JPS60255960A

JPS60255960A - 冷間鍛造用ステンレス鋼

Info

Publication number: JPS60255960A
Application number: JP59112656A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Toru Matsuo; 松尾　徹; Koji Murata; 村田　幸二
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1984-05-31
Publication date: 1985-12-17
Also published as: US4911883A; JPH0521974B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はねじ用等に用いられる冷間鍛造性、耐食性、熱
間加工性に優れた安価なステンレス鋼に関するものであ
る。

ねじ用ステンレス鋼線としては１７．５Ｃｒ　−１３Ｎ
ｊ綱（ＳＯ５３０５Ｊ’＋　）　、１８Ｃｒ　−９，５
Ｎｉ　−３Ｃｕ鋼（ＳＵＳＸＭ７）などのオーステナイ
ト系ステイレス鋼が用いられている。しかし、これらの
綱は冷間加工性、耐食性、熱間加工性については優れて
いるが、高価なＮｉを多量に含有しているため高価な綱
となり、実用上大きな問題となっている。近年、価格低
減を図るため高価なＮｉの含有量を下げて、その代替と
してオーステナイト形成元素であるＭｎを４〜・６％含
有させた１７Ｃｒ　−６Ｎｉ−６Ｍｎ−２Ｃｕ　（ＳＵ
ＳＸＭＩ）、１５．５Ｃｒ　−７，８Ｎｉ　−４Ｍｎ　
−３Ｃｕ鋼が開発され一部実用に供されている。しかし
てがら、Ｓ［ＩＳＸＭ７に比較すると冷間加工性は、引
張り強さで５４〜５６瞼／ｍｒｄとかなり劣る上に耐食
性の点でも不十分である。そのため、５ＯＳＸ）１７相
当の優れた冷間加工性と耐食性を持ち、かつ安価なオー
ステナイト系ステンレス鋼の開発が強くめられている。

本発明は従来鋼のかかる欠点を解消した、ＳＵＳＸＭ７
に匹敵する優れた冷間加工性、耐食性を得ることを目的
としたものである。

本発明者等はオーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工
性、耐食性、熱間加工性に対するＣ、Ｓｉの影響、Ｎｉ
、　Ｍｎの相互関係およびＣｒｌＮｌ％　Ｍｎ、、Ｃ％
Ｓｉｓ　Ｎｓ　Ｃｕ等の合金バランスについて鋭意研究
を重ねた結果、開発に成功し先に出願した。先願発明は
、固溶強化作用によって冷間圧造性を劣化させるＣ、Ｓ
ｉの含有量を極力低減させるものであり、＾００精錬等
によってＣ含有量を０．０４％以下とするとともにＳｉ
含有量を０．６０％以下、好ましくは０．２０〜０．４
０％に低下させ前記の従来鋼に比べて冷間加工性を大幅
に改善したものである０本発明は冷間加工性に対するＮ
ｉ−、ＭｎおよびＳの影響を０．０２Ｇ　−０，３０Ｓ
ｉ　−３Ｃｕ　−１７Ｃｒ　−０，００８Ｎ綱において
Ｍｎを０．５〜８％、Ｎｉを５〜１０％、Ｓ　Ｏ，００
１〜０．０３０％と変動させた供試鋼について調査し、
最適Ｍｎｓ　ＮｉおよびＳ量を見出したものである。冷
間加工性は圧造時の変形抵抗（一般には引張り強さで代
用される）と、限界圧縮率で評価した。第１図はＭｎ、
Ｎｉ量と引張り強さとの関係を示したものであり、第１
図より明らかなようにＭｎ含有量が増加するにつれ引張
り強さは低下し、Ｍｎ量が２〜５％程度で最小となり、
Ｍｎ含有量がさらに増えるにつれて引張り強さが再び増
加している。そして引張り強さが鍛小値となるＭｎ量は
、Ｎｉ量が低いほど高Ｍｎ鋼に移行し、６〜８％Ｎｉに
おいて２〜４％Ｍｎ域において引張り強さは最小となっ
ている。

また、第２図はＭｎｓ　Ｎｉ量と限界圧縮率との関係を
示したものであり、第２図より明らかなように限界圧縮
率はＭｎ量の増加とともに増えて６〜１０％ＮｉではＭ
ｎ量が２〜４％程度で最大となり４％を越えると急激に
低下している。また、Ｎｉについては１量の増加ととも
に限界圧縮率が増加するが、９〜１０％Ｎｉでは、その
効果が小さくなり、その作用が飽和している。

