JPH11117045A - 高強度非磁性ステンレス鋼線及びその製造方法 - Google Patents

高強度非磁性ステンレス鋼線及びその製造方法

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JPH11117045A
JPH11117045A JP27855197A JP27855197A JPH11117045A JP H11117045 A JPH11117045 A JP H11117045A JP 27855197 A JP27855197 A JP 27855197A JP 27855197 A JP27855197 A JP 27855197A JP H11117045 A JPH11117045 A JP H11117045A
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JP
Japan
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stainless steel
steel wire
strength
heat treatment
magnetic
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JP27855197A
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Takeshi Matsumoto
断 松本
Teruyuki Murai
照幸 村井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 磁気特性を利用して機能する機器・部品類に
適用することができ、耐食性に優れたばね用高強度非磁
性ステンレス鋼線及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 C、Si、Mn、Ni、Cr、Nを含む
残部Feからなるばね用高強度非磁性ステンレス鋼線に
おいて、引張強さが下式 (1)及び(2) の範囲にあり、
かつ、比透磁率が1.005 以下であるばね用高強度非磁性
ステンレス鋼線、及び、上記化学組成を有するステンレ
ス鋼線を加工度50%以上の引抜き加工を行った後、450
〜600 ℃の温度範囲で下式(3) の範囲の時間保持して熱
処理を施すばね用高強度非磁性ステンレス鋼線の製造方
法である。d<1の場合 −520 ×log(d) +2100<TS<−520 ×log(d) +23
50 (1) d≧1の場合 −640 ×log(d) +2100<TS<−640 ×log(d) +23
50 (2) (102400/T) ÷90+4 ≦t≦ (102650/T) ÷120 +50
(3)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気特性を利用し
て機能する機器・部品類に用いられる耐食性に優れたば
ね用高強度非磁性ステンレス鋼線及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、18Cr-8Ni系(SUS30
4)に代表される準安定オーステナイト系ステンレス鋼
は、溶体化処理状態では非磁性であるが、加工すると加
工誘起マルテンサイト変態して強磁性のマルテンサイト
相が生じ、磁性を有するようになる。したがって、例え
ば、ばねに用いるときのように加工された準安定オース
テナイト系ステンレス鋼は、強度がマルテンサイト相に
よって高いが非磁性ではない。このため非磁性を必要と
する用途において、Ni量を増やし、オーステナイト相
を安定化させて加工誘起マルテンサイト変態を抑制した
18Cr-12 Ni系(SUS316)等が用いられてい
る。しかし、これらの18Cr-12 Ni系はマルテンサイ
ト相がないため、強度が18Cr-8Ni系に比べて10%程
度低い。
【0003】これに対して特開昭54─89916 号公報で
は、18Cr-8Ni系ステンレスに窒素を添加することに
より、非磁性でかつ18Cr-8Ni系と同等の強度が得ら
れることが記載されている。しかし、現在では、非磁性
でかつ要求される強度のレベルが高くなってきており、
特開昭54─89916 号公報のステンレスでは対処できなく
なってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題を解消し、磁気特性を利用して機能する機器・
部品類に適用することができ、耐食性に優れたばね用高
強度非磁性ステンレス鋼線及びその製造方法を提供しよ
うとするものである。
【0005】
〔式中、d:線径(mm)、TS:引張強さ(N/mm2 )〕
【0006】(2) 重量%でC:0.08〜0.15、Si:0.10
〜1.00、Mn:1.00〜2.50、Ni:10.50 〜13.00 、C
r:17.00 〜19.00 、N:0.17〜0.30を含む残部Feか
らなるばね用高強度非磁性ステンレス鋼線の製造方法に
おいて、加工度50%以上の引抜き加工を行った後、 450
〜600 ℃の温度範囲で下式(3) の範囲の時間保持して熱
処理を施すことを特徴とするばね用高強度非磁性ステン
レス鋼線の製造方法。 (102400/T) ÷90+4 ≦t≦ (102650/T) ÷120 +50 (3) 〔式中、T:熱処理温度(K)、t:熱処理時間
(分)〕
【0007】
