JPS6366365B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6366365B2 JPS6366365B2 JP58054518A JP5451883A JPS6366365B2 JP S6366365 B2 JPS6366365 B2 JP S6366365B2 JP 58054518 A JP58054518 A JP 58054518A JP 5451883 A JP5451883 A JP 5451883A JP S6366365 B2 JPS6366365 B2 JP S6366365B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- stainless steel
- temperature
- ferrite
- sec
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- 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)
Description
この発明は、常温付近でフエライト相とオース
テナイト相の２相を呈する、Fe、Cr及びNiを主
成分とした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
なつてきた材料の１つであるが、これはまた、い
わゆる難加工材の部類に属するものとしても知ら
れているものでもあつた。そして、これまでの各
種研究や検討の結果、例えば熱間加工性に有害な
ＳやＯを低減する等の対策がとられるようになつ
てきて、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の製造は可能となつてき
ているけれども、複雑な形状の部品、例えば管継
手やバルブ等の製造は極めて困難であり、いまだ
に歩留りが悪く、切削性が劣るために能率の良く
ない機械加工に頼らざるを得ないのが現状であつ
た。 本発明者等は、上述のような観点から、耐食性
をはじめとして諸性質に優れている２相ステンレ
ス鋼の熱間加工性を改善することを目指して、該
２相ステンレス鋼の熱間加工性に及ぼす組織状態
や変形条件の影響について系統的に検討し、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べく研究を行つた結果、 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、いわゆる超
塑性を呈するようになる、 との知見を得るに至つたのである。 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
品であつてもその製造を可能とし、また、切削工
程を伴なつて既に製造がなされているようなもの
であつても、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つ
て、その特徴とするところは、 Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフエ
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1000℃以上に加熱してから、700
℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工を加
えるか、又は少なくとも700℃以下の温度域にて
加工率：20％以上の加工を加え、その後、700℃
〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕の温度
域にて再加熱して１×10-4／sec以上１×10-1／
sec未満の歪速度で変形することにより、容易に
任意形状の物品とすること、 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。 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エ
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、それによつて得られる
材料の性質とコストとを考慮した場合に、Fe−
Cr−Ni3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％は重
量％とする）、 Cu：1 ％以下、Ti：0.5％以下、 Zr：0.5％以下、Nb：0.5％以下、 Ｖ：0.5％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：2.5％以下、Mn：2.0％以下、 のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量
のRe、La、Ce及びCa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のことであ
る。 加工の前処理として、鋼を1000℃以上に加熱す
るのは、それまでの工程において蓄積されていた
加工歪を除去したり、生成していた炭窒化物やσ
相等の金属間化合物をマトリツクス中へ溶体化
し、後の加工を容易にするためであり、かかる状
態の後で熱間加工或いは温間での加工を加えてか
ら超塑性域での変形温度に再加熱することによ
り、超塑性変形の条件であるフエライトとオース
テナイトの２相混合微細組織が得られるのであ
る。 微細組織を得るための加工は、700℃以上の温
度域では30％以上の加工率が必要であり、また
700℃以下の温度域では20％以上で十分である。
そして、このような加工を施した後に、直ちに、
或いは一旦冷却した後に超塑性変形を呈する温度
に再加熱し、変形を施す。 再加熱及び変形を施す温度域を700℃〜〔フエ
ライト単相となる温度−200℃〕としたのは、700
℃未満の温度では再結晶によつてフエライトとオ
ーステナイトの微細混合組織を得るのが困難であ
り、他方、〔フエライト単相となる温度−200℃〕
を越える場合にはフエライト或いはオーステナイ
ト粒が粗大化してしまうので、やはり微細混合組
織を得ることが困難となるからである。 なお、この場合、化学成分組成によつては変形
中のσ相の析出もありうるが、σ相の析出はオー
ステナイトやフエライトの粗大化を妨げ、組織の
微細化にも寄与するので何ら有害となるものでは
なく、超塑性変形に対してはむしろ好都合なこと
も判明した。 変形を施す直前の所定温度域での保持時間は、
1000℃以上の高温であれば１分間程度で良く、
700℃近辺の低温域では10〜60分間程度と長くす
る方が上述のフエライトとオーステナイトの微細
混合組織を得やすいので好ましい。 変形時の歪速度を１×10-4／sec〜１×10-1／
secと定めたのは、歪速度が１×10-1／sec以上で
