JPH08319519A - 高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法 - Google Patents
高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法Info
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- JPH08319519A JPH08319519A JP14966595A JP14966595A JPH08319519A JP H08319519 A JPH08319519 A JP H08319519A JP 14966595 A JP14966595 A JP 14966595A JP 14966595 A JP14966595 A JP 14966595A JP H08319519 A JPH08319519 A JP H08319519A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 硬さがＨＶ≧３００で高位に安定し、面内異
方性が小さいバネ特性を呈する複相組織ステンレス鋼
板。 【構成】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５，Ｃｒ：
１０．０〜２０を含み、Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕの１種以上を
合計で、０．３〜５．０を含み、マルテンサイトが３０
〜９０体積％で残部がフェライトからなる二相混合組織
をもつ複合組織鋼帯又は鋼板を冷間圧延する際、鋼成分
から定まる冷間圧延前の硬さＨＶ1 及び冷間圧延後の目
標硬さＨＶ2 から求められ且つ１５〜５０％の範囲にあ
る圧延率Ｒedで冷間圧延する、高強度複相組織ステンレ
ス鋼帯又は鋼板の製造方法。
方性が小さいバネ特性を呈する複相組織ステンレス鋼
板。 【構成】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１５，Ｃｒ：
１０．０〜２０を含み、Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕの１種以上を
合計で、０．３〜５．０を含み、マルテンサイトが３０
〜９０体積％で残部がフェライトからなる二相混合組織
をもつ複合組織鋼帯又は鋼板を冷間圧延する際、鋼成分
から定まる冷間圧延前の硬さＨＶ1 及び冷間圧延後の目
標硬さＨＶ2 から求められ且つ１５〜５０％の範囲にあ
る圧延率Ｒedで冷間圧延する、高強度複相組織ステンレ
ス鋼帯又は鋼板の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械部品，バネ等の各
種高強度部品に使用される材料として好適な高強度複相
組織ステンレス鋼帯又は鋼板を製造する方法に関する。
種高強度部品に使用される材料として好適な高強度複相
組織ステンレス鋼帯又は鋼板を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高強度ステンレス鋼として、マルテンサ
イト系ステンレス鋼が広く知られている。また、ＳＵＳ
３０１，ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス
鋼を冷間圧延し、加工硬化によって強度を高めたステン
レス鋼も、高強度ステンレス鋼として使用されている。
他方、バネ用ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０１−Ｃ
ＳＰ，ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ等のオーステナイト系，Ｓ
ＵＳ４２０Ｊ２−ＣＳＰ等のマルテンサイト系，ＳＵＳ
６３１−ＣＳＰ等の析出硬化系ステンレス鋼が知られて
いる。マルテンサイト系ステンレス鋼は、焼入れ処理又
は焼入れ焼戻し処理によって高強度化される。しかし、
たとえば代表的なマルテンサイト系ステンレス鋼である
ＳＵＳ４２０Ｊ２は、Ｃｒ含有量が１２．００〜１４．
００重量％と低く耐食性が不十分であることに加え、
０．２６〜０．４０重量％ものＣを含有するため靭性が
劣り製造性に問題がある。また、ユーザ側での焼入れ焼
戻し熱処理が必要とされ、最終製品でのコストアップが
避けられない。
イト系ステンレス鋼が広く知られている。また、ＳＵＳ
３０１，ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス
鋼を冷間圧延し、加工硬化によって強度を高めたステン
レス鋼も、高強度ステンレス鋼として使用されている。
他方、バネ用ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０１−Ｃ
ＳＰ，ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ等のオーステナイト系，Ｓ
ＵＳ４２０Ｊ２−ＣＳＰ等のマルテンサイト系，ＳＵＳ
６３１−ＣＳＰ等の析出硬化系ステンレス鋼が知られて
いる。マルテンサイト系ステンレス鋼は、焼入れ処理又
は焼入れ焼戻し処理によって高強度化される。しかし、
たとえば代表的なマルテンサイト系ステンレス鋼である
ＳＵＳ４２０Ｊ２は、Ｃｒ含有量が１２．００〜１４．
００重量％と低く耐食性が不十分であることに加え、
０．２６〜０．４０重量％ものＣを含有するため靭性が
劣り製造性に問題がある。また、ユーザ側での焼入れ焼
戻し熱処理が必要とされ、最終製品でのコストアップが
避けられない。
【０００３】他方、オーステナイト系ステンレス鋼は、
固溶化熱処理状態では軟質である。このオーステナイト
