CN114729433A - 奥氏体系不锈钢以及弹簧 - Google Patents

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Abstract

一种奥氏体系不锈钢，按质量基准，包含C：0.01～0.2％、Si：2％以下、Mn：3％以下、P：0.035％以下、S：0.03％以下、Ni：6～14％、Cr：20～26％、Mo：3％以下、Cu：0.01～3％、Ti：1％以下、Al：0.2％以下、Ca：0.1％以下、N：0.1～0.25％、O：0.008％以下，余量包含Fe以及杂质，用下述式(1)表示的E值为‑17.0以上，用下述式(2)表示的F值为0以上。式(1)中，SFE＝25.7+2Ni+410C‑0.9Cr‑77N‑13Si‑1.2Mn(各元素符号表示各元素的含量(质量％))，R为平均晶体粒径(μm)，式(2)中，各元素符号表示各元素的含量(质量％)。式(1)：E＝‑0.33×SFE+0.25×R；式(2)：F＝1003O‑211Al‑158Ca‑79Ti。

Description

奥氏体系不锈钢以及弹簧
技术领域
本发明涉及奥氏体系不锈钢以及弹簧。
背景技术
作为奥氏体系不锈钢的一种的SUS316L不锈钢，在海水、盐水等的腐蚀环境下的耐蚀性良好，并且加工性也优异，因此在家庭用品、建筑构件、汽车部件等各种用途中被使用。然而，SUS316L，根据用途，不能说耐蚀性是充分的，而且由于较多地包含昂贵的元素(Mo、Ni等)，因此产品价格变高。
作为极力抑制昂贵的元素的使用并且使耐蚀性提高的奥氏体系不锈钢，在专利文献1中提出了一种在表面具有三层的奥氏体系不锈钢，其中，从表面向内层顺序地具有：在γ相中包含Fe和Cr的氮化物的最表层；由过饱和地固溶了10质量％以上的N的S相构成的层；以及碳浓化层。然而，专利文献1所记载的奥氏体系不锈钢，为了在表面形成规定的层而需要复杂的表面处理，因此，具有制造效率低、为了进行该表面处理而额外地耗费成本的问题。
另一方面，作为奥氏体-铁素体双相系不锈钢的一种的SUS329J1，在海水、盐水等的腐蚀环境下的耐蚀性比SUS316L良好，并且能够降低昂贵的元素(Ni)的含量，因此在储水槽、化学成套设备等的各种各样的用途中被使用。然而，SUS329J1与SUS316L相比，加工性差，因此难以适用于实施复杂的成形加工的用途。
另外，在将奥氏体系不锈钢作为弹簧材料使用的情况下，要求提高疲劳特性。尤其是在近年来随着便携式电话终端、家电产品等电子设备的小型化，对于设置于电子设备的轻触开关用的金属弹片等弹簧材料，从长寿命化的观点出发要求提高疲劳特性(专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-188417号公报
专利文献2：日本特开2020-41203号公报
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的是提供具有比SUS316L高的水平的耐蚀性，加工性比SUS329J1优异，而且疲劳特性良好的廉价的奥氏体系不锈钢。另外，本发明的目的还在于提供包含该奥氏体系不锈钢的弹簧。
本发明人首先以SUS316L的组成为基础，对于奥氏体系不锈钢的组成进行了研究。在降低了Ni的含量的情况下，铁素体相(以下称为“α相”)的稳定温度域扩大，因此即使在常温下也有成为奥氏体相(以下称为“γ相”)与α相双相组织的情况。若在γ相中存在α相，则由于两者的强度差而导致加工性降低。因此，为了确保α相与γ相的平衡，需要添加γ生成元素(Mn、Cu、N等)。但是，若增加Mn、Cu的含量，则耐蚀性降低，另外，若增加N的含量，则硬度上升从而加工性降低。另外，由于疲劳特性的降低起因于氧化铝系的粗大的夹杂物即使通过轧制也难以被分断开、并残留于奥氏体系不锈钢中，因此，减少该粗大的夹杂物的生成量变得重要。因而，本发明人为了以低成本谋取加工性、耐蚀性以及疲劳特性的提高，进行了奥氏体系不锈钢的组成的最佳化。
另外，本发明人制作具有各种各样的组成的奥氏体系不锈钢来进行分析，结果获得了下述见解：平均晶体粒径(R)及层错能(SFE)与奥氏体系不锈钢的加工性紧密地相关，并且，Al、Ca、Ti及O的含量的平衡与奥氏体系不锈钢的疲劳特性紧密地相关。
在如上所述的背景下，发现：通过对奥氏体系不锈钢的组成、以平均晶体粒径(R)和层错能(SFE)为参数的E值、和以Al、Ca、Ti及O的含量为参数的F值进行控制，能够解决上述的问题，从而完成了本发明。
即，本发明为一种奥氏体系不锈钢，其按质量基准包含C：0.010～0.200％、Si：2.00％以下、Mn：3.00％以下、P：0.035％以下、S：0.030％以下、Ni：6.00～14.00％、Cr：20.0～26.0％、Mo：3.00％以下、Cu：0.01～3.00％、Ti：1.000％以下、Al：0.200％以下、Ca：0.1000％以下、N：0.100～0.250％、O：0.0080％以下，余量包含Fe以及杂质，用下述式(1)表示的E值为-17.0以上，用下述式(2)表示的F值为0以上，
