JPS6357744A

JPS6357744A - 高強度、高靭性オ−ステナイト系ステンレス鋼線材

Info

Publication number: JPS6357744A
Application number: JP19951786A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawauchi; 川内　昌; Shigeo Matsuda; 茂男松田; Kazuo Sato; 一雄佐藤; Shigeki Yamashita; 山下　茂喜; Hiroichi Ioka; 井岡　博一; Kazuhiko Ikoma; 生駒　和彦
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Shinko Wire Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Kobelco Wire Co Ltd
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1988-03-12
Also published as: JPH0241579B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は高強度、高靭性オーステナイト系ステンレス鋼
線材に関し、ざらに詳しくは事務機器、電気機器、精密
機器、建築物、自動車等の産業分野において、耐蝕性の
要求される部品、例えば、耐蝕性ばね、ロッド、シャフ
ト、ピン類に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼
線材に関する。

［従来技術］従来、高強度オーステナイト系ステンレス鋼としては、
５ＵＳ３０４が主として使用されてきているが、強度が
炭素鋼ピアノ線と比較すると、かなり低い。即ち、ＪＩ
Ｓにおいても、炭素鋼ピアノ線Ｊ　Ｉ　Ｓ（Ｇ　３５２２）ＳＷＰ−Ｂ　２φ、引張強
さ２０５〜２２５Ｋｇｆ／ｍｍ２、オーステナイト系ステンレス鋼ＪＩＳ（Ｇ４３１４）ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ２φ、引張
強さ１７０〜１９５　Ｋｇｆ／關２と規定化されており
、ステンレス鋼の引張強さは低い水準にあり、そのため
、高強度が必要な部品製造においは、ステンレス鋼の形
状寸法の大型化あるいはピアノ線に防蝕メッキを施す等
の繁雑な加工工程を必要としているのが現状である。

また、成型加工」この開運としては、ばね、ロッド類の
端部は構造物に取り付けるための曲げ加工を施すことが
多いが、高強度綱は一般に靭性が低いために加工割れの
トラブルを発生ずることである。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明したように、従来におけろオーステ
ナイト系ステンレスλ４の問題点や加工上の問題点に鑑
み、本発明者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、産
業構造が重厚長大型から軽薄短小型へ展開している中で
、オーステナイト系ステンレス鋼線材に高性能（高強度
）を付与し、かつ、成型性の良好な高強度、高靭性オー
ステナイト系ステンレス鋼線材を開発したのである。

Ｅ問題点を解決するだめの手段〕本発明にかかる高強度、高靭性オーステナイト系ステン
レス鋼線材の特徴とするところは、Ｃ０．０４〜０．１
０ｗｔ％、Ｓ　ｉ　１．５０〜２．５０ｗｔ％、〜ｌｎ
　ＯＪＯ〜２．００ｗｔ％、Ｐ　６０．０４５ｗｔ％、
Ｓ　≦０，０３０ｗｔ％、Ｎｉ　６．００〜１０．５０
ｖｔ％、Ｃｒ　１７．００〜２０．００ｗｔ％、ＡＩ　
　≦　０．００７ｗｔ％、Ｎ　　０．１５〜０．２５ｗ
ｔ％を含有し、残’Ｆｌ’ｒ　Ｆ　ｅおよび不純物からなり
、鋼中の酸化物系非金属介在物の組成範囲が、Ｓ　ｉｏ
　ｔ　２０〜ｌｏｏｗｔ％、ＭｎＯＯ〜５０ｗｔ％、Ａ
　ｌｘ　０３０〜３０ｗｔ％であることにある。

本発明に係る高強度、高靭性オーステナイト系ステンレ
ス鋼線材が高性能となるのは次の理由による。

（１）高強度を付与する手段合金成分として、Ｃ，Ｓｉ、Ｈの最適量を曵合金有させ
、これらの成分の固溶硬化作用により高強度が得られる
のである。そして、Ｃ，Ｎは鋼中に浸入型に固溶硬化し
、Ｓｉは鋼中に置換型に固溶硬化するが、従来Ｓｉの固
溶硬化については積極的に考慮されていなかった。本発
明に係る高強度、高靭性オーステナイト系ステンレス鋼
においてはＳｉをＣＳＮと複合含有させることいより、
顕著に強度が上昇することを見出だし、Ｃ，Ｓｉ、Ｎを
積極的に含有させて高強度を得るものである。

（２）高靭性を付与する手段オーステナイト系ステンレス鋼線材の靭性低下の原因は
二つあり、一つは鋼中の酸化物系介在物であり、他の一
つは伸線加工中に生成する加工誘起マルテンサイトであ
る。