あると超塑性による大変形が望めなくなり、他
方、歪速度が１×10-4／secよりも小さいと延性
が低下するばかりでなく、作業能率も著しく低下
するので好ましくないからである。そして、この
ような超塑性領域での変形抵抗は極めて低いもの
であり、しかも上述したような特筆すべき延性の
向上と相俟つて、２相ステンレス鋼の大変形が極
めて容易となるのである。 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。 実施例 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つて溶製し、分解鍛
造、熱間圧延を経て、厚さ：30mmの板材とした。 この板材を使用して、第２表に示されるような
条件で圧延を行い、同じく第２表に示される温度
に再加熱してから、所定の歪速度で引張変形を施
し、伸びと、応力−歪速度における極大応力を求
めて超塑性現象による大変形が可能かどうかを評
価した。この結果を、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１〜
10によれば、各２相ステンレス鋼は、いずれも
テナイト相の２相を呈する、Fe、Cr及びNiを主
成分とした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
なつてきた材料の１つであるが、これはまた、い
わゆる難加工材の部類に属するものとしても知ら
れているものでもあつた。そして、これまでの各
種研究や検討の結果、例えば熱間加工性に有害な
ＳやＯを低減する等の対策がとられるようになつ
てきて、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の製造は可能となつてき
ているけれども、複雑な形状の部品、例えば管継
手やバルブ等の製造は極めて困難であり、いまだ
に歩留りが悪く、切削性が劣るために能率の良く
ない機械加工に頼らざるを得ないのが現状であつ
た。 本発明者等は、上述のような観点から、耐食性
をはじめとして諸性質に優れている２相ステンレ
ス鋼の熱間加工性を改善することを目指して、該
２相ステンレス鋼の熱間加工性に及ぼす組織状態
や変形条件の影響について系統的に検討し、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べく研究を行つた結果、 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、いわゆる超
塑性を呈するようになる、 との知見を得るに至つたのである。 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
品であつてもその製造を可能とし、また、切削工
程を伴なつて既に製造がなされているようなもの
であつても、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つ
て、その特徴とするところは、 Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフエ
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1000℃以上に加熱してから、700
℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工を加
えるか、又は少なくとも700℃以下の温度域にて
加工率：20％以上の加工を加え、その後、700℃
〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕の温度
域にて再加熱して１×10-4／sec以上１×10-1／
sec未満の歪速度で変形することにより、容易に
任意形状の物品とすること、 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。 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エ
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、それによつて得られる
材料の性質とコストとを考慮した場合に、Fe−
Cr−Ni3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％は重
量％とする）、 Cu：1 ％以下、Ti：0.5％以下、 Zr：0.5％以下、Nb：0.5％以下、 Ｖ：0.5％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：2.5％以下、Mn：2.0％以下、 のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量
のRe、La、Ce及びCa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のことであ
る。 加工の前処理として、鋼を1000℃以上に加熱す
るのは、それまでの工程において蓄積されていた
加工歪を除去したり、生成していた炭窒化物やσ
相等の金属間化合物をマトリツクス中へ溶体化
し、後の加工を容易にするためであり、かかる状
態の後で熱間加工或いは温間での加工を加えてか
ら超塑性域での変形温度に再加熱することによ
り、超塑性変形の条件であるフエライトとオース
テナイトの２相混合微細組織が得られるのであ
る。 微細組織を得るための加工は、700℃以上の温
度域では30％以上の加工率が必要であり、また
700℃以下の温度域では20％以上で十分である。
そして、このような加工を施した後に、直ちに、
或いは一旦冷却した後に超塑性変形を呈する温度
に再加熱し、変形を施す。 再加熱及び変形を施す温度域を700℃〜〔フエ
ライト単相となる温度−200℃〕としたのは、700
℃未満の温度では再結晶によつてフエライトとオ
ーステナイトの微細混合組織を得るのが困難であ
り、他方、〔フエライト単相となる温度−200℃〕
を越える場合にはフエライト或いはオーステナイ
ト粒が粗大化してしまうので、やはり微細混合組
織を得ることが困難となるからである。 なお、この場合、化学成分組成によつては変形
中のσ相の析出もありうるが、σ相の析出はオー
ステナイトやフエライトの粗大化を妨げ、組織の
微細化にも寄与するので何ら有害となるものでは
なく、超塑性変形に対してはむしろ好都合なこと
も判明した。 変形を施す直前の所定温度域での保持時間は、
1000℃以上の高温であれば１分間程度で良く、
700℃近辺の低温域では10〜60分間程度と長くす
る方が上述のフエライトとオーステナイトの微細
混合組織を得やすいので好ましい。 変形時の歪速度を１×10-4／sec〜１×10-1／
secと定めたのは、歪速度が１×10-1／sec以上で