E＝-0.33×SFE +0.25×R (1)
式(1)中，SFE为25.7+2Ni+410C-0.9Cr-77N-13Si-1.2Mn(各元素符号表示各元素的含量(质量％))，R为平均晶体粒径(μm)，
F＝1003O-211Al-158Ca-79Ti (2)
式(2)中，各元素符号表示各元素的含量(质量％)。
另外，本发明为一种包含上述奥氏体系不锈钢的弹簧。
根据本发明，能够提供具有比SUS316L高的水平的耐蚀性，加工性比SUS329J1优异，而且疲劳特性良好的廉价的奥氏体系不锈钢。另外，根据本发明，能够提供包含该奥氏体系不锈钢的弹簧。
具体实施方式
以下具体地说明本发明的实施方式。本发明并不限定于以下的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内，基于本领域技术人员的通常的知识来对以下的实施方式适当地加以变更、改良等而得到的方案都应被理解为落在本发明的范围内。
再者，在本说明书中，关于成分示出的“％”，只要没有特别声明就意指“质量％”。
本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，包含C：0.010～0.200％、Si：2.00％以下、Mn：3.00％以下、P：0.035％以下、S：0.0300％以下、Ni：6.00～14.00％、Cr：20.0～26.0％、Mo：3.00％以下、Cu：0.01～3.00％、Ti：1.000％以下、Al：0.200％以下、Ca：0.1000％以下、N：0.100～0.250％、O：0.0080％以下，余量包含Fe以及杂质。
在此，在本说明书中，所谓“杂质”意指：在工业性地制造奥氏体系不锈钢时，通过矿石、废料等原料、以及由于制造工序中的各种因素而混入、且在不对本发明造成不良影响的范围内允许存在的成分。
另外，在本说明书中，所谓“奥氏体系不锈钢”意指：具有奥氏体单一相金属组织的不锈钢、以及具有含有奥氏体相和5体积％以下的其他相(例如铁素体相)的金属组织的不锈钢。
另外，本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，可还含有B：0.0001～0.0100％。
另外，本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，可还含有选自Mg：0.0001～0.1000％、REM：0.0001～0.1000％中的一种以上。
进而，本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，可还含有选自Nb：0.001～1.000％、V：0.001～1.000％、Zr：0.001～1.000％、W：0.001～1.000％、Co：0.001～1.000％、Hf：0.001～1.000％、Ta：0.001～1.000％、Sn：0.001～0.100％中的一种以上。
以下对各成分进行详细说明。
<C：0.010～0.200％>
若C的含量过多，则奥氏体系不锈钢的耐蚀性降低。因此，C含量的上限值控制为0.200％，优选控制为0.150％，更优选控制为0.100％。另一方面，若C的含量过少，则导致精炼成本的上升。因此，C含量的下限值控制为0.010％，优选控制为0.015％，更优选控制为0.020％。
再者，在本说明书，所谓“耐蚀性”意指：在海水、盐水等的含NaCl的腐蚀环境下的耐蚀性。
<Si：2.00％以下>
若Si的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Si含量的上限值控制为2.00％，优选控制为1.98％，更优选控制为1.95％。另一方面，Si含量的下限值，虽不特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.05％，进一步优选为0.10％。
<Mn：3.00％以下>
Mn是奥氏体相(γ相)生成元素。若Mn的含量过多，则奥氏体系不锈钢的耐蚀性降低。因此，Mn含量的上限值控制为3.00％，优选控制为2.95％，更优选控制为2.90％。另一方面，Mn含量的下限值，虽不特别限定，但优选为0.01％，更优选为0.05％，进一步优选为0.10％。
<P：0.035％以下>
若P的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，P含量的上限值控制为0.035％，优选控制为0.034％，更优选控制为0.033％。另一方面，P含量的下限值，虽不特别限定，但优选为0.001％，更优选为0.005％，进一步优选为0.010％。
<S：0.0300％以下>
