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WO2023013353A1 - オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに意匠性物品 - Google Patents

オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに意匠性物品 Download PDF

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Publication number
WO2023013353A1
WO2023013353A1 PCT/JP2022/026840 JP2022026840W WO2023013353A1 WO 2023013353 A1 WO2023013353 A1 WO 2023013353A1 JP 2022026840 W JP2022026840 W JP 2022026840W WO 2023013353 A1 WO2023013353 A1 WO 2023013353A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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stainless steel
less
austenitic stainless
steel material
material according
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2022/026840
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠一 磯崎
泰司 西村
直樹 平川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Stainless Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to CN202280031090.3A priority patent/CN117203363B/zh
Priority to JP2023539725A priority patent/JPWO2023013353A1/ja
Priority to KR1020237038192A priority patent/KR20230167098A/ko
Priority to US18/290,099 priority patent/US20240254608A1/en
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Definitions

  • the present invention relates to an austenitic stainless steel material, a method for manufacturing the same, and a designable article.
  • Stainless steel materials are used in various applications because of their excellent properties such as corrosion resistance.
  • SUS316 which is a type of austenitic stainless steel material with excellent corrosion resistance
  • the stainless steel materials are required to have excellent designability from the viewpoint of increasing consumer willingness to purchase. Designability depends on the times and needs, but for example, it is required to increase glossiness and impart a sense of quality by applying mirror polishing after cutting stainless steel materials.
  • scratches due to rubbing or the like impair the design property, it is also required to make it difficult to create scratches.
  • Patent Document 1 discloses, by weight %, C: 0.05% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.5 to 2 0%, Cr: 16-24%, Ni: 10-16%, N: 0.2% or less, Mo: 4.0% or less, and the balance being Fe and inevitable impurities.
  • Patent Document 2 in mass%, C: 0.03 to 0.18%, N: 0.05 to 0.30%, Si: 1.5% or less, Mn: 2.0% or less, Ni: 8.0 to 15.0%, Cr: 15.0 to 25.0%, Mo: 0.20 to 3.0%, Cu: 2.0% or less, the balance is Fe and inevitable impurities An austenitic stainless steel material is described.
  • SUS316 has excellent corrosion resistance, but has a problem of insufficient machinability due to its high cutting resistance. Also, mirror polishing after cutting tends to be difficult for materials with high cutting resistance. On the other hand, the scratch resistance can be improved by increasing the strength of the matrix, but increasing the strength of the matrix increases the cutting resistance and reduces the machinability.
  • the austenitic stainless steel material of Patent Document 1 is excellent in corrosion resistance and non-magnetic properties, machinability, mirror polishability, and scratch resistance are not a particular problem.
  • the austenitic stainless steel material of Patent Document 2 has excellent corrosion resistance as well as workability such as plastic working and cutting workability, and has a function of hydrogen brittleness resistance, but mirror polishability and scratch resistance are not particularly problematic. .
  • the present invention was made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an austenitic stainless steel material excellent in machinability, mirror polishability and scratch resistance, and a method for producing the same. Further, the present invention aims to provide a designable article which can be manufactured by cutting and mirror-polishing austenitic stainless steel material, has a high glossiness, has a high-class feeling, and has excellent scratch resistance. aim.
  • the machinability of austenitic stainless steel is affected by the strength and ductility of the matrix. That is, the machinability of an austenitic stainless steel material can be improved by reducing the ductility of the matrix without increasing the strength of the matrix. Therefore, an attempt was made to suppress an increase in the strength of the matrix while reducing the ductility of the matrix by dissolving a small amount of V and W in the matrix.
  • the mirror polishability of an austenitic stainless steel material is affected by the presence of inclusions, coarse carbides, and delta ferrite.
  • hot scabbing scabbing flaws that occur during hot rolling
  • the amount of Al and Ca that form inclusions should be reduced as much as possible
  • the contents of S, B, V and W should be adjusted to suppress the formation of coarse carbides
  • Co and W should be added to improve heat resistance.
  • B was attempted to suppress the occurrence of hot scabs.
  • the scratch resistance of an austenitic stainless steel material can be improved by precipitating fine hard carbides in the matrix. Therefore, an attempt was made to improve the scratch resistance by adding V and W, which tend to form fine hard carbides.
  • the present inventors produced and analyzed austenitic stainless steel materials of various compositions based on the composition of SUS316, which has excellent corrosion resistance. , the mirror polishability and scratch resistance can all be improved, leading to the completion of the present invention.
  • C 0.024% or less
  • Si 1.00% or less
  • Mn 2.00% or less
  • P 0.045% or less
  • S 0.015% or less
  • Cr 15.0-22.0%
  • Mo 2.0-4.0%
  • N 0.01-0.15%
  • B 0.001- Austenitic stainless steel containing 0.010%
  • Co 0.05-1.00%
  • V 0.01-0.30%
  • W 0.01-0.30%
  • the present invention is a designable article including the austenitic stainless steel material.
  • an austenitic stainless steel material excellent in machinability, mirror polishability and scratch resistance and a method for producing the same.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention has C: 0.024% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, P: 0.045% or less, and S: 0.015. % or less, Ni: 10.0 to 15.0%, Cr: 15.0 to 22.0%, Mo: 2.0 to 4.0%, N: 0.01 to 0.15%, B: 0 0.001 to 0.010%, Co: 0.05 to 1.00%, V: 0.01 to 0.30%, W: 0.01 to 0.30%, and the balance consists of Fe and impurities .
  • the term "austenitic" as used herein means that the metal structure is mainly in the austenitic phase at room temperature.
  • austenitic includes those containing a small amount of phases other than the austenite phase (for example, ferrite phase, martensite phase, etc.).
  • stainless steel material means a material formed from stainless steel, and its shape is not particularly limited. Examples of material shapes include plate-like (including belt-like), rod-like, and tubular shapes. Also, the material may be various shaped steels having a T-shaped or I-shaped cross section.
  • impurities refers to components that are mixed in with various factors in the manufacturing process, such as raw materials such as ores and scraps, during the industrial production of austenitic stainless steel materials, and have an adverse effect on the present invention.
  • O contained as an impurity is generally 0.030% or less.
  • including xx% or less means including xx% or less but an amount exceeding 0% (particularly, exceeding the impurity level).
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention may further contain one or more selected from Al: 0.03% or less and Ca: 0.006% or less. Therefore, the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention containing these elements has C: 0.024% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 2.00% or less, and P: 0.045%.
  • C is a forming element of an austenite phase ( ⁇ phase) and is an element effective in increasing the strength of the matrix phase.
  • C can combine with V and W to precipitate fine hard carbides in the matrix phase, so that the scratch resistance can be improved.
