JPH0241578B2 - - Google Patents
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- JPH0241578B2 JPH0241578B2 JP61133271A JP13327186A JPH0241578B2 JP H0241578 B2 JPH0241578 B2 JP H0241578B2 JP 61133271 A JP61133271 A JP 61133271A JP 13327186 A JP13327186 A JP 13327186A JP H0241578 B2 JPH0241578 B2 JP H0241578B2
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は高強度、耐疲労性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼線材に関し、さらに詳しくは
事務機器、電気機器、精密機器、建築物、自動車
等の産業分野において、耐蝕性の要求される部
品、例えば、耐蝕性ばね、ロツド、フヤフト、ピ
ン類に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼
線材に関する。 ［従来技術］ 従来、高強度オーステナイト系ステンレス鋼と
しては、SUS304が主として使用されてきている
が、強度が炭素鋼ピアノ線と比較すると、かなり
低い。即ち、JISにおいても、 炭素鋼ピアノ線 JIS（G3522）SWP−B2φ、引張強さ 205〜225Kgf／mm2、 オーステナイト系ステンレス鋼 JIS（G4314）SUS304−WPB2φ、 引張強さ170〜195Kgf／mm2 と規定化されており、高強度が必要な部品製造に
おいは、ステンレス鋼の形状寸法の大型化あるい
はピアノ線に防蝕メツキを施す等の繁雑な加工工
程を必要としているのが現状である。 また、オーステナイト系ステンレス鋼は、耐疲
労強度が30〜35Kgf／mm2と低く、長期間使用する
部品の形状の大型化を必要としている。 さらに、オーステナイト系ステンレス鋼の実用
鋼種として、析出硬化系のSUS631J1（JIS
G4303）があるが、この鋼種は約1wt％と多量の
Alを含有する事から、溶解〜熱間加工工程にお
いて困難性を伴うと共に、線に加工した後におい
て、この鋼種本来の処理として析出硬化のための
長時間の熱処理を必要とし、製造コストが高い等
の欠点があり広く使用されていない。 最近、産業構造が重厚長大型から、軽薄短小型
へ展開している状況のなかでオーステナイト系ス
テンレス鋼線材分野においても、高性能、即ち、
高強度および耐疲労性の材料が強く要望されてい
る。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記に説明したように、従来における
オーステナイト系ステンレス鋼の問題点や業界の
要望に鑑み、本発明者が鋭意研究を行い、検討を
重ねた結果、高性能を有し、かつ、製造にさいし
て特別の析出硬化熱処理を必要としないオーステ
ナイト系ステンレス鋼を開発したのである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材の特徴とするところ
は、 C0.04〜0.10wt％、Si1.50〜2.50wt％、Mn0.30
〜2.00wt％、Ｐ≦0.045wt％、Ｓ≦0.030wt％、
Ni6.00〜10.50wt％、Cr17.00〜20.00wt％、Al≦
0.007wt％、N0.10〜0.14wt％ を含有し、残部Feおよび不純物からなり、鋼中
の酸化物系非金属介在物が、 SiO220〜100wt％未満、MnO≦50wt％、Al2O3
≦30wt％ であることにある。 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材が高性能となるのは
次の理由による。 (1) 固溶成分として、Ｃ、Si、Ｎの最適量を複合
含有させ、これらの成分の固溶硬化により強度
を上昇させるのである。これらの成分のうち、
特に、Siの固溶硬化は、従来積極的に考慮され
ていないが、本発明に係る高強度、耐疲労性に
優れたオーステナイト系ステンレス鋼線材にお
いては、Ｃ、Ｎと複合含有させることによつ
て、顕著に強度上昇効果を発揮するからであ
る。 (2) 鋼中の酸化物系金属介在物の組成、形態の改
善である。即ち、従来ステンレス鋼では、酸化
物の主成分はAl2O3系であつて、このAl2O3は
硬質で塑性変形しないために、加工時に応力集
中をうけ、鋼材の割れ、折損の起点として作用
するので、鋼材の耐疲労性を低いものとしてい
たが、本発明に係る高強度、耐疲労性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼線材において、
割れ、折損の原因について研究の結果Si含有量
を増加させ、Al含有量を低減することによつ
て、鋼中酸化物の主成分を変形能のあるSiO2
系に変換できるとともに、鋼材変形加工時の介
在物への応力集中が減少し耐疲労性を顕著に向
上させるからである。 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材の含有成分および成
