JPH0526847B2 - - Google Patents
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- JPH0526847B2 JPH0526847B2 JP59140390A JP14039084A JPH0526847B2 JP H0526847 B2 JPH0526847 B2 JP H0526847B2 JP 59140390 A JP59140390 A JP 59140390A JP 14039084 A JP14039084 A JP 14039084A JP H0526847 B2 JPH0526847 B2 JP H0526847B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- temperature range
- stainless steel
- temperature
- processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
この発明は、常温付近でフエライト相とオース
テナイト相の２相を呈する、Fe、Cr及びNiを主
成分とした２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関
するものである。 ＜従来の技術＞ 一般に、２相ステンレス鋼は、耐食性に優れた
効果を発揮するのみならず、強度、靭性及び溶接
性等においても優れた性質を具備することが知ら
れており、各種の分野で幅広く使用されるように
なつてきた材料の１つであるが、これはまた所謂
難加工材の部類に属するものとしても知られてい
た。 このようなことから、従来、２相ステンレス鋼
の上記特性を生かした製品の量産手段について
様々な研究が続けられてきたが、これらの研究結
果を踏まえた「熱間加工に有害なＳやＯを低減す
る」等の対策が取り入れられるようになり、板や
管のように形状の単純なものや、比較的簡単な形
状の鍛造品については、どうにかその製造が可能
となつてきている。 しかしながら、複雑な形状の部品、例えば管継
手やバルブ等の製造は極めて困難であり、未だに
歩留りや能率の悪い機械加工に頼らざるを得ない
のが現状であつた。 ＜発明の目的＞ この発明は、上述のような状況の下でなされた
ものであり、その主たる目的は、２相ステンレス
鋼に任意の形状を安定して付与し得る熱間加工方
法を提供することにある。 ＜発明の構成＞ 本発明者等は、この発明をなすにあたり、ま
ず、耐食性をはじめ諸性質に優れている２相ステ
ンレス鋼の熱間加工性改善を目指して、該２相ス
テンレス鋼の熱間加工性に及ぼす組織状態や変形
条件等の影響について系統的な検討を加えながら
研究を行つた結果、 所定の組織をもたせた２相ステンレス鋼材に、
温度や歪速度を厳密に管理した状態で変形を与え
ると、その延性が飛躍的に向上する、所謂“超塑
性”を呈するようになる、 との知見が得られたのである。 ところが、超塑性現象を実現すをには、一般に
低歪速度変形に条件が限られるので塑性加工に比
較的長時間を要する上、それがために加工中の温
度低下防止策として加熱しながらの加工が必要と
なるなどの制約も多い。 そこで、本発明者等は上記のような問題点をふ
まえた上で更に研究を進めたところ、 かかる超塑性変形には、変形中にσ相が析出す
る過程が極めて重要な役割を果しており、このσ
相の析出と、より高い温度へ再加熱して一旦析出
させたσ相を再固溶させる処理とを繰り返し実施
することで所謂“変態超塑性”が容易に実現さ
れ、極く低い外力の付加によつても大変形が可能
となる、 との新たな知見を得るに至つた。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、２相ステンレス鋼の加工を、通常では考
えられないような大きな変形が可能となる超塑性
現象を利用して行う方法に関するもので、現在の
加工方法では製造できないような複雑な形状の製
品であつてもその製造を可能とし、また、切削工
程をともなつて既に製造がなされているようなも
のであつても、その切削工程を不要として歩留り
の向上やコストの低減を図ろうとするものであつ
て、その特徴とするところは、 Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフエ
ライト相とオーステナイト相の２相を呈する２相
ステンレス鋼を1000℃以上に加熱してから、700
℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工を加
えるか、又は少なくとも700℃以下の温度域にて
加工率：20％以上の加工を加え、その後、σ相が
析出する温度域とσ相が再固溶する温度域との間
で昇温と降温を繰り返しながら変形することによ
り、容易に任意形状の製品とする点、に存するも
のである。 次に、この発明の方法において、加工条件を上
記の如くに限定した理由を詳述する。 ２相ステンレス鋼の主成分をFe、Cr及びNiと
限定したのは、他の元素を用いた組合せでもフエ
ライト相とオーステナイト相の２相混合組織を得
ることができるけれども、それによつて得られる
材料の性質とコストとを考慮した場合に、Fe−
Cr−Niの３元素を基本とした方が有利となるか
らであり、この発明の方法で対象となる２相ステ
ンレス鋼には、これらの成分の他に、発揚に応じ
て、 Mo：５％以下（以下、成分割合を表わす％は重
量％とする）、 Cu：１％以下、Ti：１％以下、 Zr：１％以下、Nb：１％以下、 Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、 Ｃ：0.1％以下、Ｎ：0.2％以下 を含有し、或いは更に、溶解血の脱酸剤として Si：5.0％以下、Mn：2.0％以下 のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量
のRe、La、Ce及びCaや、或いは不可避的不純物
を含んだものも入ることはもちろんである。 加工の前処理として、鋼を1000℃以上に加熱す
るのは、それまでの工程において蓄積されていた
加工歪を除去したり、生成していた炭窒化物やσ
相等の金属間化合物をマトリツクス中へ溶体化
し、後の加工を容易にするためであり、かかる状
態の後で熱間加工或いは温間での加工を加えてか
ら超塑性域での変形温度に再加熱することによ
り、超塑性変形の条件であるフエライトとオース
テナイトの２相混合組織が得られるのである。 微細組織を得るための加工は、700℃以上の温
度域では30％以上の加工率が必要であり、また
700℃以下の温度域では20％以上で十分である。 そして、このような前処理によつて変態超塑性
の実現が容易に可能となる。 即ち、前記前処理を施した後で材料に応力をか
けながらσ相の析出する温度域と消失する温度域
との間に熱振動を与えると、δ−フエライトがσ
とオーステナイト（γ）とに相分離したり元に戻
つたりする繰り返しの反応（δσ＋γ）によ
り、前組織が微細であることとも相俟つて、σ相
の析出時にも均一で微細な〔σ＋γ〕の混合組織
となり歪の局部集中が防止でき、かつ上記変態に
よる内部応力の緩和が図れるので、変態超塑性を
利用した塑性加工の実施が容易となるのである。 熱振動は、上述のように「σ相が析出する温度
域とσ相が再固溶する温度域との間で昇温と降温
を繰り返す」ことにより行うものであるが、実作
業上は、950℃を境としてその上下に昇温と降温
を繰り返すのが良い。なぜなら、σ相が析出する
温度域は750〜980℃であり、σ相が再固溶する温
度域は1000〜1100℃であるが、実際の作業ではσ
相の析出が容易に起きる950℃未満の温度域に主
眼を置いて、該温度域への降温と該温度域を越え
る温度への昇温とを目指せば、所望条件通りの熱
振動を容易に実現できるからである。なお、より
好ましい昇降温域として推奨されるのは、〔920℃
1020℃〕である。 また、低応力付加で塑性加工を行うには、上記
変態を出来るだけ多く繰り返す方が有利であり、
好ましくは変態の回数を５回以上とするのが良
い。 このときの熱振動の周期は特に限定されるもの
ではなく、σ相の析出或いは消失が起これば十分
である。 次いで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 ＜実施例＞ まず、第１表に示される如き成分組成の２相ス
テンレス鋼を通常の方法によつて溶製し、熱間鍛
造を施して得た素材を第２表に示す条件で熱間圧
延し、厚さ：３mmの鋼板とした。 このようにして得られた鋼板について、超塑性
現象による大変形の可能性を調べた。 変態能の評価試験は、前記鋼板の板厚中心部よ
り厚さ：２mm、直径：100mmの円盤状試験片を採
取後、第１図に示すような装置（フランジ付シリ
ンダー１、押え金２、ガスケツト３、及びボル
テナイト相の２相を呈する、Fe、Cr及びNiを主