  • the upper limit of the C content is controlled to 0.024%, preferably 0.023%.
  • the lower limit of the C content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, and still more preferably 0.005% from the viewpoint of obtaining the above effect of C.
  • the upper limit of the Si content is controlled to 1.00%, preferably 0.98%, more preferably 0.96%.
  • the lower limit of the Si content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and still more preferably 0.10%.
  • Mn is an austenite phase forming element. If the Mn content is too high, the corrosion resistance of the austenitic stainless steel will be lowered. Therefore, the upper limit of the Mn content is controlled to 2.00%, preferably 1.95%, more preferably 1.90%. On the other hand, the lower limit of the Mn content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and still more preferably 0.10%.
  • the upper limit of the P content is controlled to 0.045%, preferably 0.043%.
  • the lower limit of the P content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, and still more preferably 0.010%.
  • the upper limit of the S content is controlled to 0.015%, preferably 0.014%.
  • the lower limit of the S content is not particularly limited, but is preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and still more preferably 0.0005%.
  • Ni like Mn
  • Ni is an austenitic phase forming element. Since Ni is expensive, an excessive Ni content leads to an increase in manufacturing costs. Therefore, the upper limit of the Ni content is controlled to 15.0%, preferably 14.8%, more preferably 14.6%. On the other hand, if the Ni content is too low, the corrosion resistance and workability of the austenitic stainless steel material will deteriorate, and it will be difficult to obtain an austenitic structure. Therefore, the lower limit of the Ni content is controlled to 10.0%, preferably 10.3%, more preferably 10.5%.
  • ⁇ Cr: 15.0 to 22.0%> Cr is an effective element for improving the corrosion resistance of austenitic stainless steel.
  • the upper limit of the Cr content is controlled to 22.0%, preferably 21.8%, more preferably 21.6%.
  • the lower limit of the Cr content is controlled to 15.0%, preferably 15.2%.
  • Mo is an element added to improve corrosion resistance.
  • Mo is expensive, if the Mo content is too high, it leads to an increase in manufacturing costs. Therefore, the upper limit of the Mo content is controlled to 4.0%, preferably 3.9%.
  • the lower limit of the Mo content is 2.0%, preferably 2.1%, more preferably 2.2%, still more preferably 2.5%, from the viewpoint of ensuring corrosion resistance.
  • N is an element effective in improving corrosion resistance.
  • the lower limit of the N content is controlled to 0.01%, preferably 0.02%.
  • the upper limit of the N content is controlled to 0.15%, preferably 0.14%.
  • B is an element effective for improving hot workability (suppressing the occurrence of hot scabbing).
  • the lower limit of the B content is controlled to 0.001%, preferably 0.002%.
  • the upper limit of the B content is controlled to 0.010%, preferably 0.009%.
  • Co 0.05 to 1.00%>
  • Co is an element that suppresses scorching due to processing heat in a cut portion when cutting an austenitic stainless steel material.
  • Co is also an element that improves corrosion resistance after mirror polishing.
  • the lower limit of the Co content is controlled to 0.05%, preferably 0.06%.
  • the upper limit of the Co content is controlled to 1.00%, preferably 0.98%, more preferably 0.95%.
  • V is an element that combines with C to precipitate fine hard carbides in the matrix. These fine hard carbides can improve the scratch resistance without impairing the mirror polishability.
  • part of V forms a solid solution in the mother phase and lowers the ductility of the mother phase. As a result, the cutting resistance is reduced, so the machinability can be improved.
  • the lower limit of the V content is controlled to 0.01%, preferably 0.02%.
  • the upper limit of the V content is controlled to 0.30%, preferably 0.29%.
  • W is an element that combines with C to precipitate fine hard carbides in the matrix. These fine hard carbides can improve the scratch resistance without impairing the mirror polishability.
  • part of W forms a solid solution in the mother phase and lowers the ductility of the mother phase. As a result, the cutting resistance is reduced, so the machinability can be improved.
  • the lower limit of the W content is controlled to 0.01%, preferably 0.02%.
  • the upper limit of the W content is controlled to 0.30%, preferably 0.29%.
  • Al is an element that is added as necessary for deoxidation in the refining process and improves corrosion resistance and heat resistance.
  • Al is an element that forms inclusions that reduce mirror polishability. Therefore, the upper limit of the Al content is controlled to 0.03%, preferably 0.02%.
  • the lower limit is not particularly limited. The lower limit when Al is included is, for example, 0.01%.
  • Ca is an element added as necessary to improve hot workability.
  • Ca is an element that forms inclusions that reduce the mirror polishability. Therefore, the upper limit of the Ca content is controlled to 0.006%, preferably 0.005%.
  • the lower limit is not particularly limited. The lower limit when Ca is included is, for example, 0.001%.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably satisfies the following formula (1).
  • each element symbol represents the content (% by mass) of each element.
  • the above formula (1) is an index representing the balance of the contents of W, V and Co, which affect machinability, mirror polishability and scratch resistance.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a C and N content of less than 0.080%.
  • C and N are also elements that affect the hardness of the austenitic stainless steel material, and by reducing the content of these elements, the austenitic stainless steel material can be softened and workability can be further improved.
  • the total amount of C and N is preferably less than 0.080%, more preferably 0.075% or less, even more preferably 0.070% or less.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a metal structure containing 0 to 2.0% by volume of ⁇ ferrite phase.
  • the ⁇ ferrite phase has an adverse effect on the mirror polishability, and if present in a large amount in the austenitic stainless steel material, it reduces the glossiness of the product. Therefore, the content of the ⁇ ferrite phase is preferably 0 to 2.0% by volume, more preferably 0 to 1.5% by volume, even more preferably 0 to 1.0% by volume.
  • "0 volume % of the ⁇ ferrite phase” means that the ⁇ ferrite phase is not included.
  • the proportion of the ⁇ ferrite phase in the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is obtained by a magnetic induction method.
  • the ratio of the ⁇ ferrite phase can be measured using a ferrite scope (for example, FERITSCOPE FMP30 manufactured by Fisher Instruments).
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a cutting resistance value of 270N or less, more preferably 240N or less, and even more preferably 220N or less. If the cutting resistance value is within such a range, it can be said that the cutting resistance is low, so that the machinability can be improved. Although the lower limit of the cutting resistance value is not particularly limited, it is, for example, 100N.
  • the cutting resistance value can be measured by a cutting test in which an austenitic stainless steel material is slotted using an end mill (Korloy; outer diameter ⁇ 12 mm). In slotting, cutting resistance is defined as a horizontal component force (feed component force) acting in the feed direction.
  • the slotting conditions are as follows.