分割合について説明する。 Ｃは鋼に浸入型に固溶し強度を上昇するのに必
要な元素であり、含有量が0.04wt％未満ではこの
効果は少なく、また、0.10wt％を越えて過剰に含
有されるとステンレス鋼中のCrとCr炭化物を生
成し、耐蝕性を劣化させる。よつて、Ｃ含有量は
0.04〜0.10wt％とする。 Siは製鋼脱酸剤として含有されるが、さらに、
積極的に、鋼中に置換型に固溶して固溶硬化作用
をさせると共に、鋼中の酸化物の主成分をSiO2
にするためには、1.50wt％以上含有させる必要が
あり、また、2.50wt％を越えて含有されると高温
における靭性を低下させ、熱間加工性を悪くす
る。よつてSi含有量は1.50〜2.50wt％とする。 Mnは鋼中ＳとMnSを生成し熱間加工性改善の
ためには0.30wt％の含有は必要であり、また、含
有量が2.00wt％を越えて含有されると鋼材の靭性
を低下させる。よつて、Mn含有量は0.30〜
2.00wt％とする。 Ｐは靭性および耐蝕性の面からは低い程好まし
いものであるが、不可避的に混入してくるので、
含有量は≦0.045wt％とする。 ＳもＰと同様に靭性および耐蝕性のめんから低
い程好ましいが、不可避的に混入してくるので含
有量は0.030wt％とする。 Niは鋼のオーステナイト域を拡大して常温に
おいてオーステナイト組織とするのに必要であ
り、含有量が6.00wt％未満ではこの効果はなく、
また、10.50wt％を越えて含有されると上記の効
果は飽和してしまい高価であることから無駄であ
る。よつて、Ni含有量は6.00〜10.50wt％とする。 Crは安定した耐蝕性を得るために、17.00wt％
の含有は必要であり、また、20.00wt％を越えて
含有されるとフエライト相を生成しオーステナイ
ト相と２相組織となつて熱間加工性を低下させ
る。よつて、Cr含有量は17.00〜20.00wt％とす
る。 Alは鋼中に硬質のAl2O3酸化物を生成し、耐疲
労性を劣化させる有害成分であるが、製鋼原料か
ら不可避的に残留するので、含有量は≦0.007wt
％とする。 ＮはＣと同様に侵入型に固溶して強度を上昇さ
せる元素であり、含有量が0.10wt％未満ではこの
効果は少なく、また、Ｃ、Siの総合効果により所
要の強度を得るには0.14wt％あれば充分である。
よつて、Ｎ含有量は0.10〜0.14wt％とする。 ［実施例］ 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材について実施例を説
明する。 実施例 第１表は試験に供した本発明に係る高強度、耐
疲労性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼線
材（単に本発明鋼ということがある。）、比較鋼、
従来鋼の含有成分および成分割合と２mmφ線の特
性を示してある。 第１表において、本発明鋼は番号１、２、３で
あり、比較鋼は番号４、５、６で、比較鋼は
番号７、８で、従来例はSUS304である。第１図
は横軸に成分含有量（10C＋10N＋Si）をとつて
整理し、縦軸に２mmφ線の引張強さを示す。 引張強さの変動をみると、比較鋼では引張強
さの向上は僅かであり、比較鋼では比較的大き
いが充分ではない。本発明鋼（Ａの範囲）におい
ては、引張強さの向上が顕著であり210Kgf／mm2
以上の高強度がめられる。そして、本発明鋼にお
いては、含有する浸入固溶型のＣ、Ｎと置換固溶
型のSiが相剰的に働き、強度を顕著に向上させる
ものと考えられる。 第１表に疲労強度も示してあるが、本発明鋼は
40Kgf／mm2以上の高い値を有しており、その理由
としては鋼中酸化物の組成形態を本発明鋼におい
ては1.5wt％以上含有するSiにより望ましい形に
生成させていることによる。 第２図は鋼中酸化物の組成分析結果を示す。こ
の第２図において○印が本発明鋼の分布領域（斜
線）であり、△印は従来鋼の分布領域である。 第３図は鋼中の酸化物の組成形態を示す光学顕
微鏡写真である。従来鋼の酸化物組成はAl2O3、
MnOを主成分として、その割合はSiO20〜20wt
％、MnO0〜100wt％、Al2O30〜100wt％の領域
に分布していることが認められる。これに対して
本発明においては、Siを1.5wt％以上多量に含有
されていることから、酸化物組成は従来鋼とは大
きくなり、その成分はSiO2を主としてSiO220〜
100wt％未満、MnO≦50wt％、Al2O3≦30wt％
の領域に分布していることを認めた。 第３図ｂに示すように、従来鋼に認められる
Al2O3−MnOを主成分とする酸化物は熱間加工工
程で延伸せず、硬度材において角状の介在物とし
て残存し、折損の基点となつて耐疲労性を劣化さ
せ、これに対して本発明鋼に認められるSiO2を
主成分とする酸化物は変形能を有し、第３図ａに
示すように熱間加工工程で延伸型介在物を生成
し、使用時の応力集中を緩和し、耐疲労性の向上
に寄与するのである。
イト系ステンレス鋼線材に関し、さらに詳しくは
事務機器、電気機器、精密機器、建築物、自動車
等の産業分野において、耐蝕性の要求される部
品、例えば、耐蝕性ばね、ロツド、フヤフト、ピ
