JPH0770701A - 高強度冷間加工用ステンレス鋼 - Google Patents
高強度冷間加工用ステンレス鋼Info
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- JPH0770701A JPH0770701A JP23877993A JP23877993A JPH0770701A JP H0770701 A JPH0770701 A JP H0770701A JP 23877993 A JP23877993 A JP 23877993A JP 23877993 A JP23877993 A JP 23877993A JP H0770701 A JPH0770701 A JP H0770701A
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Abstract
部品、締結品などにおいて高強度かつ非磁性である含窒
素オーステナイト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 重量%で、C:0.12%以下、Si:0.
05〜1.00%、Mn:5.0〜8.5%、P:0.
045%以下、S:0.015%以下、Ni:4.0〜
9.0%、Cr:16.0〜21.0%、Cu:1.0
〜4.0%、N:0.15〜0.30%、O:0.00
40%以下、B:0.0015〜0.0040%を含有
し、C+N:0.20〜0.35%の関係を有し、残部
がFeおよび不可避不純物からなり、条件式:530-410C
-350N-10Mn-15Cr-30(Ni+Cu)-10Mo≦-80 を満足するオー
ステナイト系ステンレス鋼、さらに、上記化学成分に追
加して、Nb:0.05〜0.20%もしくはV:0.
05〜0.50%の1種または2種を含有する鋼。
Description
などの締結部品、磁性材とのカップリング材として用い
られ、特に非磁性、高強度を求められる分野において使
用される部材を製造するために使用される棒材、線材お
よび鋼管材用の冷間加工性に優れた高強度非磁性含窒素
オーステナイト系ステンレス鋼に関する。
は、耐食性、耐熱性に優れているため、各方面で多様に
用いられている。例えば、家庭電化製品、事務用機器、
産業機械の部品やネジ、ボルト、ナット、ピンなどの締
結品および住宅、ビル、鉄道などの構造物の建設用部品
や締結品などに使用されている。これらの部品や締結品
は素材を冷間鍛造や冷間引抜法で成形加工して製造され
るのものが殆どである。これらの冷間鍛造や冷間引抜法
で成形加工して製造する方法は、加工能率が高く、ま
た、歩留りも高い利点を有する。
ス鋼は、普通鋼やフェライト系ステンレス鋼と比べて変
形抵抗が大きく、また、冷間加工硬化性も高いので、冷
間鍛造や冷間引抜法で上記のような部品を製造するのは
困難であった。また、冷間加工中に加工によるマルテン
サイト相が発生するため非磁性(透磁率1.02以下)
とならず、このために磁性材とのカップリング(連結
部)に使用する場合に問題となることがあった。
加工性、耐食性に優れ且つ非磁性の材料としてSUSX
M7、SUS305がJISに規定されているが、冷間
加工後においても上記のような部品においては強度不足
になる場合が多い。
や建設用部品において、軽量化および信頼性向上のため
高強度を有する部品が要求されている。また、これらの
部品の中にはは磁性材とのカップリングに使用されるも
のも多く、従って、冷間加工性に優れた高強度非磁性オ
ーステナイト系ステンレス鋼の要求が高まっている。
の材料としては、現在高Mn含窒素オーステナイト系ス
テンレス鋼、例えば0.1C-15Mn-18Cr-0.4N 鋼が開発され
ているが、実際には、冷間加工前の硬さが非常に高く、
延性が乏しいため冷間加工時に割れが多発し歩留りが悪
く問題となっている。
まで得られていなかった、冷間加工性に優れ、冷間加工
後の部品、締結品などにおいて高強度かつ非磁性である
含窒素オーステナイト系ステンレス鋼を提供することで
ある。
にの手段は、 1. 化学成分が重量%で、C :0.12%以下、S
i:0.05〜1.00%、Mn:5.0〜8.5%、
P :0.045%以下、S :0.015%以下、N
i:4.0〜9.0%、Cr:16.0〜21.0%、
Cu:1.0〜4.0%、N :0.15〜0.30
%、O :0.0040%以下、B :0.0015〜
0.0040%を含有し、かつ、C+N:0.20〜
0.35%の関係を有し、残部がFeおよび不可避不純
物からなり、かつ、 条件式:530-410C-350N-10Mn-15Cr-30(Ni+Cu)-10Mo≦-8
0 を満足するオーステナイト系ステンレス鋼である。
0.50%の1種または2種を含有し、かつ、 条件式:530-410C-350N-10Mn-15Cr-30(Ni+Cu)-10Mo≦-8
0 を満足するオーステナイト系ステンレス鋼である。
る。
度を上昇させる。しかし、本発明においては、強度の点
はNで代替できるので必ずしも必要ではなく、過剰に存
在するとCr炭化物の粒界析出により耐食性が劣化する
ため、上限を0.12%とした。
が、強力なフェライト形成元素のため透磁率を上昇させ
るので、上限を1.00%とした。また、脱酸剤の効果
は、0.05%未満では得られないので、下限を0.0
5%とした。
元素として非常に有効であり、冷間加工時のマルテンサ
イト相の生成を抑制する高価なNiの代替となり得る元
素である。また、Nのオーステナイト相への溶解度を増
加させるため耐食性を阻害するCr窒化物の生成をも妨
げる。5.0%未満では、これらの効果は小さいため、
下限を5.0%とした。また、8.5%を超えると固溶
Mnによる耐食性の劣化と冷間および熱間加工性の劣化
を招くので、上限を8.5%とした。
熱間加工性および耐食性が劣化するため、上限を0.0
45%とした。
0.015%を超えて含有すると冷間加工時の割れ発生
を助長するので、上限を0.015%とした。
おける基本元素であり、強力なオーステナイト形成元素
であり、耐候性向上および冷間加工後のマルテンサイト
発生を抑制する元素である。しかし、Niは高価である
ため、これらの性能が確保できる範囲でMn、Cu、N
等で代替し極力低減させることが望ましい。4%未満で
は性能確保が困難であり、9.0%を超えて添加しても
当該部品の用途で重要視される耐候性向上の効果は殆ど
ないことから、4.0〜9.0%とした。
ンレス鋼における基本元素であり、耐食性を与える。1
6.0%以上で十分な耐食性が得られるが、21.0%
を超えるとフェライト相が発生しやすくなるため16.