  • Vc 96 m/min Rotational speed: 2550 rpm
  • Feed amount per blade Fz: 0.025mm/min
  • Feed rate Vf: 255mm/min
  • Axial depth of cut Ap: 5mm Wet processing (with cutting oil)
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a glossiness Gs (20°) of 1000% or more, more preferably 1030% or more, and more preferably 1050% or more after mirror polishing. More preferred. If the glossiness is within such a range, it can be said that the mirror polishability is good, and the seizure and hot peeling can be suppressed.
  • the upper limit of the glossiness Gs (20°) is not particularly limited, it is, for example, 1500%.
  • glossiness Gs (20°) means 20° specular gloss measured according to JIS Z8741:1997.
  • Gloss Gs (20°) can be measured using a gloss meter (BYK-Gardner Micro Trigloss) in accordance with JIS Z8741:1997.
  • the glossiness Gs (20°) is measured at arbitrary five points excluding the range up to 5 mm from the edge, and the average value is used as the evaluation result. Also, each measurement position should be separated by 5 mm or more.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a specific wear amount of 60 ⁇ 10 ⁇ 5 mm 3 /N ⁇ m or less in a pin-on-disk wear test, and is 55 ⁇ 10 ⁇ 5 mm 3 /N. ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ 10 -5 mm 3 /N ⁇ m or less. If the specific wear amount is within such a range, it can be said that the scratch resistance is good. Although the lower limit of the specific wear amount is not particularly limited, it is, for example, 10 ⁇ 10 ⁇ 5 mm 3 /N ⁇ m.
  • the specific wear amount in the pin-on-disk wear test can be measured by cutting a disk-shaped test piece with a diameter of 8 mm from an austenitic stainless steel material and using a pin-on-disk type wear tester.
  • the rotation speed is 0.66 m/sec
  • the rotation speed is 140 rpm
  • the friction distance L is 200 m.
  • the type of the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it has the above characteristics.
  • the austenitic stainless steel material according to embodiments of the present invention may be either hot rolled steel or cold rolled steel.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention can be produced by a method known in the art, except that the stainless steel satisfying the above composition is melted.
  • a typical manufacturing method will be described below, but the manufacturing method of the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is not limited to the following.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention can be produced, for example, by hot rolling a slab having the above composition.
  • Cold rolling may be performed after hot rolling depending on the application.
  • annealing and pickling may be performed as necessary.
  • Conditions such as hot rolling and cold rolling are not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the composition.
  • hot rolling after hot rolling with a heating temperature of 1200 to 1300° C. before rolling, annealing can be performed at 1000 to 1200° C. if necessary.
  • the heating temperature before rolling is preferably 1230 to 1300°C. Further, after cold rolling, annealing at 1000 to 1150° C. is preferable if necessary.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a ⁇ ferrite phase of 0 to 2.0% by volume.
  • the ⁇ ferrite phase at a depth of 5 mm in the thickness direction from the surface of the slab subjected to hot rolling is 0 to 3.0% by volume, and the heating temperature before hot rolling is 1230 to 1300 ° C. preferable. If the ⁇ -ferrite phase at the relevant position of the slab exceeds 3.0% by volume, the ⁇ -ferrite phase tends to remain even in the austenitic stainless steel material, resulting in a decrease in mirror polishability.
  • the lower limit of the ratio of the ⁇ ferrite phase at the relevant position of the slab is not necessarily required, from the viewpoint of suppressing the segregation of S to the grain boundary and the occurrence of scab flaws in hot rolling, it is 0.1 volume % or more, and more preferably 0.2 volume % or more. Note that when scabs occur, the amount of cutting increases during polishing, so the load of the cutting process increases.
  • the ratio of the ⁇ ferrite phase at a depth of 5 mm from the surface of the slab in the thickness direction can be obtained as follows. First, after removing the oxide scale on the surface of the slab, the slab is cut in the thickness direction. Next, on the cut surface in the thickness direction of the slab, the position of the thickness direction depth of 5 mm from the surface of the slab is specified, and the ratio of the ⁇ ferrite phase at that position is measured with a ferrite scope (for example, FERITSCOPE FMP30 manufactured by Fisher Instruments). ).
  • a ferrite scope for example, FERITSCOPE FMP30 manufactured by Fisher Instruments.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is excellent in machinability, mirror polishability, and scratch resistance, so it can be used in various applications that require these properties.
  • the austenitic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is suitable for use in designable articles that require various design properties such as high-class feeling and profound feeling.
  • designable articles include mobile terminals such as mobile phones, smartphones, tablet terminals, and notebook computers, housings such as watches, nameplates, and works of art.
  • a designable article according to an embodiment of the present invention includes the austenitic stainless steel material described above.
  • the designable article according to the embodiment of the present invention can be produced by cutting and mirror-polishing the above-mentioned austenitic stainless steel material, and has high glossiness, high-grade feeling, and excellent scratch resistance.
  • the methods of cutting and mirror polishing are not particularly limited, and methods known in the art can be used. For example, cutting can be performed using cutting tools such as bites, drills, end mills, and milling cutters.
  • the designable article according to the embodiment of the present invention can further include parts other than the austenitic stainless steel material described above. Other parts may be appropriately selected according to the type of designable article, and are not particularly limited.
  • Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 9 A slab was obtained by melting stainless steel having the composition shown in Table 1 (the balance being Fe and impurities). For a part of the obtained slab, after removing the oxide scale on the surface of the slab and cutting the slab in the thickness direction, the position of the cut surface at a depth of 5 mm from the surface of the slab in the thickness direction was specified. The ratio of the ⁇ ferrite phase at the position was measured using a ferrite scope (FERITSCOPE FMP30 manufactured by Fisher Instruments). Table 2 shows the results. Next, the obtained slab was heated to the temperature shown in Table 2, hot rolled into a hot rolled sheet, and then annealed at 1000 to 1200° C. to obtain a hot rolled annealed sheet. Next, the hot-rolled annealed sheet was cold-rolled into a 6.0 mm cold-rolled sheet, and then annealed at 1000 to 1150° C. to obtain a cold-rolled annealed sheet (austenitic stainless steel sheet).
  • ⁇ Proportion of ⁇ ferrite phase> A test piece was cut out from the austenitic stainless steel plate, and the ratio of the ⁇ ferrite phase was measured using a ferrite scope (FERITSCOPE FMP30 manufactured by Fisher Instruments). The measurement was performed at arbitrary three points on the surface of the test piece, and the average value was used as the result.
  • Cutting resistance value> Cutting resistance values were measured according to the method described above. In this evaluation, if the cutting resistance value is 270 N or less, it can be judged that the cutting resistance is low and the machinability is excellent.