系ステンレス鋼を高強度化するためには、固溶化熱処理
後に更に調質圧延又は冷間圧延を行い、加工硬化によっ
て強度を高める方法が採用される。しかし、強度向上の
ためには冷間圧延率を大きくする必要があり、圧延負荷
の大きさや形状性等で製造上の問題がある。また、ＳＵ
Ｓ３０１ステンレス鋼は、加工硬化が大きく、冷間圧延
率に応じて硬さが大きく変動する。その結果、圧延によ
って得られた材質が不安定になり易い。更に、オーステ
ナイト系ステンレス鋼は、高価なＮｉを多量に含むこと
から、鋼材コストが高い欠点もある。
固溶化熱処理状態では軟質である。このオーステナイト
系ステンレス鋼を高強度化するためには、固溶化熱処理
後に更に調質圧延又は冷間圧延を行い、加工硬化によっ
て強度を高める方法が採用される。しかし、強度向上の
ためには冷間圧延率を大きくする必要があり、圧延負荷
の大きさや形状性等で製造上の問題がある。また、ＳＵ
Ｓ３０１ステンレス鋼は、加工硬化が大きく、冷間圧延
率に応じて硬さが大きく変動する。その結果、圧延によ
って得られた材質が不安定になり易い。更に、オーステ
ナイト系ステンレス鋼は、高価なＮｉを多量に含むこと
から、鋼材コストが高い欠点もある。
【０００４】この点、フェライト＋マルテンサイトの混
合組織にした複相組織ステンレス鋼帯（板）は、延性及
び強度に優れており、機械部品，バネ材等の各種高強度
部品に適した材料である。本発明者等は、この複相組織
ステンレス鋼帯（板）の製造方法を特開昭６３−７３３
８号公報，特開昭６３−１６９３３０号公報，特開昭６
３−１６９３３１号公報，特開平１−１７２５２４号公
報等で紹介した。提案した方法では、高温でフェライト
＋オーステナイト組織を呈するように成分調整された鋼
スラブを熱延及び冷延を経て鋼帯とし、仕上げ熱処理と
してフェライト＋オーステナイト二相組織を呈するＡｃ
1 点以上の適正温度域に加熱保持し、適正冷却速度で冷
却する連続熱処理を施すことにより、複相組織ステンレ
ス鋼帯（板）を製造する。また、このようにして得られ
た複相組織ステンレス鋼帯（板）に時効処理を施すと
き、優れたバネ性が得られることを特開平３−５６６２
１号公報で紹介した。
合組織にした複相組織ステンレス鋼帯（板）は、延性及
び強度に優れており、機械部品，バネ材等の各種高強度
部品に適した材料である。本発明者等は、この複相組織
ステンレス鋼帯（板）の製造方法を特開昭６３−７３３
８号公報，特開昭６３−１６９３３０号公報，特開昭６
３−１６９３３１号公報，特開平１−１７２５２４号公
報等で紹介した。提案した方法では、高温でフェライト
＋オーステナイト組織を呈するように成分調整された鋼
スラブを熱延及び冷延を経て鋼帯とし、仕上げ熱処理と
してフェライト＋オーステナイト二相組織を呈するＡｃ
1 点以上の適正温度域に加熱保持し、適正冷却速度で冷
却する連続熱処理を施すことにより、複相組織ステンレ
ス鋼帯（板）を製造する。また、このようにして得られ
た複相組織ステンレス鋼帯（板）に時効処理を施すと
き、優れたバネ性が得られることを特開平３−５６６２
１号公報で紹介した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】フェライト＋マルテン
サイトの複相組織ステンレス鋼は、適度の高強度と良好
な延性及び靭性をもっている。その強度は、基本的には
マルテンサイト量及びマルテンサイト相の強度に依存し
ている。したがって、強度をより向上させるためには、
オーステナイト生成元素であるＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃ，
Ｎ等を増量してマルテンサイト量を増加させたり、同じ
マルテンサイト量であっても相対的にＣ，Ｎの含有量を
上昇させて高強度のマルテンサイト相にする必要があ
る。しかし、マルテンサイト量を多くすると、熱間加工
性が劣化し、熱間圧延の際に耳切れが発生する場合もあ
る。
サイトの複相組織ステンレス鋼は、適度の高強度と良好
な延性及び靭性をもっている。その強度は、基本的には
マルテンサイト量及びマルテンサイト相の強度に依存し
ている。したがって、強度をより向上させるためには、
オーステナイト生成元素であるＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃ，
Ｎ等を増量してマルテンサイト量を増加させたり、同じ
マルテンサイト量であっても相対的にＣ，Ｎの含有量を
上昇させて高強度のマルテンサイト相にする必要があ
る。しかし、マルテンサイト量を多くすると、熱間加工
性が劣化し、熱間圧延の際に耳切れが発生する場合もあ
る。
【０００６】他方、複相組織ステンレス鋼板の硬さは、
Ｃ含有量を増加させることにより上昇する。しかし、Ｃ
含有量を増加させると、材質上で靭性が低下し、製品及
び製造性に悪影響を及ぼすことになる。そのため、複相
組織ステンレス鋼板の強度レベルは、複相化処理ままの
ビッカース硬さでＨＶ＝４２０程度に止まっている。本
発明は、このような問題を解消すべく案出されたもので
あり、目標硬さに応じて冷間圧延の圧延率を設定するこ
とにより、ビッカース硬さがＨＶ３００以上で変動幅が
小さく且つ面内異方性が小さなバネ特性を呈する複相組
織ステンレス鋼帯又は鋼板を安定して製造することを目
的とする。
Ｃ含有量を増加させることにより上昇する。しかし、Ｃ
含有量を増加させると、材質上で靭性が低下し、製品及
び製造性に悪影響を及ぼすことになる。そのため、複相
組織ステンレス鋼板の強度レベルは、複相化処理ままの
ビッカース硬さでＨＶ＝４２０程度に止まっている。本
発明は、このような問題を解消すべく案出されたもので
あり、目標硬さに応じて冷間圧延の圧延率を設定するこ
