間圧延し、厚さが６ｍｍの熱延材（コイル）とした後、この熱延材を熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延して厚さ２．０ｍｍ（圧下率６７％）の冷延材とし、さらに１０００〜１２００℃の温度で焼鈍後、酸洗し冷延焼鈍材とした。上記冷延焼鈍材の一部については、さらに二次冷間圧延して、厚さが０．７ｍｍ（圧下率６５％）の冷延材とした後、１０００〜１２００℃の温度で焼鈍後、酸洗し、二次冷延焼鈍材とした。これらの冷延焼鈍材および二次冷延焼鈍材について、下記の評価試験に供した。

＜透磁率の測定＞
冷間圧延したままの板厚２．０ｍｍの冷延材とそれに焼鈍を施した冷延焼鈍材の両方について、振動式磁気測定装置（理研電子社製；ＢＨＶ−５５）を用いて、２００ｋＡ／ｍの磁場を印加し、透磁率μを測定した。なお、透磁率の評価は、１．００３以下を非磁性特性が良好であるとした。
＜ミクロ組織観察＞
板厚２ｍｍの冷延焼鈍材の圧延方向断面を研摩後、ＫＯＨを用いて電解エッチングを行い、結晶組織を現出させてから、光学顕微鏡を用いてでミクロ組織を観察し、δフェライト相の残存有無を判定した。
＜検針器での誤検出性の評価＞
厚さが０．７ｍｍの二次冷延焼鈍材を用いて、先述した図４に示した服飾用金属部品（前かん）を製造し、この金属部品を、磁気誘導を利用したコンベア式の検針器（サンコウ社製；ＡＰＡ−６５００）のコンベア上に進行方向に対して垂直方向に複数個並べて検針器を通過させ、検針器が検出可能な最少個数を調査した。この際の検針器の検出感度は、折針の大きさに相当する０．８ｍｍφの鉄球が検出できるレベルに設定した。この評価試験では、上記最少個数が多いほど非磁性特性に優れる、即ち、検針器が誤検出を起こし難いということを意味する。
＜硬さの測定＞
板厚が２ｍｍの冷延焼鈍材について、表面のビッカース硬さＨｖを測定した。
＜塑性加工性の評価＞
厚さが０．７ｍｍの二次冷延焼鈍材を用いて、先述した図４に示した服飾用金属部品（前かん）を製造し、この金属部品をそれぞれ１０００個ずつ布地にかしめて取り付けたときの不良発生率を測定した。なお、加工性の評価は、布地と隙間無く接合できたものを合格とし、隙間ができたものを不合格とし、その不合格の発生率で評価した。
＜研摩性の評価＞
板厚が０．７ｍｍの二次冷延焼鈍材から製造した図４の服飾用金属部品（前かん）の一番広い面を、乾式のバフ研摩装置を用いて研摩し、酸洗ままの表面状態から＃４００仕上相当の表面状態まで仕上るまでの所要研摩時間で評価した。なお、研摩性は、１つの鋼について５個の研摩を行い、その平均所要時間で評価した。
＜製造性の評価＞
熱間圧延後の熱延材（コイル）を焼鈍後、酸洗し、酸洗ラインの出側でコイル全長を目視で観察して表面に発生したスリーバー、ヘゲなどの有害欠陥の個数を測定し、コイルの１００ｍ当たりの欠陥個数が０．５個以下を製造性優（◎）、０．５個超え１．０個以下を製造性良（○）、１．０個超えを製造性不良（×）と評価した。