  • Gloss Gs (20°)> After cutting the austenitic stainless steel plate obtained above into a predetermined size to prepare a test piece, the test piece was placed on a lapping platen and lapped to perform mirror polishing. In the lapping process, alumina slurry and diamond slurry abrasive were used as lapping agents, and polishing was performed by adjusting the number of revolutions of the lapping platen to 90 rpm and the applied pressure in the range of 150 to 300 g/cm 2 . Glossiness Gs (20°) was measured according to the method described above for the surface of the test piece that had been mirror-polished. In this evaluation, if the glossiness Gs (20°) is 1000% or more, it can be judged that the glossiness is high and the mirror polishability is excellent.
  • ⁇ Scratch resistance Specific wear amount> After the austenitic stainless steel plate obtained above was cut into a predetermined size to prepare a test piece, a pin-on-disk wear test was performed according to the above method to calculate the specific wear amount. In this evaluation, if the specific wear amount is 60 ⁇ 10 ⁇ 5 mm 3 /N ⁇ m or less, it can be judged that the specific wear amount is small and the scratch resistance is excellent.
  • ⁇ Vickers hardness> After cutting the austenitic stainless steel plate obtained above into a predetermined size to prepare a test piece, the Vickers hardness of the rolled surface (surface) of the test piece was measured according to JIS Z2244:2009. The Vickers hardness was measured under the condition of a load of 5 kg. In this evaluation, if the Vickers hardness is less than 220 HV, it can be judged that the workability is excellent.
  • Table 3 shows the above evaluation results.
  • the austenitic stainless steel sheets of Examples 1 to 12 had a predetermined composition, and therefore were excellent in machinability, mirror polishability, and scratch resistance.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 1 had too much Co and too little Mo, so the cutting resistance was high and the machinability was not sufficient.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 2 contained too much W, the glossiness Gs (20°) was low and the mirror polishability was not sufficient. It is considered that this is because carbides and nitrides of W are coarsened.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 3 had a low glossiness Gs (20°) and insufficient mirror polishability because the V content was too high.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 5 does not contain V, the glossiness Gs (20°) is low, the mirror polishability is not sufficient, the specific wear amount is large, and the scratch resistance is not sufficient. rice field. It is considered that this is because fine hard carbides could not be precipitated in the matrix phase and the carbides and nitrides were coarsened.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 6 did not contain W. In addition, this austenitic stainless steel sheet had an excessively large amount of ⁇ ferrite phase. Therefore, due to these factors, the glossiness Gs (20°) was low and the mirror polishability was not sufficient. In addition, the austenitic stainless steel plate of Comparative Example 6 had a large specific wear amount and insufficient scratch resistance.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 7 contained too much C and S, so the glossiness Gs (20°) was low and the mirror polishability was insufficient. This is considered to be due to the coarsening of the hard carbides.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 8 did not contain B. In addition, this austenitic stainless steel sheet had an excessively large amount of ⁇ ferrite phase. Therefore, due to these factors, the glossiness Gs (20°) was low and the mirror polishability was not sufficient. This is presumably because hot scabs were formed and could not be removed even by mirror polishing.
  • the austenitic stainless steel sheet of Comparative Example 9 had too much Cr content. In addition, this austenitic stainless steel sheet also had an excessively large amount of ⁇ ferrite phase. Therefore, the glossiness Gs (20°) was low and the mirror polishability was not sufficient. This is probably because a large amount of ⁇ ferrite remained.
  • the present invention can provide an austenitic stainless steel material excellent in machinability, mirror polishability and scratch resistance, and a method for producing the same.
