不锈钢带或不锈钢箔及其制造方法技术

本发明专利技术提供高耐腐蚀性的不锈钢带或不锈钢箔及其制造方法，能够不添加Nb、V、N这样的合金元素，具有适用于精密压制或精密加工的平均晶粒直径为1.0μm以下的微细晶粒组织，更具体而言，提供介稳奥氏体系不锈钢带或不锈钢箔及其制造方法，在蚀刻贯通加工中，能够满足端面的垂直性和面粗糙度，并且具有能够适用于医疗设备用途的超微细晶粒组织。以质量％计包含：C：0.01～0.20％、Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～3.0％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cr：15～21％、Ni：5～15％、余量Fe和不可避免杂质，平均晶粒直径d

Stainless steel strip or foil and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
不锈钢带或不锈钢箔及其制造方法
本专利技术涉及具有超微细晶粒组织的介稳奥氏体系不锈钢带或钢箔以及这些钢带、钢箔的制造方法，特别涉及作为构成医疗设备和精密小型电子设备的心脏部的微电子机械系统(MicroElectroMechanicalSystems，以下称为MEMS)器件的构成材料而被有效地应用的钢带或钢箔及其制造方法。
技术介绍
近来，MEMS器件在小型化和高精度化方面快速地发展。因此，对于构成MEMS器件的金属材料、特别是奥氏体系不锈钢，要求进一步的薄壁化和高耐力化。除此以外，对于MEMS器件用不锈钢，分别要求二次加工精度及加工后的质量的稳定性。在MEMS制造工艺中，对不锈钢带或钢箔实施精密压制或高精细蚀刻等各种超微细加工。与一般的机械加工相比，这些超微加工更容易受到材料物性的较大影响。特别是在高精细蚀刻加工中，受到材料的表面性状、耐腐蚀性以及金属组织的较大影响。以往，已知有通过使金属材料或合金材料的晶粒微细化来提高材料的高耐力、高弹簧极限、高耐久疲劳性等机械特性的方法。另外，也公知晶粒微细化不仅是机械特性，冲裁或切削加工时的二次加工精度或难以引起伴随成形加工的表面粗糙等部件的质量上的优点也大。由于这样的情况，作为有效地适用于MEMS用途的材料而具有微细晶粒组织的不锈钢受到关注。在专利文献1～4和非专利文献1中分别记载了具有微细晶粒组织的不锈钢。专利文献1、专利文献2、专利文献3的不锈钢均是在通用的不锈钢的化学成分中微量添加Nb、V、N这样的特别的合金元素，并使这些添加元素的碳氮化物析出，由此抑制最终退火中的晶粒生长，其结果是实现了晶粒的微细化。但是，专利文献1、2和3的不锈钢均是通过使不锈钢的组成成为脱离通用的成分设计的组成而使组织微细化。因此，特别是在医疗设备用途中，从对生物学安全性的风险的观点出发，难以采用。另外，由于不锈钢材料的平均晶粒直径超过1μm，因此很难说具有上述用途所需的电化学均匀性。专利文献4的不锈钢以提高强度特性(弹簧极限值)为目的，通过反复接受冷轧(加工诱导相变)和热处理(逆相变)，晶粒被微细化。在专利文献4的不锈钢中，没有像专利文献1、2、3那样在不锈钢中添加特别的合金元素。但是，专利文献4的不锈钢由于通过反复进行上述加工热处理而使晶粒微细化，因此通过热处理中的不均匀的逆相变(α相→γ相)和再溶解(向γ相的Cr碳化物的溶解)，在接下来的冷轧工序中的加工应变被不均匀地导入的处理被反复进行。因此，不仅最终平均晶粒直径超过1μm，而且从微观上看容易形成混粒组织。另外，为了进一步微细粒化而实施最终冷轧，但由于轧制织构发达，因此不适合精密压制或高精细蚀刻等加工。其结果是，很难说能够有效地应用于上述用途。在非专利文献1中公开了与专利文献4同样地利用逆相变使平均奥氏体粒径为0.5μm以下的超微细粒的技术。然而，该技术以含有Mo和N的介稳奥氏体系不锈钢、即12.5Cr-9.5Ni-2Mo-0.1N钢为对象微量添加上述特别的元素N，存在与专利文献1、2、3同样的问题。专利文献1：日本专利5920555号公报；专利文献2：日本专利4324509号公报；专利文献3：日本专利3562492号公报；专利文献4：日本专利6252730号公报。非专利文献1：日本金属学会志(日本金属学会誌)第55卷第4号(1991)376-382页(“具有超微细晶粒组织的介稳奥氏体系不锈钢的拉伸变形行为(超微細粒組織を有する準安定オーステナイト系ステンレス鋼の引張変形挙動)”)
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于在不添加Nb、V、N这样的合金元素的情况下，提供具有适于精密压制或精密加工的平均晶粒直径为1.0μm以下的微细晶粒组织的高耐腐蚀性的钢带或钢箔及其制造方法。具体而言，本专利技术的目的在于提供一种介稳奥氏体系不锈钢带或钢箔及其制造方法，在蚀刻贯通加工中，能够满足端面的垂直性和面粗糙度，并且具有能够适用于医疗设备用途的超微细晶粒组织。用于解决问题的方法以下，对本专利技术进行详细说明。(本专利技术的要点)本专利技术最主要的特点在于：有效利用通过在通用不锈钢中作为主要成分添加的Cr形成的碳化物(作为碳化物主要是Cr23C6，但是本专利技术钢的Cr碳化物并不限定于Cr23C6)来实现晶粒的微细化。即，在含有12质量％以上的Cr的不锈钢中，在加热工序中Cr碳化物在晶界等析出。随着Cr碳化物的析出，在附近形成Cr缺乏层的现象被称为“敏化”。该敏化成为奥氏体系不锈钢特有的应力腐蚀裂纹的原因。为了避免这样的问题，在现有技术中，进行所谓的固溶化处理，即在最终的制造工序中将钢板加热到1000℃以上，使Cr碳化物再溶解并骤冷。本专利技术的特点在于，将Cr碳化物和Cr缺乏层积极地用于金属组织控制和电化学特性的控制。即，在本专利技术中，通过使析出的Cr碳化物微细分散来实现晶粒的均匀微细化，同时通过反复进行冷轧和热处理来使Cr缺乏层均匀微细分散。由此，提高电化学或腐蚀化学的均匀性，实现高精细的蚀刻性。在现有技术中，为了防止敏化而避免了Cr碳化物的析出。与此相对，在本专利技术中，通过严密地管理导致敏化的析出碳化物中所含的Cr量(Crptt)，从而不添加Nb、V等碳化物形成元素，而利用不锈钢中含有的Cr自身实现微细粒化。即，分别发现：通过反复进行冷轧和再结晶热处理，Cr缺乏层被截断而均匀分散；在热处理阶段微细Cr碳化物成为晶界移动的障碍、且大多进入再结晶粒内；在该过程中金属组织成为均匀的微细晶粒组织；由于最终产品的板厚大多为0.1mm以下，因此几乎不显现由敏化引起的脆化现象。在这些方面存在成为本专利技术核心的见解。本专利技术是基于上述见解而完成的。本专利技术涉及的介稳奥氏体不锈钢带或钢箔以质量％计包含：C：0.01～0.20％、Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～3.0％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cr：15～21％、Ni：5～15％、以及余量Fe和不可避免杂质，平均晶粒直径dave为0.05～0.33μm，晶粒直径的最大值dmax为2.0μm，晶粒直径的标准偏差σ除以平均晶粒直径dave得到的系数a(＝σ/dave)满足0≤a≤0.5，且析出碳化物中的铬量Crptt满足0.4％≤Crptt≤1.0％。另外，本专利技术涉及的介稳奥氏体不锈钢带或钢箔的优选板厚为0.01mm以上0.20mm以下。并且，本专利技术涉及的介稳奥氏体不锈钢带或钢箔的制造方法包括：(a)准备热轧钢材，所述热轧钢材以质量％计包含：C：0.01～0.20％、Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～3.0％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cr：15～21％、Ni：5～15％、以及余量Fe和不可避免杂质；(b)在冷轧所述热轧钢材后，在500℃～900℃的温度区域进行热处理；(c)重复进行三次以上的所述工序(b)，得到以下的钢带或钢箔：平均晶粒直径dave为0.05～0.33μm，晶粒直径的最大值dmax为2.0μm,晶粒直径的标准偏差σ除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介稳奥氏体系不锈钢带或钢箔，其特征在于，/n以质量％计包含：C：0.01～0.20％、Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～3.0％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cr：15～21％、Ni：5～15％、以及余量Fe和不可避免杂质，平均晶粒直径d