冷間加工性がＮｉｓ　Ｍｎ量とその相互作用によって左
右されるこの現象は、固溶強化作用の強いＣ１Ｓｉ、　
Ｎの含有量を前記のように極めて低く抑制した綱におい
ては、引張り強さおよび限界圧縮率を左右する主な要因
は、個々の元素以上に冶金学上の組織の安定性が主な役
割を演しるためである。

すなわちＮｉ含有量が８％以下の場合、Ｃ，Ｓｉ、Ｎ量
が著しく少ないとγ相が非常に不安定でγ−αマルテン
サイト変態を起し易い。この場合、Ｍｎ量を増加させて
いくとγ−α変態が抑制されるために引張り強さ、限界
圧縮が改善される。しかし、Ｍｎ量がさらに増加し６％
以上になるとγ−αの変態に加えて、γ−６変態が生じ
易くなり、逆に引張り強さ、限界圧縮率が劣化する。一
方、Ｎｉ量が９〜１０％近くになるとγ相が十分に安定
してくるために、Ｍｎ量を増加していくとγ−ε変態を
生じ易くなる分、引張り強さ、限界圧縮率が劣化するも
のである。

第３図はＳ量と限界圧縮率との関係を示したものであり
、第３図より明らかなように限界圧縮率はＳ量の低下と
ともに増加している。特にＳ量を０．００２％以下まで
低減すると限界圧縮率は急激に向上し、８５％以上に増
加するものである。

本発明は以上の結果をもとに、ＳＵＳＸＭ７と同等の優
れた冷間加工性を有する安価なステンレス鋼を得るため
Ｃ，Ｓｉ、　Ｓ含有量を極力低下させ、かつ最適なＭｎ
、　Ｎｉ量を見い出したものである。

さらに熱間加工性に対するＮｉｓ　Ｍｎの影響を調査し
、最適Ｍｎｓ　ｌｌ＋量を見い出したものである。

第４．５図は１０００℃に加熱した鋼におけるＮｉ、Ｍ
ｎ量と捻回値との関係を示したものであり第６図はＭｎ
量と鋼塊中のδフエライト量との関係を示したものであ
る。第４図より熱間での捻回値は６〜８％Ｎｉで最高と
なり、６％未満では大幅に低いものであり、８％を越え
ると捻回値は除々に低下している。これは、第６図から
明らかなようにＮｉ量６〜８％においては、鋼塊中の６
フエライト量が３〜６％程度と少ないため、圧延時の加
熱においてオーステナイト単相となり、したがって、優
れた熱間加工性を示すためである。

また、Ｎｉ量が６％未満で捻回値が低いのは、鋼塊中の
δフエライト量が多く、圧延時の加熱において完全に消
滅せずに数％のδフエライト量が残留するためであり、
Ｎｉ量が８％を越えると、捻回値が低下するのは、Ｐ、
Ｓなどの不純物元素の粒界偏析が大きくなるためである
。また、捻回値に対するＭｎの影響については、第５図
より明らかなようにＭｎ量が４％を越えると急激に捻回
値が低下し、８％を越えるとＭｎ　−Ｃｕの高温脆化作
用によってさらに大幅に低下するものである。

つぎに、耐食性に対するＭｎｓ　Ｎｉ、Ｃｒｓ　Ｓの影
響について調査し、２．２〜３．８％ＦＩｎ、６〜８％
Ｎ＋において必要なＣｒ量とＳ見い出したものである。

第７．８図はＭｎ、　Ｎｉ、　Ｃｒ量と孔食電位との関
係を示したものであり、耐食性は上記組成の鋼を３０℃
の３．５％ＮａＣｌ水溶液中に浸漬し、この時の孔食電
位をもって評価した。なお、より十分な耐食性を得るた
めには０．２５０Ｖ以上の孔食電位が必要とされている
。Ｍｎ量に対する孔食電位は、第７図より明らかなよう
にＭｎ量が４％程度までは０．１８Ｖ程度と一定の値を
有しているが、４％を越えると急に低下しており、Ｍｎ
含有量が４％以上では耐食性が大幅に劣化するものであ
る。また、Ｎｉ量に対する孔食電位は、Ｎｉ量が６〜１
０％の範囲では含有量が増加するにつれてわずかに上昇
する程度であり、はぼ一定な値を示している。

また、７％Ｎｉ−３％Ｍｎ−３％Ｃｕ綱における、針量
に対する孔食電位は、第８図よりＣｒ量が１７％を越え
ると０．１５Ｖ以上の値を有するものであり１７％以上
のＣｒ量を含有させることにより、Ｎｉに替えて３％程
度のＭｎを含有させても優れた耐食性を有することは明
白である。

