JPS6119731A - ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 - Google Patents
２相ステンレス鋼の熱間加工方法Info
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- JPS6119731A JPS6119731A JP59140389A JP14038984A JPS6119731A JP S6119731 A JPS6119731 A JP S6119731A JP 59140389 A JP59140389 A JP 59140389A JP 14038984 A JP14038984 A JP 14038984A JP S6119731 A JPS6119731 A JP S6119731A
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- JP
- Japan
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- phase
- temp
- stainless steel
- temperature
- processing
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-
- 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)
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- 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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、常温付近でフェ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
じた２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関するものであ
る。
相の２相を呈する、’Ｆｅ、 Ｃｒ及びＮｉを主成分と
じた２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関するものであ
る。
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ってきた材料の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。
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ってきた材料の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
可能となってきている。
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
可能となってきている。
しかしながら、複雑な形状の部品、例えば管継手やパル
プ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った。
プ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った。
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。
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。
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った結果、 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。
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った結果、 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るには、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。
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、との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な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
よっても大変形が可能となる、 との新たな知見を得るに至った。
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、との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な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
よっても大変形が可能となる、 との新たな知見を得るに至った。
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ってもその製造を可能とし
、また、切削工程をともなって既に製造がなされている
ようなものであっても、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って、
その特徴とするところは、 Ｆｅ、 Ｃｒ及びＮｉを主成分とし、常温付近でフェラ
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〔フェライト単相となる温度−２００℃〕以上の
温度域に加熱後、水冷又は強制冷却によって５００℃以
下に冷却し、その後必要に応じて２００℃以下の温度域
にて加工率：１０４以上の加工を加え、次いで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。
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ってもその製造を可能とし
、また、切削工程をともなって既に製造がなされている
ようなものであっても、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って、
その特徴とするところは、 Ｆｅ、 Ｃｒ及びＮｉを主成分とし、常温付近でフェラ
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〔フェライト単相となる温度−２００℃〕以上の
温度域に加熱後、水冷又は強制冷却によって５００℃以
下に冷却し、その後必要に応じて２００℃以下の温度域
にて加工率：１０４以上の加工を加え、次いで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。
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ェライト相
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、それによっ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−Ｎ１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、必
要に応じて、Ｍｏ ： ５％以下（以下、成分割合を表
わす係は重量％とする）、 Ｃｕ ： １％以下、 Ｔｉ：１％以下。