ン類に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼
線材に関する。 ［従来技術］ 従来、高強度オーステナイト系ステンレス鋼と
しては、SUS304が主として使用されてきている
が、強度が炭素鋼ピアノ線と比較すると、かなり
低い。即ち、JISにおいても、 炭素鋼ピアノ線 JIS（G3522）SWP−B2φ、引張強さ 205〜225Kgf／mm2、 オーステナイト系ステンレス鋼 JIS（G4314）SUS304−WPB2φ、 引張強さ170〜195Kgf／mm2 と規定化されており、高強度が必要な部品製造に
おいは、ステンレス鋼の形状寸法の大型化あるい
はピアノ線に防蝕メツキを施す等の繁雑な加工工
程を必要としているのが現状である。 また、オーステナイト系ステンレス鋼は、耐疲
労強度が30〜35Kgf／mm2と低く、長期間使用する
部品の形状の大型化を必要としている。 さらに、オーステナイト系ステンレス鋼の実用
鋼種として、析出硬化系のSUS631J1（JIS
G4303）があるが、この鋼種は約1wt％と多量の
Alを含有する事から、溶解〜熱間加工工程にお
いて困難性を伴うと共に、線に加工した後におい
て、この鋼種本来の処理として析出硬化のための
長時間の熱処理を必要とし、製造コストが高い等
の欠点があり広く使用されていない。 最近、産業構造が重厚長大型から、軽薄短小型
へ展開している状況のなかでオーステナイト系ス
テンレス鋼線材分野においても、高性能、即ち、
高強度および耐疲労性の材料が強く要望されてい
る。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記に説明したように、従来における
オーステナイト系ステンレス鋼の問題点や業界の
要望に鑑み、本発明者が鋭意研究を行い、検討を
重ねた結果、高性能を有し、かつ、製造にさいし
て特別の析出硬化熱処理を必要としないオーステ
ナイト系ステンレス鋼を開発したのである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材の特徴とするところ
は、 C0.04〜0.10wt％、Si1.50〜2.50wt％、Mn0.30
〜2.00wt％、Ｐ≦0.045wt％、Ｓ≦0.030wt％、
Ni6.00〜10.50wt％、Cr17.00〜20.00wt％、Al≦
0.007wt％、N0.10〜0.14wt％ を含有し、残部Feおよび不純物からなり、鋼中
の酸化物系非金属介在物が、 SiO220〜100wt％未満、MnO≦50wt％、Al2O3
≦30wt％ であることにある。 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材が高性能となるのは
次の理由による。 (1) 固溶成分として、Ｃ、Si、Ｎの最適量を複合
含有させ、これらの成分の固溶硬化により強度
を上昇させるのである。これらの成分のうち、
特に、Siの固溶硬化は、従来積極的に考慮され
ていないが、本発明に係る高強度、耐疲労性に
優れたオーステナイト系ステンレス鋼線材にお
いては、Ｃ、Ｎと複合含有させることによつ
て、顕著に強度上昇効果を発揮するからであ
る。 (2) 鋼中の酸化物系金属介在物の組成、形態の改
善である。即ち、従来ステンレス鋼では、酸化
物の主成分はAl2O3系であつて、このAl2O3は
硬質で塑性変形しないために、加工時に応力集
中をうけ、鋼材の割れ、折損の起点として作用
するので、鋼材の耐疲労性を低いものとしてい
たが、本発明に係る高強度、耐疲労性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼線材において、
割れ、折損の原因について研究の結果Si含有量
を増加させ、Al含有量を低減することによつ
て、鋼中酸化物の主成分を変形能のあるSiO2
系に変換できるとともに、鋼材変形加工時の介
在物への応力集中が減少し耐疲労性を顕著に向
上させるからである。 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材の含有成分および成
分割合について説明する。 Ｃは鋼に浸入型に固溶し強度を上昇するのに必
要な元素であり、含有量が0.04wt％未満ではこの
効果は少なく、また、0.10wt％を越えて過剰に含
有されるとステンレス鋼中のCrとCr炭化物を生
成し、耐蝕性を劣化させる。よつて、Ｃ含有量は
0.04〜0.10wt％とする。 Siは製鋼脱酸剤として含有されるが、さらに、
積極的に、鋼中に置換型に固溶して固溶硬化作用
をさせると共に、鋼中の酸化物の主成分をSiO2
にするためには、1.50wt％以上含有させる必要が
あり、また、2.50wt％を越えて含有されると高温
における靭性を低下させ、熱間加工性を悪くす
る。よつてSi含有量は1.50〜2.50wt％とする。 Mnは鋼中ＳとMnSを生成し熱間加工性改善の
ためには0.30wt％の含有は必要であり、また、含
有量が2.00wt％を越えて含有されると鋼材の靭性
を低下させる。よつて、Mn含有量は0.30〜
2.00wt％とする。 Ｐは靭性および耐蝕性の面からは低い程好まし
いものであるが、不可避的に混入してくるので、