第９図は１８Ｃｒ　−７Ｎｉ　３　Ｍｎ　−３Ｃｏ　−
０，０ＩＣ−０，０ＩＮ　−０，３０Ｓｉ綱においてＳ
量と孔食電位との関係を示したものであり、孔食電位は
Ｓ量の減少とともに向上している。十分な耐食性を得る
ためには孔食電位を０．２５Ｖ以上とする必要があり、
第９図より明らかなようにＳ量を０．００２％以下に減
少させることによって初めて得られるものである。

このように、本発明鋼はＣＯ，０４％以下、Ｓｉ　Ｏ，
６０％以下、Ｓ　Ｏ，００２％以下とＣ，Ｓｔ、　Ｓ量
を極めて低下させるとともにＭｎを２．２〜３．８％、
Ｎｉを６〜８％、Ｃｒを１７％以上とすることによって
安価で、優れた冷間鍛造性、耐食性、熱間加工性を有し
、ＳｌｌＳＸＭ７と同等な性能を有する鋼を得ることに
成功したものである。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明すＣは固溶
強化作用によって冷間圧造性を害するとともに耐食性を
劣化させる元素であり、本発明においてはできるだけ低
下させることが望ましくその上限を０．０４％以下とし
た。なお、冷間圧造性をさらに向上させるためには好ま
しくは０．０２％以下にすることが望ましい。

Ｓｉは製網時の脱酸に必要な元素であるが、必要以上の
Ｓｉの含有は固溶強化作用によって冷間圧造性を害する
のでその上限を０．６０％とした。なお、冷間圧造性を
さらに改善するためにはより低くするａ・要があり、０
．２０〜０．４０％にすることが望ましい。Ｍｎは低Ｃ
１低Ｓｉオーステナイト鋼におけるオーステナイト相の
安定性との関連で冷間圧造性を左右する重要な元素であ
り、低Ｎｉ域ではＭｎ量を増加させるほどγ−αマルチ
サイト変態を抑制し、冷間圧造性を改善するものであり
、これらの効果を得るには２．２％以上含有させける必
要があり、その下限を２．２％とした。

しかしながら、Ｍｎを３．８％以上含有させるとＴ−ε
マルチサイト変態を引き起こし易くなり、冷間圧造性を
損うほか、熱間加工性、耐食性をも低下せしめるのでそ
の上限を３．８％とした。

Ｓは本発明網の耐食性と冷間加工性を大幅に低下させる
元素であり、その含有量をできる限り低減させる必要が
あり、その下限を０．００２％とした。

より望ましくは０．００１％以下にすることである。

Ｎｉは耐食性を向上させると同時にオーステナイト相を
安定化し、Ｔ−α、Ｔ−ε変態を抑制して冷間圧造性を
改善する重要な元素であり、６．０％以上含有させる必
要がある。しがし、Ｎｉは高価な元素であるので、その
含有量は必要最小限にとどめるべきであり、その上限を
８．０％とした。

Ｃｒは耐食性を改善するうえで最も重要な元素であり、
少なくとも１７％以上含有させる必要がある。

しかしながら、その含有量が増加すると、高温域でのα
／Ｔバランスがくずれ熱間加工性が大幅に低下し、かつ
冷間加工性をも低下させるのでその上限を１９％とした
。

Ｃｕは耐食性を向上させると同時にオーステナイト相を
安定化させγ−α、Ｔ−６マルテンサイト変態を抑制し
て、冷間圧造性を改善する重要な元素であり、２．５％
以上の合着が必要である。しかしながら、含有量が増加
すると熱間加工性が大幅に低下するのでその上限を４．
０％とした。

Ｎは固溶強化作用によって冷間圧造性を損うので、その
含有量は極力低減させる必要があり、その上限を０．０
１０％とした。なお、冷間圧造性をさらに改善するには
０．０８０％以下にすることが望ましい。

つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実施例
でもって明らかにする。

１１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すものである。

第１表においてＡｌ〜＾５１１は従来鋼で、Ａ１は５Ｕ
Ｓ３０４　、Ａ２ハ５１１Ｓ３０５Ｊｌ、Ａ３はＳＵＳ
ＸＭ７、Ａ４はＳ［ＩＳＸＭｌ、Ａ５は８　Ｎｉ　１５
．５Ｃｒ　−４Ｍｎ　−３Ｃｕ鋼であり、Ｂｌ〜Ｂ４鋼
は比較鋼であり、０１〜Ｃ５鋼は本発明鋼で、０１〜Ｃ
３は第１発明鋼、Ｃ４、Ｃ５は第２発明である。