とにより、ビッカース硬さがＨＶ３００以上で変動幅が
小さく且つ面内異方性が小さなバネ特性を呈する複相組
織ステンレス鋼帯又は鋼板を安定して製造することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、Ｃ：０．０１〜０．１５重量
％，Ｃｒ：１０．０〜２０．０重量％及びＮｉ，Ｍｎ，
Ｃｕの少なくとも１種又は２種以上を合計で０．３〜
５．０重量％含み、マルテンサイトが３０〜９０体積％
で残部がフェライトからなる二相混合組織をもつ複合組
織鋼帯又は鋼板を冷間圧延する際、鋼成分から定まる冷
間圧延前の硬さＨＶ1 及び冷間圧延後の目標硬さＨＶ2
から求められ且つ１５〜５０％の範囲にある圧延率Ｒed
で冷間圧延することを特徴とする。冷間圧延前の硬さＨ
Ｖ1 は、たとえば次式（１）に従って求められる。この
冷間圧延前の硬さＨＶ1 と冷間圧延後の目標硬さＨＶ2
から、次式（２）に従って圧延率Ｒed（％）を定める。
得られた複相組織鋼板は、実質的にフェライト＋マルテ
ンサイトの加工組織になり、ビッカース硬さがＨＶ３０
０以上になる。
の目的を達成するため、Ｃ：０．０１〜０．１５重量
％，Ｃｒ：１０．０〜２０．０重量％及びＮｉ，Ｍｎ，
Ｃｕの少なくとも１種又は２種以上を合計で０．３〜
５．０重量％含み、マルテンサイトが３０〜９０体積％
で残部がフェライトからなる二相混合組織をもつ複合組
織鋼帯又は鋼板を冷間圧延する際、鋼成分から定まる冷
間圧延前の硬さＨＶ1 及び冷間圧延後の目標硬さＨＶ2
から求められ且つ１５〜５０％の範囲にある圧延率Ｒed
で冷間圧延することを特徴とする。冷間圧延前の硬さＨ
Ｖ1 は、たとえば次式（１）に従って求められる。この
冷間圧延前の硬さＨＶ1 と冷間圧延後の目標硬さＨＶ2
から、次式（２）に従って圧延率Ｒed（％）を定める。
得られた複相組織鋼板は、実質的にフェライト＋マルテ
ンサイトの加工組織になり、ビッカース硬さがＨＶ３０
０以上になる。
【０００８】 ＨＶ1 ＝ ２０１１×％Ｃ−２５．８×％Ｓｉ＋２８．３×％Ｍｎ ＋７２．４×％Ｐ＋１０１×％Ｎｉ−３１．７×％Ｃｒ ＋１２３０×％Ｎ−９３．５×％Ａｌ＋４３．０×％Ｃｕ −３８．３×％Ｍｏ＋５７０ ・・・・（１） Ｒed ＝ １．３５×ＨＶ2 −１．０５ＨＶ1 −１４４ ・・・・（２） 所定の圧延率Ｒedで冷間圧延した後、３００〜６５０℃
の温度範囲で時効処理するとき、ビッカース硬さがＨＶ
３５０以上でバネ特性の面内異方性が小さくなる。
の温度範囲で時効処理するとき、ビッカース硬さがＨＶ
３５０以上でバネ特性の面内異方性が小さくなる。
【０００９】
【作用】本発明者等は、先に提案したマルテンサイト相
とフェライト相との混合複相組織をもつ高延性・高強度
ステンレス鋼帯（板）を素材とするとき、耐摩耗性，耐
疵付き性，バネ特性等が著しく優れた材料が得られるこ
とを見い出した。本発明は、このような優れた特性を呈
する複相組織ステンレス鋼帯（板）に更に高強度を付与
したものであり、ステンレスフレーム，電子部品，機械
部品等の各種用途において従来にない特性が発揮され
る。本発明が対象とする複相組織ステンレス鋼は、高温
でフェライト＋オーステナイト組織を呈するように成分
調整された鋼帯又は鋼板に、Ａｃ1 点以上の適正温度域
に加熱保持する仕上げ熱処理を施すことにより製造され
る。このとき、Ａｃ 1 点〜（Ａｃ1 ＋１００℃）の温度
域では硬さ変動が実質的に生じないので、複相化処理の
加熱温度を（Ａｃ1 ＋１００℃）以上に設定することが
好ましい。しかし、過度に高い加熱温度では、却って硬
さが低下する傾向がみられ、多量の熱源を必要とするこ
とから製造コストが上昇する。そのため、加熱温度の上
限を１２００℃に設定することが好ましい。
とフェライト相との混合複相組織をもつ高延性・高強度
ステンレス鋼帯（板）を素材とするとき、耐摩耗性，耐
疵付き性，バネ特性等が著しく優れた材料が得られるこ
とを見い出した。本発明は、このような優れた特性を呈
する複相組織ステンレス鋼帯（板）に更に高強度を付与
したものであり、ステンレスフレーム，電子部品，機械
部品等の各種用途において従来にない特性が発揮され
る。本発明が対象とする複相組織ステンレス鋼は、高温
でフェライト＋オーステナイト組織を呈するように成分
調整された鋼帯又は鋼板に、Ａｃ1 点以上の適正温度域
に加熱保持する仕上げ熱処理を施すことにより製造され
る。このとき、Ａｃ 1 点〜（Ａｃ1 ＋１００℃）の温度
域では硬さ変動が実質的に生じないので、複相化処理の
加熱温度を（Ａｃ1 ＋１００℃）以上に設定することが
好ましい。しかし、過度に高い加熱温度では、却って硬
さが低下する傾向がみられ、多量の熱源を必要とするこ
とから製造コストが上昇する。そのため、加熱温度の上
限を１２００℃に設定することが好ましい。
【００１０】複相化熱処理時の冷却速度は、高温でのオ
ーステナイトがマルテンサイトに変態するのに十分な速
度に設定される。実操業的には、１〜１０００℃／秒の
範囲で冷却速度が設定される。オーステナイトがマルテ
ンサイトに変態した後の冷却速度は、任意に選定され
る。複相化処理後の硬さＨＶ1 は、ステンレス鋼の合金
設計と密接な相関関係を持っている。この相関関係は、
本発明者等による多数の実験結果から見い出されたもの
である。すなわち、前掲した式（１）によるとき、複相
化処理後、換言すれば冷間圧延前の硬さＨＶ1 を精度良
く推定できる。複相組織ステンレス鋼は、３０〜９５体
積％のマルテンサイトを含むフェライト＋オーステナイ
ト二相組織をもち、最終的に１５％を超える冷間圧延を
施すことにより高強度を発現する。圧延率１５％以上の
冷間圧延は、加工硬化率を低下させる作用を呈する。逆
に、複相化熱処理後の冷間圧延において、圧延率が１５