鋼中の酸化物系金属介在物の組成、形態について、即ち
、従来ステンレス鋼では、酸化物の主成分はＡｌ２Ｏ＊
系であって、このＡｌ２Ｏ３は硬質で塑性変形しない角
状のＣ型介在物となり、この角状介在物は曲げ加工時に
応ツノ集中を受は易く、加工割れ発生の起点として作用
ずろので、本発明に係る高強度、高靭性オーステナイト
系ステンレス鋼線材においては、Ｓｉ含有量と介在物組
成、形態について研究の結果、Ｓｉ含有量を増加させ、
Ａ１含有量を低減することによって、鋼中酸化物の主成
分を８１０．系に変換し、形態としては延伸型（Ａ２型
）に変えろことができることを知見し、そして、この延
伸型介在物は１１１１げ加工時の集中応力を緩和し靭性
値の向上に寄与ケるのである。

次に、伸線加工中に生成する加工誘起マルテンサイトに
ついて、従来ステンレス鋼においては多量に生成するこ
とは避けられず、マルテンサイト相は硬質で脆い組織で
あるので、曲げ加工時の靭性低下、割れ発生の原因とな
っていた。しかして、本発明に係る高強度、高靭性オー
ステナイト系ステンレス鋼線材においては、Ｃ，Ｎの含
有量を増加することによって、伸線加工後においてもマ
ルテンサイト相の生成を少なく抑制できる事、即ち、安
定したオーステナイト相を得ることを認めろ七共にオー
ステナイト相の安定化により曲げ靭性値が向上すること
がわかった。

本発明に係る高強度、高靭性に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼線材の含有成分および成分割合について説
明する。

Ｃは鋼に浸入型に固溶し強度を上昇すると共に、オース
テナイト相を安定させるのに必要な元素であり、含有量
が０．０４ｗｔ％未満ではこの効果は少なく、また、０
．１ｈｔ％を越えて過剰に含有されると炭化物を生成し
、耐蝕性を劣化させる。よって、Ｃ含有量は０．０４〜
０．１０ｗｔ％とする。

Ｓｉは製銅脱酸剤として含有されるが、さらに、積極的
に、鋼中に置換型に固溶硬化させると共に、鋼中の酸化
物の主成分をＳｉｎ、にするためには、１．５０ｗｔ％
以上含有させる必要があり、また、２．５０ｗｔ％を越
えて含有されると、熱間加工性を悪くする。よって、Ｓ
ｉ含有量は１．５０〜２，５０ｗｔ％とする。

Ｍｎは鋼中ＳとＭｒ＋Ｓを生成し、熱間加工性改善のた
めには０４０ｗｔ％の含有は必要であり、また、含有量
が２．００ｗｔ％を越えて含有されると耐蝕性を低下さ
せる。よって、Ｍｎ含有ｍは０．３０〜２．００ｖｔ％
とする。

Ｐは靭性および耐蝕性の面からは低い程好ましいもので
あるが、不可避的に混入してくるので、含有量は５０．
０４５ｗ１％とする。

ＳもＰと同様に靭性および耐蝕性のめんから低い程好ま
しいが、不可避的に混入してくるので含有ｍは０．０３
０ｗｔ％とする。

Ｎｉは鋼のオーステナイト域を拡大して常温においてオ
ーステナイト組織とするのに必要であり、含有量が６．
００ｗｔ％未満ではこの効果はなく、また、１０．５０
ｗｔ％を越えて含有されると上記の効果は飽和してしま
い高価であることから無駄である。

よって、Ｎｉ含有量は６．００〜１０．５ｈｔ％とする
。

Ｃｒは安定した耐蝕性を得るために、１７．００ｗｔ％
の含有は必要であり、また、２０．００ｗｔ％を越えて
含有されるとフェライト相を生成しオーステナイト相と
２相組織となって熱間加工性を低下させる。

よって、Ｃｒ含有量は１７．００〜２０．００ｗｔ％と
する。

ＡＩは鋼中に硬質のＡｌｔｏｓ酸化物を生成し、靭性を
劣化させる有害成分であるが、製ｊ１４原料から不可避
的に残留するので、含有量は６０．００７ｗ１％とする
。

ＮはＣと同様に浸入型に固溶して強度を上昇させると共
に、オーステナイト相を安定さける元素であり、伸線加
工後のオーステナイト相の占有率を９０％以上とするた
めには、含有量は０．１５ｗｔ％以上は必要で、また、
０．２５ｗｔ％越えて多く含有されると応力腐食割れを
促進する。よって、Ｎ含有量は０．１５〜０．２５ｗｔ
％とする。

「実　施　例Ｊ本発明に係る高強度、高靭性オーステナイト系ステンレ
ス鋼線材について実施例を説明する。

実施例第１表は、本発明に係る高強度、高靭性オーステナイト
系ステンレス鋼線材（本発明鋼ということがある。）は
番号１．２．３、比較鋼は番号４．５．６、従来鋼は７
の含有成分および含有割合を示す。