0〜21.0%とした。
オーステナイト相を安定化させる。また、Niと同様に
加工によるマルテンサイト相の生成を抑制する。特にC
uはマトリックスの加工硬化指数を下げるため冷間加工
時の延性を維持させることができるので、割れの発生を
抑制する効果がある。その効果を発揮させるには、1.
0%以上必要であるので、下限を1.0%とした。しか
し、4.0%を超えて含有させると熱間加工性を著しく
劣化させるため、上限を4.0%とした。
元素であり、その量を増加させるとNiの節約に寄与す
る。また、マトリックスの強度を上昇させる。本発明鋼
においては、0.15%以上の添加でその効果が顕著に
現れるので、下限を0.15%とした。また、0.30
%を超えて添加すると、冷間加工変形抵抗値が急激に高
くなり、冷間加工性が損なわれるため、上限を0.30
%とした。
が多いと冷間加工時の割れの起点になる。本発明におい
てはO量が0.0040%を超えると、冷間加工性の低
下が顕著になる。よって、上限を0.0040%とし
た。
が、0.0015%未満ではその効果は小さいので、下
限を0.0015%とした。また、0.0040%を超
えるとB化合物が生成し、逆に熱間加工性を悪化させる
ので、上限を0.0040%とした。
を施すと炭窒化物が形成され、結晶粒が微細化し、冷間
加工後の延性が上昇する。本発明において、特に冷間加
工後の延性が必要な場合にはこれを添加する。その場
合、0.05%未満ではその効果は得られないので、下
限を0.05%とした。また、0.20%を超えて含有
すると冷間加工性を損なうので、上限を0.20%とし
た。
析出硬化熱処理を施すと炭窒化物が形成され、同様の効
果を与える。0.05%未満ではその効果が得られない
ので、下限を0.05%とした。また、0.50%を超
えて含有すると冷間加工性を劣化させるので、上限を
0.50%とした。
元素として高強度を得るために必要であるが、その合計
量が0.20%未満では、各種機械部品や建設用等の締
結部品あるいは磁性材とのカップリング材などの当該部
品に使用するには強度不足になる場合が多いので、下限
を0.20%とした。しかし、0.35%を超えると耐
食性や冷間加工性を損なうので、上限を0.35%とし
た。
Cu)-10Moは、マルテンサイトが生成する温度に関係する
ものであり、条件式の値と50%冷間加工後の透磁率と
の関係を示す図1から、条件式は冷間加工後の透磁率を
予測でき得るものであることが判る。各種機械部品や建
設用等の締結部品あるいは磁性材とのカップリング材な
どの部品は、通常40%以上の冷間加工率が付加される
ため、非磁性を確保するためには条件式において適正な
成分バランスを設定する必要がある。条件式の値が−8
0を超えると透磁率が1.02を超え非磁性が保てない
ため、上限を−80とした。
部がFeおよび不可避不純物である鋼を溶製した。これ
らの鋼の熱間加工性および冷間加工性、並びに冷間加工
後の機械的性質および透磁率について表2に示す。N
o.1〜No.7は本発明の実施例、No.8〜No.