％に達しない領域では加工硬化能が大きく、圧延率の変
動に応じて硬さの変動幅が大きくなる傾向になる。した
がって、複相化熱処理後の冷間圧延は、硬さの変動幅を
少なくする上で圧延率１５％以上で行うことが必要とさ
れる。
ーステナイトがマルテンサイトに変態するのに十分な速
度に設定される。実操業的には、１〜１０００℃／秒の
範囲で冷却速度が設定される。オーステナイトがマルテ
ンサイトに変態した後の冷却速度は、任意に選定され
る。複相化処理後の硬さＨＶ1 は、ステンレス鋼の合金
設計と密接な相関関係を持っている。この相関関係は、
本発明者等による多数の実験結果から見い出されたもの
である。すなわち、前掲した式（１）によるとき、複相
化処理後、換言すれば冷間圧延前の硬さＨＶ1 を精度良
く推定できる。複相組織ステンレス鋼は、３０〜９５体
積％のマルテンサイトを含むフェライト＋オーステナイ
ト二相組織をもち、最終的に１５％を超える冷間圧延を
施すことにより高強度を発現する。圧延率１５％以上の
冷間圧延は、加工硬化率を低下させる作用を呈する。逆
に、複相化熱処理後の冷間圧延において、圧延率が１５
％に達しない領域では加工硬化能が大きく、圧延率の変
動に応じて硬さの変動幅が大きくなる傾向になる。した
がって、複相化熱処理後の冷間圧延は、硬さの変動幅を
少なくする上で圧延率１５％以上で行うことが必要とさ
れる。
【００１１】他方、５０％を超える圧延率では、加工硬
化は飽和する傾向にあり、圧延率の増加に見合う硬さの
上昇は得られない。また、延性の低下や異方性の増大を
招く原因になる。そこで、目標とする硬さに応じて圧延
率を１５〜５０％の範囲に設定する。圧延率が低い領域
で加工硬化能が大きくなるのは、本発明が対象とする複
相組織ステンレス鋼においては、低圧延領域では軟質な
フェライトの加工硬化が優先的に生じるためと推察され
る。
化は飽和する傾向にあり、圧延率の増加に見合う硬さの
上昇は得られない。また、延性の低下や異方性の増大を
招く原因になる。そこで、目標とする硬さに応じて圧延
率を１５〜５０％の範囲に設定する。圧延率が低い領域
で加工硬化能が大きくなるのは、本発明が対象とする複
相組織ステンレス鋼においては、低圧延領域では軟質な
フェライトの加工硬化が優先的に生じるためと推察され
る。
【００１２】本発明では、この現象を利用して圧延率の
調整により目標硬さＨＶ2 を得る。前掲した式（２）
は、本発明者等による多数の実験から求められた関係式
である。式（２）に従って冷間圧延前の硬さＨＶ1 及び
目標硬さＨＶ2 から圧延率Ｒed（％）を定め、この圧延
率Ｒedで冷間圧延するとき、必要とする高強度特性をも
つ鋼帯又は鋼板が精度良く製造される。また、圧延率Ｒ
edが１５％以上であるため、得られた高強度特性にバラ
ツキが少なく、品質安定性に優れた製品が得られる。冷
間圧延された複相組織ステンレス鋼板を時効処理すると
き、更に高位に安定した硬さが得られる。時効処理の加
熱温度は、特に本発明を制約するものではないが、３０
０〜６５０℃の範囲に設定することが好ましい。３００
℃に達しない加熱温度では、時効処理による強度向上が
十分でない。しかし、６５０℃を超える加熱温度では、
たとえ短時間加熱であっても複相化熱処理後に過飽和状
態で固溶していたＣがクロム炭化物として粒界及び粒内
に析出する量が多くなり、強度低下の原因となる。ま
た、特に粒界に析出したクロム炭化物に起因して鋼材が
鋭敏化し、耐食性の低下が顕在化する。
調整により目標硬さＨＶ2 を得る。前掲した式（２）
は、本発明者等による多数の実験から求められた関係式
である。式（２）に従って冷間圧延前の硬さＨＶ1 及び
目標硬さＨＶ2 から圧延率Ｒed（％）を定め、この圧延
率Ｒedで冷間圧延するとき、必要とする高強度特性をも
つ鋼帯又は鋼板が精度良く製造される。また、圧延率Ｒ
edが１５％以上であるため、得られた高強度特性にバラ
ツキが少なく、品質安定性に優れた製品が得られる。冷
間圧延された複相組織ステンレス鋼板を時効処理すると
き、更に高位に安定した硬さが得られる。時効処理の加
熱温度は、特に本発明を制約するものではないが、３０
０〜６５０℃の範囲に設定することが好ましい。３００
℃に達しない加熱温度では、時効処理による強度向上が
十分でない。しかし、６５０℃を超える加熱温度では、
たとえ短時間加熱であっても複相化熱処理後に過飽和状
態で固溶していたＣがクロム炭化物として粒界及び粒内
に析出する量が多くなり、強度低下の原因となる。ま
た、特に粒界に析出したクロム炭化物に起因して鋼材が
鋭敏化し、耐食性の低下が顕在化する。
【００１３】以下、本発明で規定した合金成分，含有量
等を説明する。 Ｃ：０．０１〜０．１５重量％ 強力なオーステナイト生成元素であると共に、マルテン
サイト強化能が大きいことから、Ａｃ1 点以上の温度に
加熱熱処理を行った後のマルテンサイト量を調整でき、
強度の制御及び高強度化に有効に作用する。これらの作
用は、０．０１重量％以上のＣ含有量で顕著になる。し
かし、０．１５重量％を超える多量のＣが含まれると、
熱間圧延中にマルテンサイトが過剰に生成し、熱間加工
性を低下させる。また、Ｃ含有量の増加に伴って、熱処
理後に多量の炭化物が生成するようになり、耐食性や靭
性が低下する。
等を説明する。 Ｃ：０．０１〜０．１５重量％ 強力なオーステナイト生成元素であると共に、マルテン
サイト強化能が大きいことから、Ａｃ1 点以上の温度に
加熱熱処理を行った後のマルテンサイト量を調整でき、
強度の制御及び高強度化に有効に作用する。これらの作
用は、０．０１重量％以上のＣ含有量で顕著になる。し
かし、０．１５重量％を超える多量のＣが含まれると、
熱間圧延中にマルテンサイトが過剰に生成し、熱間加工
性を低下させる。また、Ｃ含有量の増加に伴って、熱処