  • it is possible to manufacture an austenitic stainless steel material by cutting and mirror-polishing it, and to provide a designable article having high glossiness, high-grade feeling, and excellent scratch resistance. be able to.

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Abstract

質量基準で、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼材である。

Description

オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに意匠性物品
　本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに意匠性物品に関する。
　ステンレス鋼材は、耐食性などの特性が良好であることから、様々な用途に用いられている。例えば、スマートフォンや時計などの筐体や構成部品では、耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材の一種であるＳＵＳ３１６が用いられることが多い。
　また、筐体のような消費者が視認できる物品にステンレス鋼材が用いられる場合、消費者の購買意欲を高める観点から、意匠性に優れることがステンレス鋼材に要求されている。意匠性は、時代やニーズによるところであるが、例えば、ステンレス鋼材を切削加工した後に鏡面研磨を施すことで光沢度を高めて高級感を付与することが要求されている。また、擦れ等によって疵が付くと意匠性が損なわれるため、疵を付き難くすることも要求されている。
　ＳＵＳ３１６をベースとした組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼材としては、例えば、特許文献１には、重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ｃｒ：１６～２４％、Ｎｉ：１０～１６％、Ｎ：０．２％以下、Ｍｏ：４．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼材が記載されている。また、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０３～０．１８％、Ｎ：０．０５～０．３０％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：８．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２５．０％、Ｍｏ：０．２０～３．０％、Ｃｕ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼材が記載されている。
特表２０２１－５０４５８７号公報 特許第５６１８０５７号公報
　一般に、ＳＵＳ３１６は、耐食性に優れているものの、切削抵抗が高いため切削性が十分でないという問題がある。また、切削加工後の鏡面研磨についても、切削抵抗が高いものは鏡面研磨がし難い傾向にある。他方、耐疵付き性は、母相の強度を高めることで向上させることができるものの、母相の強度を高めると切削抵抗が高くなって切削性が低下してしまう。
　また、特許文献１のオーステナイト系ステンレス鋼材は、耐食性及び非磁性特性に優れているものの、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性については特に問題にしていない。
　さらに、特許文献２のオーステナイト系ステンレス鋼材は、塑性加工や切削加工などの加工性とともに耐食性に優れ、耐水素脆弱性機能を有するものの、鏡面研磨性及び耐疵付き性については特に問題にしていない。
　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼材を切削加工及び鏡面研磨することによって製造することができ、光沢度が高くて高級感を有するとともに、耐疵付き性に優れる意匠性物品を提供することを目的とする。
　オーステナイト系ステンレス鋼材の切削性は、母相の強度及び延性の度合いによって影響を受ける。すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼材の切削性は、母相の強度を高めることなく、母相の延性を低下させることによって向上させることができる。そこで、少量のＶ及びＷを母相に固溶させることにより、母相の延性を低下させつつ、母相の強度上昇を抑制することを試みた。
　また、オーステナイト系ステンレス鋼材の鏡面研磨性は、介在物、粗大な炭化物、δフェライトの存在によって影響を受ける。また、鏡面研磨によって焼付きが発生したり、熱間圧延時に発生するヘゲ疵（以下、「熱間ヘゲ」という）が残存したりすると、光沢度を低下させる恐れがあるため、これらも抑制する必要がある。そこで、介在物を形成するＡｌ及びＣａを極力低減すること、Ｓ、Ｂ、Ｖ及びＷの含有量を調整して粗大な炭化物の生成を抑制すること、ＣｏやＷの添加によって耐熱性を向上させて焼付きを抑制すること、Ｂの添加によって熱間ヘゲの発生を抑制することを試みた。
　さらに、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐疵付き性は、微細な硬質炭化物を母相に析出させることで向上させることができる。そこで、微細な硬質炭化物を生成し易いＶ及びＷを添加することによって耐疵付き性の向上を試みた。
　以上の観点に基づいて、本発明者らは、耐食性に優れるＳＵＳ３１６の組成をベースに様々な組成のオーステナイト系ステンレス鋼材を作製して分析を行った結果、特定の組成とすることにより、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性の全てを向上させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼材である。
　また、本発明は、前記オーステナイト系ステンレス鋼材を含む意匠性物品である。
　さらに、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、表面から５ｍｍの厚み方向深さの位置におけるδフェライト相が０～３．０体積％であるスラブを、１２３０～１３００℃に加熱して熱間圧延する、オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
　本発明によれば、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法を提供することができる。
　また、本発明によれば、オーステナイト系ステンレス鋼材を切削加工及び鏡面研磨することによって製造することができ、光沢度が高くて高級感を有するとともに、耐疵付き性に優れる意匠性物品を提供することができる。
　以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
　なお、本明細書において成分に関する「％」表示は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる。
　ここで、本明細書において「オーステナイト系」とは、常温で金属組織が主にオーステナイト相であるものを意味する。したがって、「オーステナイト系」にはオーステナイト相以外の相（例えば、フェライト相やマルテンサイト相など）が僅かに含まれるものも包含される。
　また、本明細書において「ステンレス鋼材」とは、ステンレス鋼から形成される材料のことを意味し、その材形は特に限定されない。材形の例としては、板状（帯状を含む）、棒状、管状などが挙げられる。また、材料は、断面形状がＴ形、Ｉ形などの各種形鋼であってもよい。
　また、本明細書において「不純物」とは、オーステナイト系ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、Ｏなどの元素は、不純物に含まれる。不純物として含まれるＯは、一般的に０．０３０％以下である。
　さらに、本明細書における各元素の含有量に関して、「ｘｘ％以下」を含むとは、ｘｘ％以下であるが、０％超（特に、不純物レベル超）の量を含むことを意味する。
　また、本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ａｌ：０．０３％以下、Ｃａ：０．００６％以下から選択される１種以上を更に含むことができる。したがって、これらの元素を含む本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、Ａｌ：０～０．０３％、Ｃａ：０～０．００６％から選択される１種以上を更に含み、残部がＦｅ及び不純物からなると表すことができる。
　ここで、本明細書における各元素の含有量に関して、「０～ｘｘ％」を含むとは、ｘｘ％以下であるが、０％（含まれない場合）も包含する概念である。
　以下、各成分について詳細に説明する。
＜Ｃ：０．０２４％以下＞
　Ｃは、オーステナイト相（γ相）の生成元素であり、母相の強度を高めるのに有効な元素である。特に、Ｃは、ＶやＷと結合して微細な硬質炭化物を母相中に析出させることができるため、耐疵付き性を向上させることができる。ただし、Ｃの含有量が多すぎると、硬質炭化物が粗大化し易くなって鏡面研磨性が低下する。そのため、Ｃの含有量の上限値は、０．０２４％、好ましくは０．０２３％に制御される。一方、Ｃ含有量の下限値は、特に限定されないが、Ｃによる上記の効果を得る観点から、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００３％、更に好ましくは０．００５％である。