含有量は≦0.045wt％とする。 ＳもＰと同様に靭性および耐蝕性のめんから低
い程好ましいが、不可避的に混入してくるので含
有量は0.030wt％とする。 Niは鋼のオーステナイト域を拡大して常温に
おいてオーステナイト組織とするのに必要であ
り、含有量が6.00wt％未満ではこの効果はなく、
また、10.50wt％を越えて含有されると上記の効
果は飽和してしまい高価であることから無駄であ
る。よつて、Ni含有量は6.00〜10.50wt％とする。 Crは安定した耐蝕性を得るために、17.00wt％
の含有は必要であり、また、20.00wt％を越えて
含有されるとフエライト相を生成しオーステナイ
ト相と２相組織となつて熱間加工性を低下させ
る。よつて、Cr含有量は17.00〜20.00wt％とす
る。 Alは鋼中に硬質のAl2O3酸化物を生成し、耐疲
労性を劣化させる有害成分であるが、製鋼原料か
ら不可避的に残留するので、含有量は≦0.007wt
％とする。 ＮはＣと同様に侵入型に固溶して強度を上昇さ
せる元素であり、含有量が0.10wt％未満ではこの
効果は少なく、また、Ｃ、Siの総合効果により所
要の強度を得るには0.14wt％あれば充分である。
よつて、Ｎ含有量は0.10〜0.14wt％とする。 ［実施例］ 本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼線材について実施例を説
明する。 実施例 第１表は試験に供した本発明に係る高強度、耐
疲労性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼線
材（単に本発明鋼ということがある。）、比較鋼、
従来鋼の含有成分および成分割合と２mmφ線の特
性を示してある。 第１表において、本発明鋼は番号１、２、３で
あり、比較鋼は番号４、５、６で、比較鋼は
番号７、８で、従来例はSUS304である。第１図
は横軸に成分含有量（10C＋10N＋Si）をとつて
整理し、縦軸に２mmφ線の引張強さを示す。 引張強さの変動をみると、比較鋼では引張強
さの向上は僅かであり、比較鋼では比較的大き
いが充分ではない。本発明鋼（Ａの範囲）におい
ては、引張強さの向上が顕著であり210Kgf／mm2
以上の高強度がめられる。そして、本発明鋼にお
いては、含有する浸入固溶型のＣ、Ｎと置換固溶
型のSiが相剰的に働き、強度を顕著に向上させる
ものと考えられる。 第１表に疲労強度も示してあるが、本発明鋼は
40Kgf／mm2以上の高い値を有しており、その理由
としては鋼中酸化物の組成形態を本発明鋼におい
ては1.5wt％以上含有するSiにより望ましい形に
生成させていることによる。 第２図は鋼中酸化物の組成分析結果を示す。こ
の第２図において○印が本発明鋼の分布領域（斜
線）であり、△印は従来鋼の分布領域である。 第３図は鋼中の酸化物の組成形態を示す光学顕
微鏡写真である。従来鋼の酸化物組成はAl2O3、
MnOを主成分として、その割合はSiO20〜20wt
％、MnO0〜100wt％、Al2O30〜100wt％の領域
に分布していることが認められる。これに対して
本発明においては、Siを1.5wt％以上多量に含有
されていることから、酸化物組成は従来鋼とは大
きくなり、その成分はSiO2を主としてSiO220〜
100wt％未満、MnO≦50wt％、Al2O3≦30wt％
の領域に分布していることを認めた。 第３図ｂに示すように、従来鋼に認められる
Al2O3−MnOを主成分とする酸化物は熱間加工工
程で延伸せず、硬度材において角状の介在物とし
て残存し、折損の基点となつて耐疲労性を劣化さ
せ、これに対して本発明鋼に認められるSiO2を
主成分とする酸化物は変形能を有し、第３図ａに
示すように熱間加工工程で延伸型介在物を生成
し、使用時の応力集中を緩和し、耐疲労性の向上
に寄与するのである。
【表】
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係る高強度、耐
疲労性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼線
材は上記の構成であるから、引張強さ210Kgf／
mm2以上、耐疲労強度40Kgf／mm2以上の高強度で、
かつ、耐疲労性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼線材を容易に製造することが出来、事務機
器、電気機器等の産業分野の部品類に最適の材料
として使用する事ができるという効果を有するも
のである。
疲労性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼線
材は上記の構成であるから、引張強さ210Kgf／
mm2以上、耐疲労強度40Kgf／mm2以上の高強度で、
かつ、耐疲労性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼線材を容易に製造することが出来、事務機
器、電気機器等の産業分野の部品類に最適の材料
として使用する事ができるという効果を有するも
のである。
第１図は成分含有量と引張強さとの関係を示す
図、第２図はSiO2−MnO−Al2O3の状態図にお