定したのは、他の元素を用いた組合せでもフェライト相
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、それによっ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−Ｎ１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、必
要に応じて、Ｍｏ ： ５％以下（以下、成分割合を表
わす係は重量％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、溶解時の脱酸剤としてＳｉ：ｓ、ｏ％以
下、’ Ｍｎ：３．Ｑ％以下のうち０１種以上を含ん
だものや、更には、少量のＲｅ、 Ｌａ、 Ｃｅ及びＣ
ａ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。
、或いは更に、溶解時の脱酸剤としてＳｉ：ｓ、ｏ％以
下、’ Ｍｎ：３．Ｑ％以下のうち０１種以上を含ん
だものや、更には、少量のＲｅ、 Ｌａ、 Ｃｅ及びＣ
ａ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。
第１回目の加熱の温度を〔フェライト単相となる温度−
２００”Ｃ）以上とし、水冷又は強制冷却するのは、変
形前の再加熱時に、マ） ＩＪソックスあるフェライト
中にオーステナイトを微細に析出させるためであり、こ
のようにして得られたフェライトとオーステナイトの微
細混合組織を変形前にもつことが超塑性実現の条件とな
るのである。
２００”Ｃ）以上とし、水冷又は強制冷却するのは、変
形前の再加熱時に、マ） ＩＪソックスあるフェライト
中にオーステナイトを微細に析出させるためであり、こ
のようにして得られたフェライトとオーステナイトの微
細混合組織を変形前にもつことが超塑性実現の条件とな
るのである。
この第１回目の加熱温度は高い方が好ましいが、フェラ
イト単相となる温度よりもわずかに低くするのがより好
ましい。しかし、この温度があまりにも低いと、島状に
凝集し粗大化したオーステナイトが残留して超塑性に悪
影響を及ぼすので、加熱温度の下限を上記のように定め
た。
イト単相となる温度よりもわずかに低くするのがより好
ましい。しかし、この温度があまりにも低いと、島状に
凝集し粗大化したオーステナイトが残留して超塑性に悪
影響を及ぼすので、加熱温度の下限を上記のように定め
た。
また、加熱後の冷却速度は、新たなオーステナイトが析
出して粗大化することがないためにも大きい程良く、水
冷が好ましいが、噴霧冷却等の強制冷却でもかまわない
。
出して粗大化することがないためにも大きい程良く、水
冷が好ましいが、噴霧冷却等の強制冷却でもかまわない
。
この場合の急冷を５００ ’Ｃ以下まで行うのは、その
温度が５００℃よりも高いとオーステナイトの粗大化が
起きるとの理由からであり、この処理の後、そのまま変
形温度域に再加熱しても良いが、一旦、２００℃以下の
温度域で１０％以上の加工を行う方が再加熱時に微細な
オーステナイトを析出させ易くするので、強く推奨され
る手段である。
温度が５００℃よりも高いとオーステナイトの粗大化が
起きるとの理由からであり、この処理の後、そのまま変
形温度域に再加熱しても良いが、一旦、２００℃以下の
温度域で１０％以上の加工を行う方が再加熱時に微細な
オーステナイトを析出させ易くするので、強く推奨され
る手段である。
この際の加工温度を２ｏｏ℃以下と定めたのは、この温
度を越えた領域で加工を行うと、加工中或いは加工後に
フェライトの回復が起こって、再加熱時のオーステナイ
ト微細析出の核となる転位密度が減少するためである。
度を越えた領域で加工を行うと、加工中或いは加工後に
フェライトの回復が起こって、再加熱時のオーステナイ
ト微細析出の核となる転位密度が減少するためである。
なお、加工率が１０％未満であってもオーステナイトの
微細析出は不十分となるばかりか、その後の昇温過程に
おいて加工を加えない場合よりもかえってオーステナイ
トの粗大化が起こり易いのでその下限を１０％とした。
微細析出は不十分となるばかりか、その後の昇温過程に
おいて加工を加えない場合よりもかえってオーステナイ
トの粗大化が起こり易いのでその下限を１０％とした。
そして、このような処理を施した後、材料に応力をかけ
なから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−フェライトがσとオーステナイ
ト（γ）とに相分離したり元に戻ったりする繰り返しの
反応（δ＝σ＋γ）により、σの析出時にも均一な（σ
＋γ）の微細混合組織となって延性に及ぼされるσ相の
悪影響が極めて少なくなる上、これらの変態は早期に起
きるので、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。
なから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−フェライトがσとオーステナイ
ト（γ）とに相分離したり元に戻ったりする繰り返しの
反応（δ＝σ＋γ）により、σの析出時にも均一な（σ
＋γ）の微細混合組織となって延性に及ぼされるσ相の
悪影響が極めて少なくなる上、これらの変態は早期に起
きるので、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°Ｃ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１０００〜１１ｏＯ℃で
あるが、笑際の作業ではσ相の析出が容易に起きる９５
０°Ｃ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
℃；ｘｏｚｏ°Ｃ〕である。
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°Ｃ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１０００〜１１ｏＯ℃で
あるが、笑際の作業ではσ相の析出が容易に起きる９５
０°Ｃ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
℃；ｘｏｚｏ°Ｃ〕である。
また、低応力付加で 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。
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。
、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。
説明する。
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って溶製し、熱間鍛造と熱間圧延に
より厚さニア關の鋼板とした。
鋼を通常の方法によって溶製し、熱間鍛造と熱間圧延に
より厚さニア關の鋼板とした。
次に、これらについて第２表に示す条件で熱処理、或い
は熱処理と加工を施してから、超塑性現象による大変形
の可能性を調べた。
は熱処理と加工を施してから、超塑性現象による大変形
の可能性を調べた。
変形能の評価試験は、前記鋼板の板厚中心部より厚さ：
２ｍｍ、直径：、 １０ 、Ｏｍｍの円盤状試Ｉ＃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．ガスケット３．及びボルト・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７ランジ付シリンダー１内の圧力を７Ｋｌ／ｃｕｔ