第１図は、Ｎ含有量と２ｍｍφ線の品質特性を示す。

先ず、引張強さについてみると、Ｎ含有量が増すと増加
し、０．１５ｗｔ％以上含有させると引張強さは炭素鋼
ピアノ線のＪＩＳ規格以上の２１０Ｋｇ／＋ｎａ＋２以
上の高強度が得られることがわかる。これはＮが同時に
含有されているＣ、Ｓｉと複合効果を発揮し強度向上に
寄与していることによる。

これに対し、比較ｗ４４．５．６では２１０Ｋｇ／ｍｍ
”以上の高強度には達していない。この理由は、比較ｊ
！ｊ１４．５．６に含有されているＮ、Ｃ。

Ｓｔの含有量が本発明鋼に比べて低いため充分な固溶硬
化が得られないからである。

次に、オーステナイト相の安定度を見ると、Ｎ含有量が
０．１５ｗｔ％以上である本発明鋼はオーステナイト相
占有率率９０％以上を示し、組織が安定していることが
わかる。これに対し、比較鋼４．５はＮまたはＣの含有
量が低いためオーステナイト相占有率が低いことがわか
る。この場合は、Ｘ線回折法による測定結果である。

さらに、２ｍｍφ線の靭性評価法として曲げ試験を実施
したが、曲げ回数は本発明鋼ではオーステナイト相の安
定度に対応して１６回以上の高い回数が得られ、靭性の
高い実用材料として適している。この場合の曲げは曲げ
ツール５ｍｍＲでの９０°曲げ回数を示す。

第２図は鋼中酸化物の組成分析結果をＳ　ｉＯを−Ｍｎ
Ｏ−ＡＩ２０３三元状＠図にプロットしたものである。

従来鋼の酸化物組成はＡＩｔｏ、、ＭｎＯを主成分とし
て、その成分はＳ　ｉｏ　ｔ　０〜２０ｗｔ％、ＭｎＯ
Ｏ〜１０ｈｔ％、Ａｌ２Ｏ２０〜１００ｗｔ％の領域に
分布することがわかる（第２図ではへて示しである。）
。

これに対して、本発明鋼はＳｌを積極的に１，５０ｗｔ
％以上多量に含有させていることから、酸化物組成は従
来鋼と異なり、成分は５ｉＯｖを主成分として、Ｓ　ｉ
ｏ　ｔ　２０〜１００ｗｔ％、ＭｎＯＯ〜５０ｗｔ％、
ＡＬｏ、０〜３Ｋｔ％の領域に分布していることがわか
る（第２図では斜線の○でしめしである。）。

従来鋼に存在するＡｌｔＯｉ−ＭｎＯ系の酸化物は熱間
加工工程で延伸せず、鋼材においてＣ型角状の介在物と
して残存し、曲げ加工時に応力集中し割れの起点となっ
て鋼材の靭性を劣化させる。これに対して、本発明鋼に
認められるＳｉｎ、系の酸化物は変形能を有し延伸ずろ
ので、屑材加工時に応力集中を緩和することにより靭性
の向上に寄与するのである。

［発明の効果］以上説明しｊこように、本発明に係る高強度、高靭性オ
ーステナイト系ステンレス舖線材は上記の構成であるか
ら、引張強さ２１０　Ｋｇｆ／ｍｍ”以上を存すると共
に曲げ靭性にら浸れており、さらに、加工靭性に優れ、
加工工程において割れ、折損等のトラブルを生じろこと
か無いという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮ含有量と引張強さ、オーステナイト占有率お
よび曲げ回数との関係を示す図、第２図はＳｉＯｘ−Ｍ
ｎ０−ＡＩ２０ｚの状態図における本発明に係る高強度
、高靭性オーステナイト系ステンレス鋼線材と従来鋼の
酸化物組成分領域を示す図である。！！−２図Ｓ、Ｏ工

Claims

【特許請求の範囲】Ｃ０．０４〜０．１０ｗｔ％、Ｓｉ１．５０〜２．５０
ｗｔ％、Ｍｎ０．３０〜２．００ｗｔ％、Ｐ≦０．０４
５ｗｔ％、Ｓ≦０．０３０ｗｔ％、Ｎｉ６．００〜１０
．５０ｗｔ％、Ｃｒ１７．００〜２０．００ｗｔ％、Ａ
ｌ≦０．００７ｗｔ％、Ｎ０．１５〜０．２５ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、鋼中の酸化
物系非金属介在物の組成範囲が、ＳｉＯ＿２２０〜１００ｗｔ％、ＭｎＯ０〜５０ｗｔ％
、Ａｌ＿２Ｏ＿３０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする高強度、高靭性オーステナイト
系ステンレス鋼線材。