成分とした２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関
するものである。 ＜従来の技術＞ 一般に、２相ステンレス鋼は、耐食性に優れた
効果を発揮するのみならず、強度、靭性及び溶接
性等においても優れた性質を具備することが知ら
れており、各種の分野で幅広く使用されるように
なつてきた材料の１つであるが、これはまた所謂
難加工材の部類に属するものとしても知られてい
た。 このようなことから、従来、２相ステンレス鋼
の上記特性を生かした製品の量産手段について
様々な研究が続けられてきたが、これらの研究結
果を踏まえた「熱間加工に有害なＳやＯを低減す
る」等の対策が取り入れられるようになり、板や
管のように形状の単純なものや、比較的簡単な形
状の鍛造品については、どうにかその製造が可能
となつてきている。 しかしながら、複雑な形状の部品、例えば管継
手やバルブ等の製造は極めて困難であり、未だに
歩留りや能率の悪い機械加工に頼らざるを得ない
のが現状であつた。 ＜発明の目的＞ この発明は、上述のような状況の下でなされた
ものであり、その主たる目的は、２相ステンレス
鋼に任意の形状を安定して付与し得る熱間加工方
法を提供することにある。 ＜発明の構成＞ 本発明者等は、この発明をなすにあたり、ま
ず、耐食性をはじめ諸性質に優れている２相ステ
ンレス鋼の熱間加工性改善を目指して、該２相ス
テンレス鋼の熱間加工性に及ぼす組織状態や変形
条件等の影響について系統的な検討を加えながら
研究を行つた結果、 所定の組織をもたせた２相ステンレス鋼材に、
温度や歪速度を厳密に管理した状態で変形を与え
ると、その延性が飛躍的に向上する、所謂“超塑
性”を呈するようになる、 との知見が得られたのである。 ところが、超塑性現象を実現すをには、一般に
低歪速度変形に条件が限られるので塑性加工に比
較的長時間を要する上、それがために加工中の温
度低下防止策として加熱しながらの加工が必要と
なるなどの制約も多い。 そこで、本発明者等は上記のような問題点をふ
まえた上で更に研究を進めたところ、 かかる超塑性変形には、変形中にσ相が析出す
る過程が極めて重要な役割を果しており、このσ
相の析出と、より高い温度へ再加熱して一旦析出
させたσ相を再固溶させる処理とを繰り返し実施
することで所謂“変態超塑性”が容易に実現さ
れ、極く低い外力の付加によつても大変形が可能
となる、 との新たな知見を得るに至つた。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、２相ステンレス鋼の加工を、通常では考
えられないような大きな変形が可能となる超塑性
現象を利用して行う方法に関するもので、現在の
加工方法では製造できないような複雑な形状の製
品であつてもその製造を可能とし、また、切削工
程をともなつて既に製造がなされているようなも
のであつても、その切削工程を不要として歩留り
の向上やコストの低減を図ろうとするものであつ
て、その特徴とするところは、 Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフエ
ライト相とオーステナイト相の２相を呈する２相
ステンレス鋼を1000℃以上に加熱してから、700
℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工を加
えるか、又は少なくとも700℃以下の温度域にて
加工率：20％以上の加工を加え、その後、σ相が
析出する温度域とσ相が再固溶する温度域との間
で昇温と降温を繰り返しながら変形することによ
り、容易に任意形状の製品とする点、に存するも
のである。 次に、この発明の方法において、加工条件を上
記の如くに限定した理由を詳述する。 ２相ステンレス鋼の主成分をFe、Cr及びNiと
限定したのは、他の元素を用いた組合せでもフエ
ライト相とオーステナイト相の２相混合組織を得
ることができるけれども、それによつて得られる
材料の性質とコストとを考慮した場合に、Fe−
Cr−Niの３元素を基本とした方が有利となるか
らであり、この発明の方法で対象となる２相ステ
ンレス鋼には、これらの成分の他に、発揚に応じ
て、 Mo：５％以下（以下、成分割合を表わす％は重
量％とする）、 Cu：１％以下、Ti：１％以下、 Zr：１％以下、Nb：１％以下、 Ｖ：１％以下、Ｗ：１％以下、 Ｃ：0.1％以下、Ｎ：0.2％以下 を含有し、或いは更に、溶解血の脱酸剤として Si：5.0％以下、Mn：2.0％以下 のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量