と一定にした上で第２図に示す熱ザ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くｄ
）を測定スることで実施した。
２ｍｍ、直径：、 １０ 、Ｏｍｍの円盤状試Ｉ＃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．ガスケット３．及びボルト・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７ランジ付シリンダー１内の圧力を７Ｋｌ／ｃｕｔ
と一定にした上で第２図に示す熱ザ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くｄ
）を測定スることで実施した。
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く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。
相ステンレス鋼板のバルジ深さく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表中にて東印で示す）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。
第２表中にて東印で示す）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。
以上説明したように、この発明によれば、耐食性等あ諸
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、塑性加工のみによって複雑な形状を能率よく付与す
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。
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、塑性加工のみによって複雑な形状を能率よく付与す
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、実施例において便用したところの、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３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
・・・ガスケット、 ４・・・ボルト、ナツト、
５・・炉、 ６・・・試験片。 ＃１囮 手２図 時間− 手 続 補 正 書 く方式）％式％ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市東区北浜５丁目１５番地氏名（名称
） （２１１）住友金属工業株式会社代表者 熊
谷 典 文 ４、代理人 住所 東京都千代田区神田錦町−丁目２３番地宗保第二
ビル８階 昭和５９年１０月９日 （発送日：昭和５９年１０月３０日） く補正の内容〉 明細書、第１３頁、第１３行に 「第３図は、」とあるを、 「第２図は、」 と訂正する。 以 上
形能を評価するためのバルジ成形装置の概略図、 第３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
・・・ガスケット、 ４・・・ボルト、ナツト、
５・・炉、 ６・・・試験片。 ＃１囮 手２図 時間− 手 続 補 正 書 く方式）％式％ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市東区北浜５丁目１５番地氏名（名称
） （２１１）住友金属工業株式会社代表者 熊
谷 典 文 ４、代理人 住所 東京都千代田区神田錦町−丁目２３番地宗保第二
ビル８階 昭和５９年１０月９日 （発送日：昭和５９年１０月３０日） く補正の内容〉 明細書、第１３頁、第１３行に 「第３図は、」とあるを、 「第２図は、」 と訂正する。 以 上
Claims (2)
- （１）Ｆｅ、Ｃｒ及びＮｉを主成分とし、常温付近でフ
ェ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〔フェライト単相となる温度−２００℃〕以
上の温度域に加熱後、水冷又は強制冷却によつて５００
℃以下に冷却し、次いで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
ェ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〔フェライト単相となる温度−２００℃〕以
上の温度域に加熱後、水冷又は強制冷却によつて５００
℃以下に冷却し、その後、２００℃以下の温度域にて加
工率：１０％以上の加工を加え、次いで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 |
|---|---|---|---|
| JP59140389A JPS6119731A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59140389A JPS6119731A (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 |
|---|---|
| JPS6119731A true JPS6119731A (ja) | 1986-01-28 |
| JPH0526846B2 JPH0526846B2 (ja) | 1993-04-19 |
Family
ID=15267668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59140389A Granted JPS6119731A (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) | JPS6119731A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108754081A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-06 | 鹰普（中国）有限公司 | 一种双相不锈钢的热处理工艺方法 |
| US12117100B2 (en) | 2020-01-03 | 2024-10-15 | Carlos Maria ORTEGA | Data retrieval, event recording and transmission module connectable to safety and relief valves |
-
1984
- 1984-07-06 JP JP59140389A patent/JPS6119731A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108754081A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-06 | 鹰普（中国）有限公司 | 一种双相不锈钢的热处理工艺方法 |
| US12117100B2 (en) | 2020-01-03 | 2024-10-15 | Carlos Maria ORTEGA | Data retrieval, event recording and transmission module connectable to safety and relief valves |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0526846B2 (ja) | 1993-04-19 |
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