【発明の実施の形態】本発明者等は、上記の状況に鑑み
て鋭意研究を重ねた結果、上記の特定の合金組成を有す
るステンレス鋼線を加工度50%以上の引抜き加工を施し
た後、450 〜600 ℃の温度範囲で上式(3) の時間保持し
て熱処理することにより、上式(1) 及び(2) に示す高い
引張強さを有し、かつ比透磁率が1.005 以下である高強
度非磁性ステンレス鋼線を得ることができることを見出
した。
【0008】以下、本発明鋼の組成限定の理由を説明す
る。C:0.08〜0.15 Cは本発明鋼において、強度と非磁性を両立させる上で
重要な元素であり、時効析出強化とオーステナイト相安
定化の役割を担っている。即ち、0.08%未満では熱処理
の際にCr炭化物が十分に析出せず、所定の強度を得る
ことができない。また、オーステナイトの安定化が不十
分となり、加工中にマルテンサイト変態を起こし、磁性
を有するようになる。0.15%を超えると、粒界腐食が発
生し易くなる。したがって、C量は0.08〜0.15%の範囲
が適当である。
【0009】Si:0.10〜1.00 Siは脱酸剤として有効であるが、濃度が高くなると、
オーステナイト相が不安定になる。したがって、Si量
は0.10〜1.00%の範囲が適当である。
【0010】Mn:1.00〜2.50 Mnはオーステナイト相の安定化を促進するが、濃度が
高くなると、加工硬化指数が高くなり、冷間加工性が低
下するので、1.00〜2.50%の範囲が適当である。
【0011】Ni:10.50 〜13.00 Niはオーステナイト系ステンレス鋼にとって最も重要
なオーステナイト安定化元素であり、加工後も非磁性で
あるためには、少なくとも10.5%は必要であるが、Ni
が高価であるため、10.50 〜13.00 %の範囲が適当であ
る。
【0012】Cr:17.00 〜19.00 Crは耐食性向上には欠くことができない元素である
が、濃度が高すぎると高温熱処理時に強磁性であるδフ
ェライト相が生成し、これが室温まで残存して非磁性で
なくなる。したがって、17.00 〜19.00 %の範囲が適当
である。
【0013】N:0.17〜0.30 Nは本発明鋼において、強度と非磁性を両立させる上で
重要な元素であり、Nの添加は加工硬化指数を高くし、
オーステナイト相を安定化するが、N:0.17〜0.30の範
囲が適当である。
【0014】以下、本発明鋼のその他の構成の限定理由
を説明する。比透磁率 比透磁率については、その値が1.000 で完全に非磁性で
あるが、一般的には1.01以下で非磁性としている。本発
明では、より完全非磁性に近づけた1.005 以下とした。
【0015】ステンレス鋼線の引張強さ 本発明のステンレス鋼線の引張強さは、上記の比透磁率
1.005 以下と両立する下式(1)(2)の範囲とした。なお、
本発明のステンレス鋼線の線径は、0.1 〜8.0mmの範
囲が有効である。 d<1の場合 −520 ×log(d) +2100<TS<−520 ×log(d) +2350 (1) d≧1の場合 −640 ×log(d) +2100<TS<−640 ×log(d) +2350 (2) 〔式中、d:線径(mm)、TS:引張強さ(N/m
2 )〕
【0016】以下、本発明鋼の製造方法の限定理由を説
明する。引抜き加工度 本発明鋼は、引抜き加工後に熱処理を行い、Cr炭化物
の析出強化によって高強度化しているが、引抜き加工す
ることにより、金属組織に転位を導入してCr炭化物の
析出サイトを数多く作り、その結果、Cr炭化物の高密
度微細分散が可能となる。また、熱処理前にJISSU
S304−WPB程度の強度(直径1.0mmで約2000N/
mm2 )を有しないと、熱処理を行っても所定の強度を
得ることができない。これらのことから、本発明の引抜
き加工度は50%以上が必要である。線径が細くなるほ
ど、必要とする引抜き加工度は大きくなる。
【0017】450 〜600 ℃の温度範囲での熱処理時間 (102400/T) ÷90+4 ≦t≦ (102650/T) ÷120 +50 (3) 〔式中、T:熱処理温度(K)、t:熱処理時間
(分)〕 本発明の熱処理は、Cr炭化物を析出させることを目的
としているため、Cr炭化物を効率的に析出させて所望
の強度を得るために450 〜600 ℃の温度で熱処理し、熱
処理時間は、上式(3) を満たすようにする必要がある。
例えば、450 ℃で30分未満、又は、600 ℃で10分未満の
熱処理を行うと、Cr炭化物が十分に析出せず、また、
450 ℃で90分を超えて、又は、600 ℃で60分を超えて熱
処理を行うと、Cr炭化物が粗大化し、かつ、マトリッ
クスの軟化も著しくなる。したがって、上式(3) の範囲
の温度で熱処理する必要がある。なお、この熱処理は、
ばね加工等の3次加工の後に行ってもよい。
【0018】従来のばね用ステンレス鋼線では、ばね加
工後に450 ℃以下で20分程度の熱処理を行っていたが、
本発明のステンレス鋼線では、C量がJIS(SUS3
04,SUS316では0.08%以下)に規定されたばね
用ステンレス鋼線のC量よりも高く、Cr炭化物の析出
する温度域が高温化及び長時間化したものである。
【0019】
【実施例】
〔実施例1〕表1に示した化学組成の本発明鋼と比較鋼
について、熱処理後の引張強さと磁性について評価し
た。サンプルはそれぞれ直径5.5 mmの圧延線材を引抜
き加工して直径を2.8 mmとし、これを溶体化処理した