上記各評価試験の結果を表２に示した。
表２から、本発明の条件を満たすＮｏ．１〜１７（ただし、Ｎｏ．１１、１４および１６以外は参考例）の発明例の鋼板は、いずれも透磁率が小さく、非磁性特性にも優れている。また、硬さが低く、加工後のかしめ性も良好であり、服飾部品の素材として好適であることがわかる。中でも、Ｖ，ＴｉおよびＮｂのうちのいずれか１種以上を適正量添加したＮｏ．１２〜１４の鋼板は、加工性、非磁性特性に優れているだけでなく、研摩性にも優れており、作業性の向上に寄与するものと考える。また、Ｂ，Ｃａ，ＲＥＭおよびＭｇのいずれか１以上を適正量添加したＮｏ．１５〜１７の鋼板は、表面品質が良好であり、製造性に優れている。
これに対して、本発明の条件を満たさないＮｏ．１８〜２９の比較例および参考例の鋼板は、非磁性特性、塑性加工性、製造性のいずれか１以上の特性が劣っている。例えば、Ｎｏ．１８および２１の鋼板は、前述した（１）式のδｃａｌおよび（２）式のＮｉ当量の基準値を満たし、δフェライト相の残存や加工誘起マルテンサイト相の生成は防止できているものの、非磁性特性を改善するＭｎおよびＮの含有量が少ないため、透磁率が目標とするレベル（１．００３以下）には達していない。
また、Ｍｎ量、δｃａｌが本発明範囲より多いＮｏ．１９の鋼板、および、Ｎｉ量が本発明範囲より少ないＮｏ．２０の鋼板は、いずれもδフェライト相が残存しているため、焼鈍材の透磁率が大きくなっている。さらに、Ｎｏ．２０の鋼板は、Ｎｉ当量が低く、オーステナイト相の安定度が小さいため、加工誘起マルテンサイト相の生成が生じてしまい、冷間圧延材の透磁率も高い。
また、Ｎ量が本発明範囲より多く含むＮｏ．２２の鋼板は、非磁性特性は良好であるものの、硬さが高く、かしめ加工における不良率が高くなっている。
また、Ｎｏ．２３の鋼板は、非磁性特性は良好であるものの、Ｓ量が本発明範囲を超えているため、熱間加工性を改善するＣａ、Ｍｇを添加しても、その効果は十分ではなく、表面欠陥が多く発生している。
また、δｃａｌの値が、本発明の範囲外であるＮｏ．２４の鋼板は、δフェライトが製品へ残存してしまい、透磁率が目標とするレベルには達していない。
また、（２）式で表されるＮｉ当量が本発明の好適範囲を満たさないＮｏ．２５の鋼板は、冷間圧延により加工誘起マルテンサイトが生成し、透磁率が大きくなっている。また、（３）式で表されるＨｖ値が本発明の好適範囲を満たさないＮｏ．２６の鋼板は、非磁性特性は良好であるものの、硬さが高く加工性に劣っている。
さらに、参考例として評価したＮｉ−Ｃｒ系非磁性ステンレス鋼であるＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６ＬおよびＳＵＳ３１０Ｓは、いずれも本発明であるＭｎ−Ｃｒ系非磁性ステンレス鋼に比較して非磁性特性や製造性が劣り、良好とは言えない。

本発明のステンレス鋼板の用途は、服飾用金属部品の素材に限定されるものではなく、本発明と同様、塑性加工性と非磁性特性が要求される他の分野、例えば、携帯電話や携帯型デジタルメディアプレーヤーなどの電子機器部品の分野にも、好適に用いることができる。

Claims

Ｃ：０．０２〜０．１２ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５〜１．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１５．０６〜２２．０ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０３ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：４．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１４．０〜２５．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０７〜０．１７ｍａｓｓ％およびＣｕ：０．０３〜３．０ｍａｓｓ％を含有し、かつ上記成分が下記（１）式で表されるδｃａｌが５．５％以下、下記（２）式で表されるＮｉ当量が２６ｍａｓｓ％以上および下記（３）式で表されるＨｖ値が２００以下となるよう含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、２００ｋＡ／ｍの磁場中での透磁率が１．００３以下である高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼。
記
δｃａｌ（ｍａｓｓ％）＝（Ｃｒ＋０．４８Ｓｉ＋１．２１Ｍｏ＋２．２（Ｖ＋Ｔｉ）＋０．１５Ｎｂ）−（Ｎｉ＋０．４７Ｃｕ＋０．１１Ｍｎ−０．０１０１Ｍｎ^２＋２６．４Ｃ＋２０．１Ｎ）−４．７・・・（１）
Ｎｉ当量（ｍａｓｓ％）＝１５Ｃ＋０．３３Ｓｉ＋０．７１Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．４４Ｃｒ＋０．６０Ｍｏ＋０．５１Ｃｕ＋２１Ｎ＋１．２Ｖ＋０．８Ｔｉ＋１．１Ｎｂ・・・（２）
Ｈｖ値＝８７Ｃ＋２Ｓｉ−１．２Ｍｎ−６．７Ｎｉ＋２．７Ｃｒ＋３．２Ｍｏ−２．６Ｃｕ＋６９０Ｎ＋１８Ｖ＋２０Ｔｉ＋２４Ｎｂ＋８８・・・（３）
ここで、上記式中の各元素記号は、それぞれの元素の含有量（ｍａｓｓ％）
上記成分組成に加えてさらにＭｏ：０．０３〜２．０ｍａｓｓ％、Ｖ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％およびＮｂ：０．０２〜１．０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼。
上記成分組成に加えてさらにＢ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、Ｃａ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％、ＲＥＭ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％およびＭｇ：０．０００５〜０．０１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼。
請求項１〜３のいずれかに記載の高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼からなる服飾用金属部品。