のRe、La、Ce及びCaや、或いは不可避的不純物
を含んだものも入ることはもちろんである。 加工の前処理として、鋼を1000℃以上に加熱す
るのは、それまでの工程において蓄積されていた
加工歪を除去したり、生成していた炭窒化物やσ
相等の金属間化合物をマトリツクス中へ溶体化
し、後の加工を容易にするためであり、かかる状
態の後で熱間加工或いは温間での加工を加えてか
ら超塑性域での変形温度に再加熱することによ
り、超塑性変形の条件であるフエライトとオース
テナイトの２相混合組織が得られるのである。 微細組織を得るための加工は、700℃以上の温
度域では30％以上の加工率が必要であり、また
700℃以下の温度域では20％以上で十分である。 そして、このような前処理によつて変態超塑性
の実現が容易に可能となる。 即ち、前記前処理を施した後で材料に応力をか
けながらσ相の析出する温度域と消失する温度域
との間に熱振動を与えると、δ−フエライトがσ
とオーステナイト（γ）とに相分離したり元に戻
つたりする繰り返しの反応（δσ＋γ）によ
り、前組織が微細であることとも相俟つて、σ相
の析出時にも均一で微細な〔σ＋γ〕の混合組織
となり歪の局部集中が防止でき、かつ上記変態に
よる内部応力の緩和が図れるので、変態超塑性を
利用した塑性加工の実施が容易となるのである。 熱振動は、上述のように「σ相が析出する温度
域とσ相が再固溶する温度域との間で昇温と降温
を繰り返す」ことにより行うものであるが、実作
業上は、950℃を境としてその上下に昇温と降温
を繰り返すのが良い。なぜなら、σ相が析出する
温度域は750〜980℃であり、σ相が再固溶する温
度域は1000〜1100℃であるが、実際の作業ではσ
相の析出が容易に起きる950℃未満の温度域に主
眼を置いて、該温度域への降温と該温度域を越え
る温度への昇温とを目指せば、所望条件通りの熱
振動を容易に実現できるからである。なお、より
好ましい昇降温域として推奨されるのは、〔920℃
1020℃〕である。 また、低応力付加で塑性加工を行うには、上記
変態を出来るだけ多く繰り返す方が有利であり、
好ましくは変態の回数を５回以上とするのが良
い。 このときの熱振動の周期は特に限定されるもの
ではなく、σ相の析出或いは消失が起これば十分
である。 次いで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 ＜実施例＞ まず、第１表に示される如き成分組成の２相ス
テンレス鋼を通常の方法によつて溶製し、熱間鍛
造を施して得た素材を第２表に示す条件で熱間圧
延し、厚さ：３mmの鋼板とした。 このようにして得られた鋼板について、超塑性
現象による大変形の可能性を調べた。 変態能の評価試験は、前記鋼板の板厚中心部よ
り厚さ：２mm、直径：100mmの円盤状試験片を採
取後、第１図に示すような装置（フランジ付シリ
ンダー１、押え金２、ガスケツト３、及びボル
【表】
【表】
ト・ナツト４から成るバルジ成形機を炉５に挿入
したもので、第１図の符号６で示されるものは試
験片である）を用い、該装置のフランジ付シリン
ダー１内の圧力を７Kg／cm2と一定にした上で第２
図に示す熱サイクルを与えてバルジ加工を行いつ
つ、１時間経過した後のバルジ深さ(d)を測定する
ことで実施した。 このようにして得られた結果も、第２表に併せ
て示した。 第２表に示される結果からも、本発明方法によ
れば各２相ステンレス鋼板のバルジ深さ(d)はいず
れも著しく大きな値を示していることが明らかで
あり、この条件での大変形が十分に可能であるこ
とがわかる。 これに対して、処理条件が本発明範囲から外れ
ている（第２表中にて※印で示す）比較法では、
いずれも十分な変形能が得られていないことが明
らかである。 ＜総括的な効果＞ 以上説明したように、この発明によれば、耐食
性等の諸性質が優れているにもかかわらず難加工
材とされていたが故にその適用分野が制限されて
いた２相ステンレス鋼に、塑性加工のみによつて
複雑な形状を能率良く付与することが可能とな
り、その応用分野が一層拡大されるなど、産業上
有用な効果がもたらされるのである。
したもので、第１図の符号６で示されるものは試
験片である）を用い、該装置のフランジ付シリン
ダー１内の圧力を７Kg／cm2と一定にした上で第２