17は比較例である。またNo.18〜21は従来例で
ある。No.1〜No.7の本発明の全ての鋼は熱間加
工性は良好で、かつ、限界圧縮率は80%以上、50%
圧縮後の硬さ(HV)は420以上、50%圧縮後の透磁率
(μ)は非磁性の指標である1.02以下を大幅に下回
る低い値の1.009以下で非磁性、50%圧縮時の変
形抵抗値(MPa) は1200〜1310であり、これらか
ら本発明鋼の全てが熱間加工性および冷間加工性に優
れ、かつ、非磁性であることが判る。
8はC含有量が本発明の規定値より高く、比較例のN
o.9はN含有量が本発明の規定値より高く、したがっ
て両者はC+Nの値が本発明の規定値より高い場合のも
のであり、表2からこれらは冷間加工後の透磁率を下
げ、硬さを上昇させ、限界圧縮率を低下していることが
判る。
規定値より高い場合で、限界圧縮率が著しく低下してい
ることが判る。
規定値内の適量のNbを含有し、本発明の実施例である
No.6は本発明の規定値内の適量のVを含有している
ので、これらは限界圧縮率は低下することなく冷間加工
後の強度は上昇するが、比較鋼のNo.17のようにN
b含有量が本発明の規定値を超えると限界圧縮率が低下
することが判る。
SXM7相当)とNo.19(SUS305相当)は
(C+N)の含有量が本発明の規定値より低い。表2か
らこれらは冷間加工後の硬さが本発明より低いことが判
る。従来例のNo.20(SUS304J3相当)は、
Mn含有量が本発明の規定値より低い場合で、表2から
冷間加工後の透磁率が本発明より高いことが判る。従来
例のNo.21(SUS304相当)は、Cu含有量が
本発明より低い場合で、表2から本発明より限界圧縮率
が低く、且つ透磁率及び変形抵抗値が高いことが判る。
イトステンレス鋼に比して、本発明のオーステナイトス
テンレス鋼は限界圧縮率が80%以上と極めて高く、高
強度で、従って冷間加工において割れの発生率が低く、
かつ冷間加工硬化性も低く、かつ圧縮時の変形抵抗値も
低く、従って、加工能率や歩留りの高い冷間鍛造や冷間
引抜法が適用でき、ネジ、ボルト、ナット、ピン等の締
結部品や各種機械部品や建設用等の部品が効率よく製造
できる。さらに、本発明の鋼は、40%以上の冷間加工
率を付加しても冷間加工後の透磁率は極めて低く非磁性
であるので、磁性材とのカップリング材として使用して
もなんらの問題も生じない極めて優れたオーステナイト
系ステンレス鋼である。
透磁率との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 化学成分が重量%で、C :0.12%
以下、Si:0.05〜1.00%、Mn:5.0〜
8.5%、P :0.045%以下、S :0.015
%以下、Ni:4.0〜9.0%、Cr:16.0〜2
1.0%、Cu:1.0〜4.0%、N :0.15〜
0.30%、O :0.0040%以下、B :0.0
015〜0.0040%を含有し、さらにC+N:0.
20〜0.35%の関係を有し、残部がFeおよび不可
避不純物からなり、かつ、条件式:530-410C-350N-10Mn
-15Cr-30(Ni+Cu)-10Mo≦-80 を満足するオーステナイト
系ステンレス鋼。 - 【請求項2】 請求項1の化学成分において、さらに、
Nb:0.05〜0.20%もしくはV:0.05〜
0.50%の1種または2種を含有し、かつ、条件式:
530-410C-350N-10Mn-15Cr-30(Ni+Cu)-10Mo≦-80 を満足
するオーステナイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23877993A JP2944865B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高強度冷間加工用ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23877993A JP2944865B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高強度冷間加工用ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0770701A true JPH0770701A (ja) | 1995-03-14 |
| JP2944865B2 JP2944865B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=17035159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23877993A Expired - Lifetime JP2944865B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高強度冷間加工用ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2944865B2 (ja) |
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| US11149324B2 (en) | 2015-03-26 | 2021-10-19 | Nippon Steel Stainless Steel Corporation | High strength austenitic stainless steel having excellent resistance to hydrogen embrittlement, method for manufacturing the same, and hydrogen equipment used for high-pressure hydrogen gas and liquid hydrogen environment |
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| WO2022101278A1 (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-19 | Acerinox Europa, S.A.U. | Low ni content austenitic stainless steel with high strength / ductility properties |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5929106B2 (ja) | 2011-11-07 | 2016-06-01 | 凸版印刷株式会社 | 検査方法および検査装置 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP23877993A patent/JP2944865B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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| US10501819B2 (en) | 2015-03-06 | 2019-12-10 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | High-strength austenitic stainless steel having excellent hydrogen embrittlement resistance characteristics and method for producing same |
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| US11603573B2 (en) | 2015-03-26 | 2023-03-14 | Nippon Steel Stainless Steel Corporation | High strength austenitic stainless steel having excellent resistance to hydrogen embrittlement, method for manufacturing the same, and hydrogen equipment used for high-pressure hydrogen gas and liquid hydrogen environment |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2944865B2 (ja) | 1999-09-06 |
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