＜Ｓｉ：１．００％以下＞
　Ｓｉの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．９８％、より好ましくは０．９６％に制御される。一方、Ｓｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。
＜Ｍｎ：２．００％以下＞
　Ｍｎは、オーステナイト相の生成元素である。Ｍｎの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｍｎの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．９５％、より好ましくは１．９０％に制御される。一方、Ｍｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。
＜Ｐ：０．０４５％以下＞
　Ｐの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｐの含有量の上限値は、０．０４５％、好ましくは０．０４３％に制御される。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００５％、更に好ましくは０．０１０％である。
＜Ｓ：０．０１５％以下＞
　Ｓの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の製造性が低下してしまうとともに、介在物が生成し易くなって鏡面研磨性が損なわれる。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０１５％、好ましくは０．０１４％に制御される。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０００１％、より好ましくは０．０００３％、更に好ましくは０．０００５％である。
＜Ｎｉ：１０．０～１５．０％＞
　Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト相の生成元素である。Ｎｉは高価であるため、含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｎｉの含有量の上限値は、１５．０％、好ましくは１４．８％、より好ましくは１４．６％に制御される。一方、Ｎｉの含有量は少なすぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性や加工性が低下するとともに、オーステナイト組織を得ることが困難となる。そのため、Ｎｉの含有量の下限値は、１０．０％、好ましくは１０．３％、より好ましくは１０．５％に制御される。
＜Ｃｒ：１５．０～２２．０％＞
　Ｃｒは、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。ただし、Ｃｒの含有量は多すぎると、δフェライトの生成によって、オーステナイト系ステンレス鋼材の鏡面研磨性が低下してしまう。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、２２．０％、好ましくは２１．８％、より好ましくは２１．６％に制御される。一方、Ｃｒの含有量は少なすぎると、耐食性が十分に得られない。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１５．０％、好ましくは１５．２％に制御される。
＜Ｍｏ：２．０～４．０％＞
　Ｍｏは、耐食性を向上させるために添加される元素である。ただし、Ｍｏは高価であるため、Ｍｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、４．０％、好ましくは３．９％に制御される。一方、Ｍｏの含有量の下限値は、耐食性を確保する観点から、２．０％、好ましくは２．１％、より好ましくは２．２％、更に好ましくは２．５％である。
＜Ｎ：０．０１～０．１５％＞
　Ｎは、耐食性の向上に有効な元素である。この効果を得るために、Ｎの含有量の下限値は、０．０１％、好ましくは０．０２％に制御される。一方、Ｎの含有量は多すぎると、オーステナイト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．１５％、好ましくは０．１４％に制御される。
＜Ｂ：０．００１～０．０１０％＞
　Ｂは、熱間加工性の向上（熱間ヘゲの発生の抑制）に有効な元素である。この効果を得るために、Ｂの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００２％に制御される。一方、Ｂの含有量が多すぎると、Ｂによる効果が飽和し、逆にボライド析出物の生成によって鏡面研磨性が低下する。そのため、Ｂの含有量の上限値は、０．０１０％、好ましくは０．００９％に制御される。
＜Ｃｏ：０．０５～１．００％＞
　Ｃｏは、オーステナイト系ステンレス鋼材を切削加工する際に、切削部の加工熱による焼けを抑制する元素である。また、Ｃｏは、鏡面研磨後の耐食性を向上させる元素でもある。これらの効果を得るために、Ｃｏの含有量の下限値は、０．０５％、好ましくは０．０６％に制御される。一方、Ｃｏの含有量が多すぎると、Ｃｏによる効果が飽和するとともに、切削抵抗が増大して切削性が低下する。そのため、Ｃｏの含有量の上限値は、１．００％、好ましくは０．９８％、より好ましくは０．９５％に制御される。
＜Ｖ：０．０１～０．３０％＞
　Ｖは、Ｃと結合して微細な硬質炭化物を母相中に析出させる元素である。この微細な硬質炭化物によって、鏡面研磨性を損なうことなく耐疵付き性を向上させることができる。また、Ｖの一部は、母相に固溶して母相の延性を低下させる。これにより、切削抵抗が低下するため、切削性を向上させることができる。これらの効果を得るために、Ｖの含有量の下限値は、０．０１％、好ましくは０．０２％に制御される。一方、Ｖの含有量が多すぎると、Ｖの炭化物や窒化物が粗大化し易くなるため、鏡面研磨性が低下する。したがって、Ｖの含有量の上限値は、０．３０％、好ましくは０．２９％に制御される。
＜Ｗ：０．０１～０．３０％＞
　Ｗは、Ｖと同様に、Ｃと結合して微細な硬質炭化物を母相中に析出させる元素である。この微細な硬質炭化物によって、鏡面研磨性を損なうことなく耐疵付き性を向上させることができる。また、Ｗの一部は、母相に固溶して母相の延性を低下させる。これにより、切削抵抗が低下するため、切削性を向上させることができる。これらの効果を得るために、Ｗの含有量の下限値は、０．０１％、好ましくは０．０２％に制御される。一方、Ｗの含有量が多すぎると、Ｗの炭化物や窒化物が粗大化し易くなるため、鏡面研磨性が低下する。したがって、Ｗの含有量の上限値は、０．３０％、好ましくは０．２９％に制御される。
＜Ａｌ：０．０３％以下＞
　Ａｌは、精錬工程において脱酸のために必要に応じて添加され、耐食性及び耐熱性を改善する元素である。他方、Ａｌは、鏡面研磨性を低下させる介在物を生成する元素である。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、０．０３％、好ましくは０．０２％に制御される。一方、Ａｌは含まれていなくてもよいため、その下限値は特に限定されない。Ａｌが含まれる場合の下限値は、例えば０．０１％である。
＜Ｃａ：０．００６％以下＞
　Ｃａは、熱間加工性を向上させるために必要に応じて添加される元素である。他方、Ｃａは、鏡面研磨性を低下させる介在物を生成する元素である。そのため、Ｃａの含有量の上限値は、０．００６％、好ましくは０．００５％に制御される。一方、Ｃａは含まれていなくてもよいため、その下限値は特に限定されない。Ｃａが含まれる場合の下限値は、例えば０．００１％である。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、下記式（１）を満たすことが好ましい。
　５Ｗ＋２Ｖ＋０．４５－Ｃｏ≧０　・・・（１）
　式中、各元素記号は、各元素の含有量（質量％）を表す。
　上記式（１）は、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性に影響を与えるＷ、Ｖ及びＣｏの含有量のバランスを表す指標である。上記式（１）を満たすことにより、Ｗ、Ｖ及びＣｏの含有量を適切なバランスに制御することができるため、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性を安定して向上させることが可能となる。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、Ｃ及びＮの含有量が０．０８０％未満であることが好ましい。
　Ｃ及びＮは、オーステナイト系ステンレス鋼材の硬度に影響を与える元素でもあり、これら元素の含有量を少なくすることによって、オーステナイト系ステンレス鋼材を軟質化して加工性を更に良好にすることができる。この目的のために、Ｃ及びＮの合計量が０．０８０％未満であることが好ましく、０．０７５％以下であることがより好ましく、０．０７０％以下であることが更に好ましい。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、δフェライト相が０～２．０体積％の金属組織を有することが好ましい。
　δフェライト相は、鏡面研磨性に悪影響を及ぼし、オーステナイト系ステンレス鋼材中に多く存在すると製品の光沢度を低下させる。そのため、δフェライト相は０～２．０体積％であることが好ましく、０～１．５体積％であることがより好ましく、０～１．０体積％であることが更に好ましい。