図に示す熱サイクルを与えてバルジ加工を行いつ
つ、１時間経過した後のバルジ深さ(d)を測定する
ことで実施した。 このようにして得られた結果も、第２表に併せ
て示した。 第２表に示される結果からも、本発明方法によ
れば各２相ステンレス鋼板のバルジ深さ(d)はいず
れも著しく大きな値を示していることが明らかで
あり、この条件での大変形が十分に可能であるこ
とがわかる。 これに対して、処理条件が本発明範囲から外れ
ている（第２表中にて※印で示す）比較法では、
いずれも十分な変形能が得られていないことが明
らかである。 ＜総括的な効果＞ 以上説明したように、この発明によれば、耐食
性等の諸性質が優れているにもかかわらず難加工
材とされていたが故にその適用分野が制限されて
いた２相ステンレス鋼に、塑性加工のみによつて
複雑な形状を能率良く付与することが可能とな
り、その応用分野が一層拡大されるなど、産業上
有用な効果がもたらされるのである。
第１図は、実施例において使用したところの、
材料の変形能を評価するためのバルジ成形装置の
概略図、第２図は、実施例並びに比較例において
採用したヒートサイクルの模式図である。 図面において、１……フランジ付シリンダー、
２……押え金、３……ガスケツト、４……ボル
ト・ナツト、５……炉、６……試験片。
材料の変形能を評価するためのバルジ成形装置の
概略図、第２図は、実施例並びに比較例において
採用したヒートサイクルの模式図である。 図面において、１……フランジ付シリンダー、
２……押え金、３……ガスケツト、４……ボル
ト・ナツト、５……炉、６……試験片。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフ
エライト相とオーステナイト相の２相を呈する２
相ステンレス鋼を1000℃以上に加熱してから、
700℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工
を加え、その後、σ相が析出する温度域とσ相が
再固溶する温度域との間で昇温と降温を繰り返し
ながら変形することを特徴とする、２相ステンレ
ス鋼の熱間加工方法。 ２ Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフ
エライト相とオーステナイト相の２相を呈する２
相ステンレス鋼を1000℃以上に加熱してから、
700℃未満の温度域にて加工率：20％以上の加工
を加え、その後、σ相が析出する温度域とσ相が
再固溶する温度域との間で昇温と降温を繰り返し
ながら変形することを特徴とする、２相ステンレ
ス鋼の熱間加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59140390A JPS6119732A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59140390A JPS6119732A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119732A JPS6119732A (ja) | 1986-01-28 |
| JPH0526847B2 true JPH0526847B2 (ja) | 1993-04-19 |
Family
ID=15267690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59140390A Granted JPS6119732A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119732A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113637830A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-12 | 广州大学 | 一种加速高碳奥氏体耐热钢sigma相形核和长大的方法 |
-
1984
- 1984-07-06 JP JP59140390A patent/JPS6119732A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6119732A (ja) | 1986-01-28 |
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