後、さらに引抜き加工して直径を1.0 mmの線とした
(加工度は87%)。これらの線材を大気中で550 ℃で15
分間熱処理を行った後、引張強さと磁性を測定し、結果
を表2に記載した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】表2から明らかなように、本発明の鋼線
A,Bは、熱処理後の引張強さが2100N/mm2 を超え
ており、上式(2) を満たすとともに比透磁率も1.005 以
下となっている。しかし、比較鋼線はいずれも熱処理後
の引張強さと比透磁率を両立させることができなかっ
た。
【0023】〔実施例2〕表1の本発明鋼Aを用いて、
熱処理後の引張強さに及ぼす引抜き加工度と熱処理条件
の影響を評価した。サンプルは直径7mmの圧延線材を
引抜き加工により直径4.6 mmとした線(加工度57%)
と、実施例1で用いた直径1mmの線(加工度87%)を
用いた。
【0024】これらの線をそれぞれ 400℃で50分間、 4
50℃で30分間、 500℃で20分間、550℃で15分間、 600
℃で15分間、 650℃で15分間熱処理した後の引張強さを
測定し、その結果を図1に示した。なお、図1の右側に
は上式(2) を満たす範囲として「引張強さの範囲」を記
載した。図1から明らかなように、直径1mmの線及び
直径4.6 mmの線は、熱処理温度450 〜600 ℃の範囲に
おいていずれも所定の引張強さ(1mm:2100〜2350N
/mm2 、4.6 mm:1675〜1925N/mm2 )を示し
た。なお、比透磁率は各熱処理時間においても 1.002以
下であった。
【0025】また、上記と同じ線を 550℃で 5分間、10
分間、15分間、30分間、60分間、120 分間熱処理した後
の引張強さを測定し、その結果を図2に示した。なお、
図2の右側には上式(2) を満たす範囲として「引張強さ
の範囲」を記載した。図2から明らかなように、熱処理
時間が15〜60分( 550℃における上式(3) の範囲)で所
定の引張強さ(1mm:2100〜2350N/mm2 、4.6 m
m:1675〜1925N/mm2 )を示した。なお、比透磁率
は各熱処理時間においても1.002 以下であった。
【0026】
【発明の効果】本発明は、上記構成を採用することによ
り、磁気特性を利用して機能する機器・部品類に適用す
ることができ、高強度で非磁性のばね用ステンレス鋼線
を提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で作製したステンレス鋼線の熱処理温
度と引張強さの関係を示したグラフである。
【図2】実施例2で作製したステンレス鋼線の熱処理時
間と引張強さの関係を示したグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.08〜0.15、Si:0.10〜
    1.00、Mn:1.00〜2.50、Ni:10.50 〜13.00 、C
    r:17.00 〜19.00 、N:0.17〜0.30を含む残部Feか
    らなるばね用高強度非磁性ステンレス鋼線において、引
    張強さが下式(1) 及び(2) の範囲にあり、かつ、比透磁
    率が1.005 以下であることを特徴とするばね用高強度非
    磁性ステンレス鋼線。 d<1の場合 −520 ×log(d) +2100<TS<−520 ×log(d) +2350 (1) d≧1の場合 −640 ×log(d) +2100<TS<−640 ×log(d) +2350 (2) 〔式中、d:線径(mm)、TS:引張強さ(N/m
    2 )〕
  2. 【請求項2】 重量%でC:0.08〜0.15、Si:0.10〜
    1.00、Mn:1.00〜2.50、Ni:10.50 〜13.00 、C
    r:17.00 〜19.00 、N:0.17〜0.30を含む残部Feか
    らなるばね用高強度非磁性ステンレス鋼線の製造方法に
    おいて、加工度50%以上の引抜き加工を行った後、450
    〜600 ℃の温度範囲で下式(3) の範囲の時間保持して熱
    処理を施すことを特徴とするばね用高強度非磁性ステン
    レス鋼線の製造方法。 (102400/T) ÷90+4 ≦t≦ (102650/T) ÷120 +50 (3) 〔式中、T:熱処理温度(K)、t:熱処理時間
    (分)〕
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038990A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Jtekt Corp リング状バネ部品、トルクリミッタ、ステアリング装置
WO2019112144A1 (ko) * 2017-12-06 2019-06-13 주식회사 포스코 내식성이 우수한 비자성 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
EP3865600A4 (en) * 2018-11-13 2022-03-02 Posco HIGH STRENGTH NON-MAGNETIC AUSTENITIC STAINLESS STEEL AND ITS PRODUCTION PROCESS

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