　ここで、本明細書において「δフェライト相が０体積％」とは、δフェライト相が含まれないことを意味する。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材中のδフェライト相の割合は、磁気誘導法によって求められる。例えば、δフェライト相の割合は、フェライトスコープ（例えば、フィッシャーインストルメンツ製のＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ　ＦＭＰ３０など）を用いて測定することができる。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、切削抵抗値が２７０Ｎ以下であることが好ましく、２４０Ｎ以下であることがより好ましく、２２０Ｎ以下であることが更に好ましい。このような範囲の切削抵抗値であれば、切削抵抗が低いということができるため、切削性を向上させることができる。なお、切削抵抗値の下限値は、特に限定されないが、例えば１００Ｎである。
　ここで、切削抵抗値は、エンドミル（Ｋｏｒｌｏｙ社；外径φ１２ｍｍ）を用いて、オーステナイト系ステンレス鋼材をスロッティング加工する切削試験によって測定することができる。スロッティング加工において、送り方向に働く水平分力（送り分力）を切削抵抗とする。スロッティング加工の条件は以下の通りとする。
　切削速度（Ｖｃ）：９６ｍ／分
　回転速度：２５５０ｒｐｍ
　１刃あたりの送り量（Ｆｚ）：０．０２５ｍｍ／分
　送り速度（Ｖｆ）：２５５ｍｍ／分
　軸方向の切込み深さ（Ａｐ）：５ｍｍ
　ウエット加工（切削油あり）
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、鏡面研磨後に光沢度Ｇｓ（２０°）が１０００％以上であることが好ましく、１０３０％以上であることがより好ましく、１０５０％以上であることが更に好ましい。このような範囲の光沢度であれば、鏡面研磨性が良好であり、焼付きや熱間ヘゲを抑制できているということができる。なお、光沢度Ｇｓ（２０°）の上限値は、特に限定されないが、例えば１５００％である。
　ここで、光沢度Ｇｓ（２０°）は、ＪＩＳ　Ｚ８７４１：１９９７に準拠して測定される２０度鏡面光沢のことを意味する。光沢度Ｇｓ（２０°）は、ＪＩＳ　Ｚ８７４１：１９９７に準拠し、光沢度計（ＢＹＫ－Ｇａｒｄｎｅｒ社製マイクロトリグロス）を用いて測定することができる。光沢度Ｇｓ（２０°）は、端部から５ｍｍまでの範囲を除く任意の５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とする。また、各測定位置の間は５ｍｍ以上離す。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、ピンオンディスク摩耗試験における比摩耗量が６０×１０-5ｍｍ3／Ｎ・ｍ以下であることが好ましく、５５×１０-5ｍｍ3／Ｎ・ｍ以下であることがより好ましく、５０×１０-5ｍｍ3／Ｎ・ｍ以下であることが更に好ましい。このような範囲の比摩耗量であれば、耐疵付き性が良好であるということができる。なお、比摩耗量の下限値は、特に限定されないが、例えば１０×１０-5ｍｍ3／Ｎ・ｍである。
　ここで、ピンオンディスク摩耗試験における比摩耗量は、オーステナイト系ステンレス鋼材から直径８ｍｍの円板状の試験片を切り出し、ピンオンディスク型摩耗試験機を用いて測定することができる。ピンオンディスク摩耗試験は、円板状の試験片を試料ホルダに固定し、回転する研磨紙（ＳｉＣを塗布した＃８００研磨紙）に試験片の表面を試験荷重Ｆ＝２０Ｎで押し付けることによって行う。このとき、回転速度を０．６６ｍ／秒、回転数を１４０ｒｐｍ、摩擦距離Ｌを２００ｍとする。そして、ピンオンディスク摩耗試験前後の試験片の厚みの差から摩耗によって消失した材料の体積を算出し、これを摩耗減量Ｗ（ｍｍ3）とした。そして、以下の式によって比摩耗量を算出する。
　比摩耗量（ｍｍ3／Ｎ・ｍ）＝摩耗減量Ｗ／（試験荷重Ｆ×摩擦距離Ｌ）
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、上記のような特徴を有していれば、その種類は特に限定されない。例えば、本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、熱延鋼材又は冷延鋼材のいずれであってもよい。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、上記の組成を満たすステンレス鋼を溶製すること以外は、当該技術分野において公知の方法で製造することができる。以下に典型的な製造方法を説明するが、本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法は、下記に限定されるものではない。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、例えば、上記の組成を有するスラブを熱間圧延することで製造することができる。また、用途に応じて、熱間圧延後に冷間圧延を行ってもよい。さらに、熱間圧延後及び冷間圧延後には、必要に応じて焼鈍や酸洗をそれぞれ行ってもよい。
　熱間圧延及び冷間圧延などの条件は、特に限定されず、成分組成に応じて適宜調整すればよい。例えば、熱間圧延では、圧延前の加熱温度を１２００～１３００℃として熱間圧延した後、必要に応じて１０００～１２００℃で焼鈍することができる。圧延前の加熱温度は、１２３０～１３００℃とすることが好ましい。また、冷間圧延後は、必要に応じて１０００～１１５０℃で焼鈍することが好ましい。
　また、前述したように本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、δフェライト相が０～２．０体積％であることが好ましいが、このようなオーステナイト系ステンレス鋼材を製造するためには、熱間圧延に供するスラブの表面から５ｍｍの厚み方向深さの位置におけるδフェライト相を０～３．０体積％とし、且つ、熱間圧延前の加熱温度を１２３０～１３００℃とすることが好ましい。スラブの当該位置におけるδフェライト相が３．０体積％を超えると、オーステナイト系ステンレス鋼材においてもδフェライト相が残存し易くなる結果、鏡面研磨性が低下してしまう。
　スラブの当該位置におけるδフェライト相の割合の下限は必ずしも必要ではないが、結晶粒界へのＳの偏析を抑制し、熱間圧延におけるヘゲ疵の発生を抑制する観点から、０．１体積％以上とするのが好ましく、０．２体積％以上とするのが更に好ましい。なお、ヘゲ疵が発生した場合、研磨の際に切削量が多くなるため、切削加工の負荷が増大する。
　ここで、スラブの表面から５ｍｍの厚み方向深さの位置におけるδフェライト相の割合は、次のようにして求めることができる。まず、スラブの表面の酸化スケールを除去した後、スラブを厚み方向に切断する。次に、スラブの厚み方向の切断面において、スラブの表面から５ｍｍの厚み方向深さの位置を特定し、その位置でδフェライト相の割合をフェライトスコープ（例えば、フィッシャーインストルメンツ製のＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ　ＦＭＰ３０など）を用いて測定する。
　本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性に優れているため、これらの特性が要求される様々な用途で用いることができる。例えば、本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼材は、高級感、重厚感などの様々な意匠性が要求される意匠性物品に用いるのに適している。意匠性物品の例としては、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコンなどのモバイル端末、時計などの筐体、銘板、美術品などが挙げられる。
　本発明の実施形態に係る意匠性物品は、上記のオーステナイト系ステンレス鋼材を含む。
　本発明の実施形態に係る意匠性物品は、上記のオーステナイト系ステンレス鋼材を切削加工及び鏡面研磨することによって製造することができ、光沢度が高くて高級感を有するとともに、耐疵付き性に優れる。
　切削加工及び鏡面研磨の方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、切削加工は、バイト、ドリル、エンドミル、フライスなどの切削工具を用いて行うことができる。
　本発明の実施形態に係る意匠性物品は、上記のオーステナイト系ステンレス鋼材以外の他の部品を更に含むことができる。他の部品としては、意匠性物品の種類に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。
　以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
（実施例１～１２及び比較例１～９）
　表１に示す組成（残部はＦｅ及び不純物である）を有するステンレス鋼を溶製してスラブを得た。得られたスラブの一部について、スラブの表面の酸化スケールを除去し、スラブを厚み方向に切断した後、その切断面において、スラブの表面から５ｍｍの厚み方向深さの位置を特定し、その位置でδフェライト相の割合をフェライトスコープ（フィッシャーインストルメンツ製のＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ　ＦＭＰ３０）を用いて測定した。その結果を表２に示す。次に、得られたスラブを表２に示す温度に加熱し、熱間圧延して熱延板とした後、１０００～１２００℃で焼鈍することによって熱延焼鈍板を得た。次に、熱延焼鈍板を冷間圧延して６．０ｍｍの冷延板とした後、１０００～１１５０℃で焼鈍を行うことによって冷延焼鈍板（オーステナイト系ステンレス鋼板）を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記で得られたオーステナイト系ステンレス鋼板に対して以下の評価を行った。
＜δフェライト相の割合＞
　オーステナイト系ステンレス鋼板から試験片を切り出し、フェライトスコープ（フィッシャーインストルメンツ製のＦＥＲＩＴＳＣＯＰＥ　ＦＭＰ３０）を用いてδフェライト相の割合を測定した。なお、測定は、試験片の表面の任意の３箇所で行い、その平均値を結果とした。