理後に多量の炭化物が生成するようになり、耐食性や靭
性が低下する。
【００１４】Ｃｒ：１０．０〜２０．０重量％ ステンレス鋼としての耐食性を維持する上で、少なくと
も１０．０重量％のＣｒを含ませる必要がある。しか
し、２０．０重量％を超える過剰のＣｒ量は、靭性を低
下させる。また、マルテンサイト相を生成させて高強度
を得るために必要なＣ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎ等のオー
ステナイト生成元素の添加量がＣｒ量に応じて多くなる
ので、鋼材コストの上昇を招く。 Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕの少なくとも１種又は２種以上：合計
で０．３〜５．０重量％ Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕは、何れもオーステナイト生成元素
として作用し、高温でフェライト＋オーステナイトの組
織（常温でフェライト＋マルテンサイトの組織）を得る
ために必要な合金元素である。Ｎｉ，Ｍｎ及び／又はＣ
ｕの含有量が増加するに従ってマルテンサイト量が増加
し、硬さ（強度）を上昇させることができる。このよう
な作用は、Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕの少なくとも１種又は２種
以上を合計で０．３重量％以上含ませたとき顕著にな
る。しかし、過剰にＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕ等を含ませると、
高温でのオーステナイト量が多くなりすぎ、熱間加工性
が劣化する。したがって、Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕの含有量
は、合計で５．０重量％以下に規制する。
も１０．０重量％のＣｒを含ませる必要がある。しか
し、２０．０重量％を超える過剰のＣｒ量は、靭性を低
下させる。また、マルテンサイト相を生成させて高強度
を得るために必要なＣ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎ等のオー
ステナイト生成元素の添加量がＣｒ量に応じて多くなる
ので、鋼材コストの上昇を招く。 Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕの少なくとも１種又は２種以上：合計
で０．３〜５．０重量％ Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕは、何れもオーステナイト生成元素
として作用し、高温でフェライト＋オーステナイトの組
織（常温でフェライト＋マルテンサイトの組織）を得る
ために必要な合金元素である。Ｎｉ，Ｍｎ及び／又はＣ
ｕの含有量が増加するに従ってマルテンサイト量が増加
し、硬さ（強度）を上昇させることができる。このよう
な作用は、Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕの少なくとも１種又は２種
以上を合計で０．３重量％以上含ませたとき顕著にな
る。しかし、過剰にＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕ等を含ませると、
高温でのオーステナイト量が多くなりすぎ、熱間加工性
が劣化する。したがって、Ｎｉ，Ｍｎ及びＣｕの含有量
は、合計で５．０重量％以下に規制する。
【００１５】本発明が対象とする複相組織ステンレス鋼
では、各合金成分の個々の含有量を以上のように規制す
ると共に、常温でフェライト＋マルテンサイトの複相組
織が得られるように各合金成分を相互に調整する。な
お、必要とする強度を低下させない限り、耐食性を一層
向上させるためＭｏを添加したり、耐酸化性を向上させ
るためにＹやＲＥＭ（希土類金属）を添加したり、更に
各種の特性向上を目的としてＢ，Ｖ，Ａｌ等の合金元素
を添加することができる。これらの合金元素は、後述す
る実施例にも示されているが、好ましくはＭｏ≦２．５
０重量％，Ｙ≦０．２０重量％，ＲＥＭ≦０．１０重量
％，Ｖ≦０．２０重量％，Ｂ≦０．０３０重量％，Ａｌ
≦０．１０重量％にそれぞれの含有量が規制される。 マルテンサイト：３０〜９０体積％ マルテンサイト量が３０体積％未満では、強度的に十分
ではない。逆に９０体積％を超えるマルテンサイト量で
は、延性の低下が著しく、強度−延性バランスに優れる
というフェライト＋マルテンサイト複合組織ステンレス
鋼の特徴が損なわれる。
では、各合金成分の個々の含有量を以上のように規制す
ると共に、常温でフェライト＋マルテンサイトの複相組
織が得られるように各合金成分を相互に調整する。な
お、必要とする強度を低下させない限り、耐食性を一層
向上させるためＭｏを添加したり、耐酸化性を向上させ
るためにＹやＲＥＭ（希土類金属）を添加したり、更に
各種の特性向上を目的としてＢ，Ｖ，Ａｌ等の合金元素
を添加することができる。これらの合金元素は、後述す
る実施例にも示されているが、好ましくはＭｏ≦２．５
０重量％，Ｙ≦０．２０重量％，ＲＥＭ≦０．１０重量
％，Ｖ≦０．２０重量％，Ｂ≦０．０３０重量％，Ａｌ
≦０．１０重量％にそれぞれの含有量が規制される。 マルテンサイト：３０〜９０体積％ マルテンサイト量が３０体積％未満では、強度的に十分
ではない。逆に９０体積％を超えるマルテンサイト量で
は、延性の低下が著しく、強度−延性バランスに優れる
というフェライト＋マルテンサイト複合組織ステンレス
鋼の特徴が損なわれる。
【００１６】
実施例１：表１に示した２種の鋼Ａ，Ｂを溶製し、熱間