若S的含量过多，则奥氏体系不锈钢的制造性降低。因此，S含量的上限值控制为0.0300％，优选控制为0.0250％，更优选控制为0.0200％。另一方面，S含量的下限值，虽不特别限定，但优选为0.0001％，更优选为0.0003％，进一步优选为0.0005％。
<Ni：6.00～14.00％>
Ni与Mn同样是奥氏体相(γ相)生成元素。Ni是昂贵的，因此若含量过多，则导致制造成本的上升。因此，Ni含量的上限值控制为14.00％，优选控制为11.00％，更优选控制为10.00％。另一方面，若Ni含量过少，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Ni含量的下限值控制为6.00％，优选控制为6.20％，更优选控制为6.50％。
<Cr：20.0～26.0％>
若Cr的含量过多，则促进金属间化合物(σ相)的生成，因而奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Cr含量的上限值控制为26.0％，优选控制为25.8％以下。另一方面，若Cr的含量过少，则不能够充分获得耐蚀性。因此，Cr含量的下限值控制为20.0％，优选控制为20.5％。
<Mo：3.00％以下>
Mo是昂贵的，因此若Mo的含量过多，则导致制造成本的上升。因此，Mo含量的上限值控制为3.00％，优选控制为2.00％，更优选控制为1.00％。另一方面，Mo的含量的下限值，虽不特别限定，但优选为0.001％，更优选为0.002％，进一步优选为0.01％。
<Cu：0.01～3.00％>
若Cu的含量过多，则奥氏体系不锈钢的耐蚀性降低。因此，Cu含量的上限值控制为3.00％，优选控制为2.50％。另一方面，若Cu的含量过少，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Cu的下限值控制为0.01％，优选控制为0.10％，更优选控制为0.15％。
<Ti：1.000％以下>
Ti是为了将钢中的C固定来使耐晶界腐蚀性提高而添加的元素。若Ti的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低，并且，夹杂物的生成量增加，奥氏体系不锈钢的疲劳特性也降低。因此，Ti含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％，进一步优选控制为0.100％，特别优选控制为0.010％。另一方面，Ti含量的下限值，虽不特别限定，但从获得由Ti带来的效果的观点出发，优选为0.001％，更优选为0.005％，进一步优选为0.010％。
<Al：0.200％以下>
若Al的含量过多，则夹杂物的生成量增加，奥氏体系不锈钢的疲劳特性降低。因此，Al含量的上限值控制为0.200％，优选控制为0.100％，更优选控制为0.050％，进一步优选控制为0.020％。另一方面，Al含量的下限，虽不特别限定，但优选为0.0001％，更优选为0.0002％，进一步优选为0.001％。
<Ca：0.1000％以下>
Ca是为了使热加工性提高而添加的元素。若Ca的含量过多，则夹杂物的生成量增加，奥氏体系不锈钢的疲劳特性降低。因此，Ca含量的上限值控制为0.1000％，优选控制为0.0500％，更优选控制为0.0100％，进一步优选控制为0.0050％。另一方面，Ca含量的下限值，虽不特别限定，但从获得由Ca带来的效果的观点出发，优选为0.0001％，更优选为0.0005％，进一步优选为0.0010％。
<N：0.100～0.250％>
若N的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，N含量的上限值控制为0.250％，优选控制为0.230％，更优选控制为0.220％。另一方面，若N的含量过少，则不能够充分地获得奥氏体系不锈钢的耐蚀性。因此，N含量的下限值控制为0.100％，优选控制为0.110％。
<O：0.0080％以下>
O成为生成氧化铝(Al2O3)系的夹杂物的主要因素。氧化铝系的夹杂物，由于是硬质的，因此即使通过轧制也难以被分断，作为粗大的(直径15μm以上的)夹杂物残留，因此奥氏体系不锈钢的疲劳特性降低。即，若O的含量过多，则该氧化铝系的夹杂物的生成量增加，奥氏体系不锈钢的疲劳特性降低。因此，O含量的上限值控制为0.0080％(80ppm)，优选控制为0.0070％，更优选控制为0.0060％。另一方面，O含量的下限值，虽不特别限定，但优选为0.0010％，更优选为0.0020％、进一步优选为0.0030％。
<B：0.0001～0.0100％>
B是为了使加工性提高而根据需要来添加的元素。若B的含量过多，则奥氏体系不锈钢的耐蚀性降低。因此，B含量的上限值控制为0.0100％，优选控制为0.0060％，更优选控制为0.0040％。另一方面，若B的含量过少，则奥氏体系不锈钢的制造性降低。因此，B含量的下限值控制为0.0001％，优选控制为0.0010％。
<Mg：0.0001～0.1000％>