あると超塑性による大変形が望めなくなり、他
方、歪速度が１×10-4／secよりも小さいと延性
が低下するばかりでなく、作業能率も著しく低下
するので好ましくないからである。そして、この
ような超塑性領域での変形抵抗は極めて低いもの
であり、しかも上述したような特筆すべき延性の
向上と相俟つて、２相ステンレス鋼の大変形が極
めて容易となるのである。 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。 実施例 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つて溶製し、分解鍛
造、熱間圧延を経て、厚さ：30mmの板材とした。 この板材を使用して、第２表に示されるような
条件で圧延を行い、同じく第２表に示される温度
に再加熱してから、所定の歪速度で引張変形を施
し、伸びと、応力−歪速度における極大応力を求
めて超塑性現象による大変形が可能かどうかを評
価した。この結果を、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１〜
10によれば、各２相ステンレス鋼は、いずれも
【表】
【表】
【表】
(注) ＊印は、本発明の条件を外れていることを示
すものである。
300％以上の極めて良好な伸びを示し、変形抵抗
の目安となる極大応力も低くなつており、この条
件での大変形が容易に可能であることが明らかで
ある。 これに対して、第２表中にて※印で示す条件が
本発明範囲から外れた比較法11〜16では、いずれ
も伸びは大きくなく、極大応力も一様に低くはな
つていないことも明白である。 これらのうちの、比較法12〜16では超塑性現象
の発生に必要な微細組織を得ることができなかつ
たが、これは、変形温度又は歪速度のうちのいず
れかが適当でなかつたことに起因するものであ
る。そして、比較法11では、前処理時に加熱温度
が900℃と低く、σ相が多量に析出して脆化を来
たしたため、圧延中に著しい割れが発生してその
後の試験が不能となつたものである。 上述のように、この発明によれば、耐食性等の
諸性質が優れているにもかかわらず難加工材とさ
れていた故に、その適用分野が今一つ制限されて
いた２相ステンレス鋼に、塑性加工のみによつて
極めて複雑な形状を簡単・容易に付与することが
可能となり、その応用分野を一層拡大することが
できるなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
すものである。
300％以上の極めて良好な伸びを示し、変形抵抗
の目安となる極大応力も低くなつており、この条
件での大変形が容易に可能であることが明らかで
ある。 これに対して、第２表中にて※印で示す条件が
本発明範囲から外れた比較法11〜16では、いずれ
も伸びは大きくなく、極大応力も一様に低くはな
つていないことも明白である。 これらのうちの、比較法12〜16では超塑性現象
の発生に必要な微細組織を得ることができなかつ
たが、これは、変形温度又は歪速度のうちのいず
れかが適当でなかつたことに起因するものであ
る。そして、比較法11では、前処理時に加熱温度
が900℃と低く、σ相が多量に析出して脆化を来
たしたため、圧延中に著しい割れが発生してその
後の試験が不能となつたものである。 上述のように、この発明によれば、耐食性等の
諸性質が優れているにもかかわらず難加工材とさ
れていた故に、その適用分野が今一つ制限されて
いた２相ステンレス鋼に、塑性加工のみによつて
極めて複雑な形状を簡単・容易に付与することが
可能となり、その応用分野を一層拡大することが
できるなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフ
エ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1000℃以上に加熱してから、
700℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工
を加え、その後、700℃〜〔フエライト単相とな
る温度−200℃〕の温度域に再加熱して１×
10-4／sec以上１×10-1／sec未満の歪速度で変形
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
エ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1000℃以上に加熱してから、少
なくとも700℃以下の温度域にて加工率：20％以
上の加工を加え、その後、700℃〜〔フエライト
単相となる温度−200℃〕の温度域に再加熱して
１×10-4／sec以上１×10-1／sec未満の歪速度で
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 |
|---|---|---|---|
| JP58054518A JPS59179714A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP58054518A JPS59179714A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179714A JPS59179714A (ja) | 1984-10-12 |
| JPS6366365B2 true JPS6366365B2 (ja) | 1988-12-20 |
Family
ID=12972865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054518A Granted JPS59179714A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59179714A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61154703A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-14 | Kawasaki Steel Corp | ２相ステンレス鋼鋼材の製造方法 |
| KR100419654B1 (ko) * | 1999-11-24 | 2004-02-25 | 주식회사 포스코 | 2상 스테인레스 후강판의 압연방법 |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58054518A patent/JPS59179714A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59179714A (ja) | 1984-10-12 |
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