圧延によって板厚４．５ｍｍの熱延鋼帯にした後、７８
０℃×均熱６時間・炉冷の熱延板焼鈍を施し、板厚１．
０ｍｍに冷間圧延した。次いで、冷延板を１０２０℃に
１分間加熱した後、急冷することにより複相化熱処理を
施し、フェライト＋マルテンサイトの複相組織ステンレ
ス鋼帯を製造した。複相化熱処理後のマルテンサイト量
は、鋼Ａで５０％，鋼Ｂで７０％であった。
圧延によって板厚４．５ｍｍの熱延鋼帯にした後、７８
０℃×均熱６時間・炉冷の熱延板焼鈍を施し、板厚１．
０ｍｍに冷間圧延した。次いで、冷延板を１０２０℃に
１分間加熱した後、急冷することにより複相化熱処理を
施し、フェライト＋マルテンサイトの複相組織ステンレ
ス鋼帯を製造した。複相化熱処理後のマルテンサイト量
は、鋼Ａで５０％，鋼Ｂで７０％であった。
【００１７】
【表１】
【００１８】各複相組織ステンレス鋼帯から試験片を切
り出し、冷間圧延時の圧延率と硬さとの関係を調査し
た。冷間圧延前の計算硬さＨＶ1 は、表１に示した組成
から鋼Ａで２８１．９，鋼Ｂで３６６．２とそれぞれ算
出される。冷間圧延後の目標硬さＨＶ2 を表２に示すよ
うに設定したとき、その目標硬さＨＶ2 に必要な圧延率
Ｒedが式（２）から算出される。求められた圧延率Ｒed
で冷間圧延した鋼帯の実測硬さＨＶは、表２に示すよう
に高い精度で目標硬さＨＶ2 に一致していた。
り出し、冷間圧延時の圧延率と硬さとの関係を調査し
た。冷間圧延前の計算硬さＨＶ1 は、表１に示した組成
から鋼Ａで２８１．９，鋼Ｂで３６６．２とそれぞれ算
出される。冷間圧延後の目標硬さＨＶ2 を表２に示すよ
うに設定したとき、その目標硬さＨＶ2 に必要な圧延率
Ｒedが式（２）から算出される。求められた圧延率Ｒed
で冷間圧延した鋼帯の実測硬さＨＶは、表２に示すよう
に高い精度で目標硬さＨＶ2 に一致していた。
【００１９】
【表２】
【００２０】表２の結果から、フェライト＋マルテンサ
イトの複相組織ステンレス鋼では、予め実験によって求
められている式（１），（２）等の関係式を用い、合金
成分の含有量に応じて定まる計算硬さＨＶ1 から目標硬
さＨＶ2 を得るために必要な冷間圧延率Ｒedを推定でき
ることが確認された。また、このようにして推定された
圧延率Ｒedで冷間圧延するとき、得られる冷延板は、目
標硬さＨＶ2 に高精度で一致した硬さをもつものとな
る。更に、冷延板に種々の条件下で時効処理を施し、硬
さに対する時効処理の影響を検討した。この場合には、
時効処理による硬さの上昇分δＨＶを見込んで、同様に
計算硬さＨＶ1 から（目標硬さＨＶ2 −δＨＶ）を得る
ために必要な圧延率Ｒedを算出し、この圧延率Ｒedを目
標圧延率として冷間圧延する。このようにして得られた
複相組織ステンレス鋼帯の実測硬さＨＶも、目標硬さＨ
Ｖ2 との一致性が良好であった。
イトの複相組織ステンレス鋼では、予め実験によって求
められている式（１），（２）等の関係式を用い、合金
成分の含有量に応じて定まる計算硬さＨＶ1 から目標硬
さＨＶ2 を得るために必要な冷間圧延率Ｒedを推定でき
ることが確認された。また、このようにして推定された
圧延率Ｒedで冷間圧延するとき、得られる冷延板は、目
標硬さＨＶ2 に高精度で一致した硬さをもつものとな
る。更に、冷延板に種々の条件下で時効処理を施し、硬
さに対する時効処理の影響を検討した。この場合には、
時効処理による硬さの上昇分δＨＶを見込んで、同様に
計算硬さＨＶ1 から（目標硬さＨＶ2 −δＨＶ）を得る
ために必要な圧延率Ｒedを算出し、この圧延率Ｒedを目
標圧延率として冷間圧延する。このようにして得られた
複相組織ステンレス鋼帯の実測硬さＨＶも、目標硬さＨ
Ｖ2 との一致性が良好であった。
【００２１】鋼Ａ及びＢについて複相化熱処理後の実績
圧延率と実測硬さとの関係を、通常のＳＵＳ３０４及び
ＳＵＳ３０１ステンレス鋼帯と比較して図１に示す。な
お、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３０１ステンレス鋼帯とし
ては、冷延焼鈍版を使用した。また、鋼Ａ，Ｂの時効処
理には、４２５℃×均熱１分のバッチ式短時間時効を採
用した。図１から明らかなように、鋼Ａ，Ｂでは冷間圧
延率が１５％を超える付近から硬さの上昇度合いが小さ
くなり、ビッカース硬さでＨＶ＝３００以上の安定した
硬さが得られていた。硬さは、時効処理を施すことによ
りビッカース硬さでＨＶ＝３０程度更に上昇した。これ
に対し、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３０１ステンレス鋼帯
では、冷間圧延率が高くなるに従って硬さの上昇がみら
れるものの、硬さが安定する領域がなかった。また、ビ
ッカース硬さでＨＶ＝３００〜４５０を得るためには、
鋼Ａ，Ｂに比較してより大きな圧延率を必要とした。
圧延率と実測硬さとの関係を、通常のＳＵＳ３０４及び
ＳＵＳ３０１ステンレス鋼帯と比較して図１に示す。な
お、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３０１ステンレス鋼帯とし
ては、冷延焼鈍版を使用した。また、鋼Ａ，Ｂの時効処
理には、４２５℃×均熱１分のバッチ式短時間時効を採
用した。図１から明らかなように、鋼Ａ，Ｂでは冷間圧
延率が１５％を超える付近から硬さの上昇度合いが小さ
くなり、ビッカース硬さでＨＶ＝３００以上の安定した
硬さが得られていた。硬さは、時効処理を施すことによ
りビッカース硬さでＨＶ＝３０程度更に上昇した。これ
に対し、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３０１ステンレス鋼帯
では、冷間圧延率が高くなるに従って硬さの上昇がみら
れるものの、硬さが安定する領域がなかった。また、ビ