Mg是为了使热加工性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Mg带来的效果的观点出发，Mg含量的下限值控制为0.0001％，优选控制为0.0005％，更优选控制为0.0010％。另外，若Mg的含量过多，则夹杂物的生成量增加，使品质降低。因此，Mg含量的上限值控制为0.1000％，优选控制为0.0500％，更优选控制为0.0100％。
<REM：0.0001～0.1000％>
REM是为了使热加工性提高而根据需要来添加的元素。从获得由REM带来的效果的观点出发，REM含量的下限值控制为0.0001％，优选控制为0.0005％，更优选控制为0.0010％。另外，由于REM是昂贵的，因此若REM的含量过多，则导致制造成本的上升。因此，REM含量的上限值控制为0.1000％，优选控制为0.0500％，更优选控制为0.0100％。
<Nb：0.001～1.000％>
Nb是为了将钢中的C固定来使耐晶界腐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Nb带来的效果的观点出发，Nb含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若Nb的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Nb含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<V：0.001～1.000％>
V是为了钢中的C固定来使耐晶界腐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由V带来的效果的观点出发，V含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若V的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，V含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<Zr：0.001～1.000％>
Zr是为了将钢中的C固定使耐晶界腐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Zr带来的效果的观点出发，Zr含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若Zr的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Zr含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<W：0.001～1.000％>
W是为了使高温强度以及耐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由W带来的效果的观点出发，W含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若W的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低，并且制造成本上升。因此，W含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<Co：0.001～1.000％>
Co是为了使耐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Co带来的效果的观点出发，Co含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若Co的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低，并且制造成本上升。因此，Co含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<Hf：0.001～1.000％>
Hf是为了将钢中的C固定来使耐晶界腐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Hf带来的效果的观点出发，Hf含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若Hf的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Hf含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<Ta：0.001～1.000％>