ける本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼線材と従来鋼の酸化物
組成分領域を示す図、第３図は鋼中の酸化物組織
形態を示す金属組織の顕微鏡写真である。
図、第２図はSiO2−MnO−Al2O3の状態図にお
ける本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼線材と従来鋼の酸化物
組成分領域を示す図、第３図は鋼中の酸化物組織
形態を示す金属組織の顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ C0.04〜0.10wt％、Si1.50〜2.50wt％、
Mn0.30〜2.00wt％、Ｐ≦0.045wt％、Ｓ≦
0.030wt％、Ni6.00〜10.50wt％、Cr17.00〜
20.00wt％、Al≦0.007wt％、N0.10〜0.14wt％ を含有し、残部Feおよび不純物からなり、鋼中
の酸化物系非金属介在物が、 SiO220〜100wt％未満、MnO≦50wt％、Al2O3
≦30wt％ であることを特徴とする高強度、耐疲労性に優れ
たオーステナイト系ステンレス鋼線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13327186A JPS62290848A (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 高強度、耐疲労性に優れたオ−ステナイト系スンレス鋼線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13327186A JPS62290848A (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 高強度、耐疲労性に優れたオ−ステナイト系スンレス鋼線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290848A JPS62290848A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0241578B2 true JPH0241578B2 (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=15100721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13327186A Granted JPS62290848A (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 高強度、耐疲労性に優れたオ−ステナイト系スンレス鋼線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62290848A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6447622B1 (en) | 1999-06-16 | 2002-09-10 | Nippon Steel Corporation | High carbon steel wire excellent in wire-drawability and in fatigue resistance after wire drawing |
| JP5212581B1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-06-19 | 新日鐵住金株式会社 | 高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
| PL399967A1 (pl) * | 2012-07-13 | 2014-01-20 | Instytut Wysokich Cisnien Polskiej Akademii Nauk | Sposób wytwarzania ze stali austenitycznej pretów o wysokiej wytrzymalosci i pret z takiej stali |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5929106B2 (ja) * | 1980-05-14 | 1984-07-18 | 愛知製鋼株式会社 | 高強度オ−ステナイト系ステンレス鋼 |
| JPS57177955A (en) * | 1981-03-24 | 1982-11-01 | Nippon Steel Corp | Stainless steel with enhanced passivating capacity |
-
1986
- 1986-06-09 JP JP13327186A patent/JPS62290848A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62290848A (ja) | 1987-12-17 |
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