＜切削性：切削抵抗値＞
　切削抵抗値を上記の方法にしたがって測定した。この評価において、切削抵抗値が２７０Ｎ以下であれば、切削抵抗が低く、切削性に優れると判断することができる。
＜鏡面研磨性：光沢度Ｇｓ（２０°）＞
　上記で得られたオーステナイト系ステンレス鋼板を所定の大きさに切削加工して試験片を作製した後、試験片をラップ定盤上に配置してラッピング加工することによって鏡面研磨を行った。ラッピング加工は、ラップ剤としてアルミナスラリー及びダイヤモンドスラリー研磨剤を用い、ラップ定盤の回転数を９０ｒｐｍ、加圧力を１５０～３００ｇ／ｃｍ2の範囲で調整して研磨を施した。
　鏡面研磨を行った試験片の表面について、上記の方法にしたがって光沢度Ｇｓ（２０°）を測定した。この評価において、光沢度Ｇｓ（２０°）が１０００％以上であれば、光沢度が高く、鏡面研磨性に優れると判断することができる。
＜耐疵付き性：比摩耗量＞
　上記で得られたオーステナイト系ステンレス鋼板を所定の大きさに切り出して試験片を作製した後、上記の方法にしたがってピンオンディスク摩耗試験を行い、比摩耗量を算出した。この評価において、比摩耗量が６０×１０-5ｍｍ3／Ｎ・ｍ以下であれば、比摩耗量が少なく、耐疵付き性に優れると判断することができる。
＜ビッカース硬さ＞
　上記で得られたオーステナイト系ステンレス鋼板を所定の大きさに切り出して試験片を作製した後、試験片の圧延面（表面）におけるビッカース硬さを、ＪＩＳ　Ｚ２２４４：２００９に準拠して測定した。ビッカース硬さの測定では、荷重５ｋｇの条件とした。
　この評価において、ビッカース硬さが２２０ＨＶ未満であれば、加工性に優れると判断することができる。
　上記の各評価結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示されるように、実施例１～１２のオーステナイト系ステンレス鋼板は、所定の組成を有しているため、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性の全てが優れていた。
　これに対して比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｃｏの含有量が多すぎるとともにＭｏが少なすぎたため、切削抵抗が高く、切削性が十分でなかった。
　比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｗの含有量が多すぎたため、光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。これは、Ｗの炭化物や窒化物が粗大化したためであると考えられる。
　比較例３のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｖの含有量が多すぎたため、光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。これは、Ｖの炭化物や窒化物が粗大化したためであると考えられる。
　比較例４のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｃｏを含有していないため、光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。これは、切削時に焼けが生じてしまい、鏡面研磨によっても焼けを除去できなかったためであると考えられる。
　比較例５のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｖを含有していないため、光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でないとともに、比摩耗量が多く、耐疵付き性が十分でなかった。これは、微細な硬質炭化物を母相中に析出させることができず、炭化物や窒化物が粗大化したためであると考えられる。
　比較例６のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｗを含有していなかった。また、このオーステナイト系ステンレス鋼板は、δフェライト相の量が多くなりすぎた。そのため、これらの要因に起因して光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。また、比較例６のオーステナイト系ステンレス鋼板は、比摩耗量が多く、耐疵付き性が十分でなかった。これは、微細な硬質炭化物を母相中に析出させることができず、炭化物や窒化物が粗大化したためであると考えられる。
　比較例７のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｃ及びＳの含有量が多すぎたため、光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。これは、硬質炭化物が粗大化したためであると考えられる。
　比較例８のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｂを含有していなかった。また、このオーステナイト系ステンレス鋼板は、δフェライト相の量が多くなりすぎた。そのため、これらの要因に起因して光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。これは、熱間ヘゲが生じてしまい、鏡面研磨によっても熱間ヘゲを除去できなかったためであると考えられる。
　比較例９のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｃｒの含有量が多すぎた。また、このオーステナイト系ステンレス鋼板は、δフェライト相の量も多くなりすぎた。そのため、光沢度Ｇｓ（２０°）が低く、鏡面研磨性が十分でなかった。これは、δフェライトが多量に残存したためであると考えられる。
　以上の結果からわかるように、本発明によれば、切削性、鏡面研磨性及び耐疵付き性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法を提供することができる。
　また、本発明によれば、オーステナイト系ステンレス鋼材を切削加工及び鏡面研磨することによって製造することができ、光沢度が高くて高級感を有するとともに、耐疵付き性に優れる意匠性物品を提供することができる。

Claims (13)

  1. 　質量基準で、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼材。
  2. 　下記式（１）を満たす、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
    　５Ｗ＋２Ｖ＋０．４５－Ｃｏ≧０　・・・（１）
    　式中、各元素記号は、各元素の含有量（質量％）を表す。
  3. 　Ｃ及びＮの合計量が、０．０８０質量％未満である、請求項１又は２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  4. 　δフェライト相が０～２．０体積％の金属組織を有する請求項１～３のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  5. 　質量基準で、Ａｌ：０．０３％以下、Ｃａ：０．００６％以下から選択される１種以上を更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  6. 　切削抵抗値が２７０Ｎ以下である、請求項１～５のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  7. 　鏡面研磨後に光沢度Ｇｓ（２０°）が１０００％以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  8. 　ピンオンディスク摩耗試験における比摩耗量が６０×１０-5ｍｍ3／Ｎ・ｍ以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  9. 　意匠性物品に用いられる、請求項１～８のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材。
  10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材を含む意匠性物品。
  11. 　質量基準で、Ｃ：０．０２４％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎｉ：１０．０～１５．０％、Ｃｒ：１５．０～２２．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．０１～０．１５％、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｃｏ：０．０５～１．００％、Ｖ：０．０１～０．３０％、Ｗ：０．０１～０．３０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、表面から５ｍｍの厚み方向深さの位置におけるδフェライト相が０～３．０体積％であるスラブを、１２３０～１３００℃に加熱して熱間圧延する、オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
  12. 　前記スラブは、下記式（１）を満たす、請求項１１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
    　５Ｗ＋２Ｖ＋０．４５－Ｃｏ≧０　・・・（１）
    　式中、各元素記号は、各元素の含有量（質量％）を表す。
  13. 　前記スラブは、Ｃ及びＮの合計量が、０．０８０質量％未満である、請求項１１又は１２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
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