ッカース硬さでＨＶ＝３００〜４５０を得るためには、
鋼Ａ，Ｂに比較してより大きな圧延率を必要とした。
【００２２】図１に示す結果から、フェライト＋マルテ
ンサイトの複相組織ステンレス鋼板では、次の実用上の
利点が導き出される。 （１）ビッカース硬さＨＶ＝３００〜４５０の強度範囲
で、目標とする高強度材料が工業的に且つ経済的に安定
して得られる。 （２）時効処理を施すことにより硬さが更に上昇し、高
強度材料が工業的に且つ経済的に安定して得られる。 （３）短時間時効処理によって強度が発現されるため、
素材メーカー側で鋼帯の連続時効処理が可能になり、加
工メーカー側での時効処理が不要になる。そのため、ユ
ーザー側の負担が軽減される。
ンサイトの複相組織ステンレス鋼板では、次の実用上の
利点が導き出される。 （１）ビッカース硬さＨＶ＝３００〜４５０の強度範囲
で、目標とする高強度材料が工業的に且つ経済的に安定
して得られる。 （２）時効処理を施すことにより硬さが更に上昇し、高
強度材料が工業的に且つ経済的に安定して得られる。 （３）短時間時効処理によって強度が発現されるため、
素材メーカー側で鋼帯の連続時効処理が可能になり、加
工メーカー側での時効処理が不要になる。そのため、ユ
ーザー側の負担が軽減される。
【００２３】実施例２：表３に示す組成をもつ鋼を溶製
し、スラブに鋳造した。鋼材番号１〜８の鋼は、本発明
が対象とするステンレス鋼であり、熱間圧延によって板
厚４．５ｍｍの熱延鋼帯にした後、７８０℃×均熱６時
間・炉冷の熱延板焼鈍を施した。更に、酸洗した後、冷
間圧延によって板厚１．０ｍｍの冷延鋼帯を製造した。
鋼材番号８はフェライト単相が生成されるように成分設
計された鋼材であり、鋼材番号１０は焼きなまし状態で
使用される鋼材である。
し、スラブに鋳造した。鋼材番号１〜８の鋼は、本発明
が対象とするステンレス鋼であり、熱間圧延によって板
厚４．５ｍｍの熱延鋼帯にした後、７８０℃×均熱６時
間・炉冷の熱延板焼鈍を施した。更に、酸洗した後、冷
間圧延によって板厚１．０ｍｍの冷延鋼帯を製造した。
鋼材番号８はフェライト単相が生成されるように成分設
計された鋼材であり、鋼材番号１０は焼きなまし状態で
使用される鋼材である。
【００２４】
【表３】
【００２５】鋼材番号１〜９の冷延鋼帯を温度１０００
〜１０５０℃で連続熱処理し、更に連続式又はバッチ式
の時効処理を施した。鋼材番号１０については、Ａｃ1
点以下で連続熱処理した後、冷間圧延し、更に連続式又
はバッチ式の時効処理を施した。冷間圧延又は時効処理
後の特性に各種製造条件が及ぼす影響を表４に示す。な
お、同一鋼で製造条件が異なるものは、コイルを適宜分
割して製造したことを示す。また、時効処理が「なし」
と表示されているものについては、式（１）から求めら
れた冷間圧延前の計算硬さＨＶ1 及び目標硬さＨＶ2 を
式（２）に代入して得られた計算圧延率Ｒedを目標値と
する冷間圧延を行った。他方、時効処理が「あり」と表
示されているものについては、時効処理による硬度の上
昇をＨＶ＝２５と仮定し、式（１）で定まる計算硬さＨ
Ｖ1 及び（目標硬さＨＶ2 −２５）を式（２）に代入し
て得られた計算圧延率Ｒedを目標値とする冷間圧延を行
った後、時効処理を施した。
〜１０５０℃で連続熱処理し、更に連続式又はバッチ式
の時効処理を施した。鋼材番号１０については、Ａｃ1
点以下で連続熱処理した後、冷間圧延し、更に連続式又
はバッチ式の時効処理を施した。冷間圧延又は時効処理
後の特性に各種製造条件が及ぼす影響を表４に示す。な
お、同一鋼で製造条件が異なるものは、コイルを適宜分
割して製造したことを示す。また、時効処理が「なし」
と表示されているものについては、式（１）から求めら
れた冷間圧延前の計算硬さＨＶ1 及び目標硬さＨＶ2 を
式（２）に代入して得られた計算圧延率Ｒedを目標値と
する冷間圧延を行った。他方、時効処理が「あり」と表
示されているものについては、時効処理による硬度の上
昇をＨＶ＝２５と仮定し、式（１）で定まる計算硬さＨ
Ｖ1 及び（目標硬さＨＶ2 −２５）を式（２）に代入し
て得られた計算圧延率Ｒedを目標値とする冷間圧延を行
った後、時効処理を施した。
【００２６】
【表４】
【００２７】表４から明らかなように、時効処理の有無
に拘らず、式（１）及び（２）を用いて求められた圧延
率Ｒedで冷間圧延したとき、目標硬さＨＶ2 と実測硬さ
ＨＶとの差がΔＨＶ≦１０に収められていた。特に、硬
さがＨＶ≧４００の高強度材についてΔＨＶ≦１０に収
めることは、容易でなかったことを考慮するとき、本発
明の効果として注目されるものである。このようにし
て、本発明によるとき、高い硬さレベルを示す複相組織
ステンレス鋼板が得られ、時効処理を施すことにより硬
さが更に上昇し、高いバネ限界値Ｋｂを示す鋼材が得ら
れることが確認された。
に拘らず、式（１）及び（２）を用いて求められた圧延
率Ｒedで冷間圧延したとき、目標硬さＨＶ2 と実測硬さ
ＨＶとの差がΔＨＶ≦１０に収められていた。特に、硬
さがＨＶ≧４００の高強度材についてΔＨＶ≦１０に収
めることは、容易でなかったことを考慮するとき、本発
明の効果として注目されるものである。このようにし
て、本発明によるとき、高い硬さレベルを示す複相組織
ステンレス鋼板が得られ、時効処理を施すことにより硬
さが更に上昇し、高いバネ限界値Ｋｂを示す鋼材が得ら
れることが確認された。
【００２８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、合金成分の含有量に基づいて冷間圧延前の硬さＨＶ
1 を算出し、この計算硬さＨＶ1 と目標硬さＨＶ2 から
求められる圧延率Ｒedで冷間圧延している。冷間圧延さ