【技术特征摘要】
20181129 JP 2018-2231371.一种介稳奥氏体系不锈钢带或钢箔，其特征在于，
以质量％计包含：C：0.01～0.20％、Si：0.1～2.0％、Mn：0.1～3.0％、P：0.05％以下、S：0.03％以下、Cr：15～21％、Ni：5～15％、以及余量Fe和不可避免杂质，平均晶粒直径dave为0.05～0.33μm，晶粒直径的最大值dmax为2.0μm，晶粒直径的标准偏差σ除以平均晶粒直径dave得到的系数a(＝σ/dave)满足0≤a≤0.5，且析出碳化物中的铬量Crptt满足0.4％≤Crptt≤1.0％。


2.如权利要求1所述的钢带或钢箔，其特征在于，
板厚为0.01mm以上0.20mm以下。


3.如权利要求1所述的钢带或钢箔，其特征在于，
含有16～20质量％的Cr。


4.如权利要求1所述的钢带或钢箔，其特征在于，
含有6～15质量％的Ni。


5.如权利要求1至4中任一项所述的钢带或钢箔，其特征在于，
还含有0.1～3.0质量％的Mo。


6.一种介稳奥氏体系不锈钢带或钢箔的制造方法，其特征在于，
(a)准备热轧钢材，所述热轧钢材以质量％计包含：

【专利技术属性】
技术研发人员：蛭田修平，细谷佳弘，
申请(专利权)人：株式会社特殊金属超越，
类型：发明
国别省市：日本;JP