第２表は第１表の供試鋼の引張り強さ、限界圧縮率、熱
間加工性および耐食性について示したものである。引張
り強さについては、ＪＩＳｄ号試験片を用いて測定した
ものであり、限界圧縮率は１０φ×１５ｆｌの試験片を
１０５０℃で３０分間加熱、保持後、Ｗ、Ｑという固溶
体化熱処理を施した後、限界圧縮率を測定したものであ
る。熱間加工性については、１２５０℃に加熱、保持し
た鋼塊を分塊圧延し、とり疵の発生しないものを○、ビ
リ疵の発生したものを×とした。耐食性は３．５％Ｎａ
Ｃ１，３０゛Ｃ水溶液中で孔食電位を測定したものであ
る。

第２表第２表から知られるように、従来鋼であるＡ１、Ａ２は
Ｃｕを含有しないため、冷間加工性が悪いものであり、
Ａ４は６％のＭｎを含有するとともにＣｕの含有量が低
いため冷間加工性、耐食性が劣るものでであり、Ａ５は
、Ｃｒ含有量が低いとともに多量のＵｎを含有すること
により耐食性、冷間加工性が劣るものである。

また、比較鋼であるＢ１は多量のＣ，Ｓｔを含有するこ
とにより冷間加工性が劣るものであり、Ｂ２はＮｉの含
有量が低いため冷間加工性が劣るものであり、Ｂ３は多
量のＣｒを含有することにより熱間加工性、冷間加工性
が劣るものであり、Ｂ４は多量のＣｕを含有することに
より熱間加工性が劣るものである。

これらに対して本発明鋼であるＣ１〜Ｃ５は、Ｃ５Ｓｉ
、　Ｓの含有量を極力低下させるとともに、２．２〜３
．８％のＫｎ、６〜８％のＮｉ、　１７〜１９％のＣｒ
、２．５〜４．０％のＣｕを含有させたことにより、引
張り強さは４８〜５１ｋｇ　／　ｍ　ｎ？　、限界圧縮
率は９２〜９５％といずれも優れた冷間加工性を有して
おり、熱間加工性については分塊圧延においていずれも
ビリ疵の発生がな（、優れた熱間加工性を有し、さらに
函（食性についてもいずれも孔食電位が０．２５０　Ｖ
以上と優れた食性を有するものである。

これからしても、本発明鋼が冷間加工性のみならず熱間
加工性、耐食性についても優れていることがわかる。

上述のように、本発明鋼は冷間加工性を改善するために
Ｃ，Ｓｉ、　Ｓの含を量を低減させるとともＮｉｓ　Ｍ
ｎの冷間加工性、熱間加工性に対する影響を調査し、冷
間加工性、熱間加工性を損うことなくＭｎを含有させ、
かつ耐食性を得るに必要なＮｉ、　Ｃｒ含有量を見い出
し、５Ｏ５ｌｌＩ７に匹敵する優れた冷間加工性、耐食
性、熱間加工性を有する安価なステンレス鋼を得ること
に成功したもので高い実用性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｎ量と引張り強さとの関係を示した線図で、
第２．３図はＭｎ、　Ｓ量と限界圧縮率との関係を示し
た線図で、第４．５図はＮｉ、　Ｍｎ量と捻回値との関
係を示した線図で、第６図はＭｎ量とδ〕、エライト量
との関係を示した線図で、第７　（イ）、（ロ）はＭｎ
、　Ｎｉ量と孔食電位との関係を示した線図、第８．９
図はＣｒ、　Ｓ量と孔食電位と関係を示した線図である
。特許出願人愛知製鋼株式会社　、７：。代表者　薮田東三＼３、へイｎと・Ｚ。ノ Δ４ｎ　（−）５　ｒ７．ノＭｎ　（シー）第７図第８図Ｃｒ　（’１０）５　（’ｌ。）

Claims

【特許請求の範囲】１３重量比にしてＧ　Ｏ，０４％以下、Ｓｉ　０．６０
％以下、Ｍｎ　２．２〜３．８％、Ｓ　Ｏ，００２％以
下、Ｃｕ　２．５〜４．０％、Ｎｉ　６”〜８％、Ｃｒ
　１７〜１９％を含有し、残部Ｆ’ｅならびに不純物元
素からなることを特徴とする冷間鍛造用ステンレス鋼。２、重量比にしてＧ　Ｏ，０４％以下、Ｓｔ　Ｏ，６０
％以下、Ｍｎ　２．２〜３．８％、Ｓ　Ｏ，００２％以
下、Ｃｕ　２．５〜４．０％、Ｎｉ　６〜８％、Ｃｒ　
１７〜１９％を含有し、さらにＮ　Ｏ，０１０％以下を
含有させ、残部Ｆｅならびに不純物元素からなることを
特徴とする冷間鍛造用ステンレス鋼。