れた鋼帯又は鋼板は、硬さのバラツキが少なく、ＨＶ≧
３００の安定した強度レベルを示す。このようにして得
られた複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板は、各種ステン
レスフレーム，電子部品，機械部品等の高強度及びバネ
特性が要求される分野で高品質及び品質安定性に優れた
材料として使用される。
は、合金成分の含有量に基づいて冷間圧延前の硬さＨＶ
1 を算出し、この計算硬さＨＶ1 と目標硬さＨＶ2 から
求められる圧延率Ｒedで冷間圧延している。冷間圧延さ
れた鋼帯又は鋼板は、硬さのバラツキが少なく、ＨＶ≧
３００の安定した強度レベルを示す。このようにして得
られた複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板は、各種ステン
レスフレーム，電子部品，機械部品等の高強度及びバネ
特性が要求される分野で高品質及び品質安定性に優れた
材料として使用される。
【図１】 高強度複相組織ステンレス鋼板の冷間圧延率
と硬さとの関係を従来のオーステナイト系ステンレス鋼
と比較したグラフ
と硬さとの関係を従来のオーステナイト系ステンレス鋼
と比較したグラフ
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０１〜０．１５重量％，Ｃｒ：
１０．０〜２０．０重量％及びＮｉ，Ｍｎ，Ｃｕの少な
くとも１種又は２種以上を合計で０．３〜５．０重量％
含み、マルテンサイトが３０〜９０体積％で残部がフェ
ライトからなる二相混合組織をもつ複合組織鋼帯又は鋼
板を冷間圧延する際、鋼成分から定まる冷間圧延前の硬
さＨＶ1 及び冷間圧延後の目標硬さＨＶ2 から求められ
且つ１５〜５０％の範囲にある圧延率Ｒedで冷間圧延す
ることを特徴とする高強度複相組織ステンレス鋼帯又は
鋼板の製造方法。 - 【請求項２】 次式（１）で求められた冷間圧延前の硬
さＨＶ1 と冷間圧延後の目標硬さＨＶ2 から、次式
（２）に従って圧延率Ｒed（％）を定める請求項１記載
の高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法。 ＨＶ1 ＝ ２０１１×％Ｃ−２５．８×％Ｓｉ＋２８．３×％Ｍｎ ＋７２．４×％Ｐ＋１０１×％Ｎｉ−３１．７×％Ｃｒ ＋１２３０×％Ｎ−９３．５×％Ａｌ＋４３．０×％Ｃｕ −３８．３×％Ｍｏ＋５７０ ・・・・（１） Ｒed ＝ １．３５×ＨＶ2 −１．０５ＨＶ1 −１４４ ・・・・（２） - 【請求項３】 請求項１又は２に記載した圧延率Ｒedで
冷間圧延した後、３００〜６５０℃の温度範囲で時効処
理する高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14966595A JP3602201B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14966595A JP3602201B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08319519A true JPH08319519A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3602201B2 JP3602201B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=15480176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14966595A Expired - Fee Related JP3602201B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 高強度複相組織ステンレス鋼帯又は鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3602201B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320321A (ja) * | 1998-05-15 | 1999-11-24 | Tokyo Seimitsu Hatsujo Kk | 十字方向に摺動するテレスコピックカバー |
| JP2002332543A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-11-22 | Nisshin Steel Co Ltd | 疲労特性及び耐高温ヘタリ性に優れたメタルガスケット用高強度ステンレス鋼及びその製造方法 |
| JP2003089851A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Nisshin Steel Co Ltd | 高弾性を有する高強度複相ステンレス鋼板およびその製造法 |
| WO2011122697A1 (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-06 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 複相組織ステンレス鋼板及び鋼帯並びにそれらの製造方法 |
| EP2241645A4 (en) * | 2008-02-07 | 2014-07-16 | Nisshin Steel Co Ltd | HIGHLESSNESS STEEL MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
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