Ta是为了将钢中的C固定来使耐晶界腐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Ta带来的效果的观点出发，Ta含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若Ta的含量过多，则奥氏体系不锈钢的加工性降低。因此，Ta含量的上限值控制为1.000％，优选控制为0.800％，更优选控制为0.500％。
<Sn：0.001～0.100％>
Sn是为了使耐蚀性提高而根据需要来添加的元素。从获得由Sn带来的效果的观点出发，Sn含量的下限值控制为0.001％，优选控制为0.005％，更优选控制为0.010％。另外，若Sn的含量过多，则奥氏体系不锈钢的制造性降低。因此，Sn含量的上限值控制为0.100％，优选控制为0.050％，更优选控制为0.010％。
本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，用下述式(1)表示的E值为-17.0以上，优选为-10.0以上。
E＝-0.33×SFE+0.25×R (1)
式(1)中，SFE为25.7+2Ni+410C-0.9Cr-77N-13Si-1.2Mn(各元素符号表示各元素的含量(质量％))，R为平均晶体粒径(μm)。
通过将E值控制为-17.0以上，能够确保40％以上的伸长率，因此，能够使奥氏体系不锈钢的加工性提高。尤其是通过使E值为-10.0以上，能够确保能加工成各种形状的45％以上的伸长率。
另外，E值的上限值，虽不特别限定，但从稳定地确保良好的加工性的观点出发，优选为10.0，更优选为9.0，进一步优选为8.0。
在此，在本说明书中，所谓“平均晶体粒径”是指奥氏体系不锈钢中的金属组织的平均晶体粒径，且是采用后述的切片法算出的晶体粒径的平均值。
平均晶体粒径，在奥氏体系不锈钢的制造工序中能够通过控制例如热轧、冷轧的压下率、退火条件(退火温度、升温速度、冷却速度、加热时间(退火时间))等条件来调整。虽然其他的条件也影响而不能一概而论，但一般地，若提高压下率，则有平均晶体粒径变小的倾向。另外，若提高退火温度、或延长加热时间，则有平均晶体粒径变大的倾向。而且，若提高升温速度、或提高冷却速度，则有平均晶体粒径变小的倾向。
平均晶体粒径，虽不特别限定，但从奥氏体系不锈钢的加工性的观点出发，优选设为5μm以上。另外，在奥氏体系不锈钢为板材的情况下，平均晶体粒径优选为板厚度的一半以下(例如，在板厚度为300μm的情况下，优选为150μm以下)。
本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，用下述式(2)表示的F值为0以上，优选为0.1以上，更优选为0.3以上。
F＝1003O-211Al-158Ca-79Ti (2)
式(2)中，各元素符号表示各元素的含量(质量％)。
F值是表示对疲劳特性造成影响的直径15μm以上的夹杂物的生成量的指标，通过使F值为0以上，能够将直径15μm以上的夹杂物控制为1.0个/mm2以下。如果直径15μm以上的夹杂物为1.0个/mm2以下，则成为夹杂物分散了的状态，因此能够使疲劳特性提高。再者，直径15μm以上的夹杂物虽优选为0个/mm2，但可设为例如0.01个/mm2以上。
再者，F值的上限值，虽不特别限定，但从稳定地确保良好的疲劳特性的观点出发，优选为10.0，更优选为8.0，进一步优选为6.0。
在此，直径15μm以上的夹杂物的个数密度(个/mm2)，能够通过利用FE-SEM(场发射型扫描电子显微镜)观察奥氏体系不锈钢的截面来测定。
本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，点蚀电位优选为0.70V以上。如果为这样的范围的点蚀电位，则可以说具有比SUS316L高的水平的耐蚀性。再者，点蚀电位的上限值，虽不特别限定，但例如为2.00V，优选为1.50V。
在此，点蚀电位能够利用后述的方法来进行测定。另外，电位是以Ag/AgCl为基准来测定。
本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，只要具有如上所述的特征，其形状就不被限定。例如，奥氏体系不锈钢系可制作成热轧板、热轧退火板、冷轧板、冷轧退火板等各种板材，但从制造性的观点出发，优选为冷轧退火板。
本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，除了熔炼具有上述组成的不锈钢以外，能够采用在本技术领域中公知的方法来进行制造。具体而言，在奥氏体系不锈钢为冷轧退火板的情况下，能够如下进行制造。首先，熔炼具有上述组成的不锈钢，进行锻造或铸造后，实施热轧来得到热轧板。其次，对热轧板适当地进行退火、酸洗、冷轧来得到冷轧板。其次，对冷轧板适当地进行退火及酸洗来得到冷轧退火板。
再者，关于各工序中的条件，根据不锈钢的组成来适当地调整即可，不特别限定。
具有上述特征的本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，加工性比SUS329J1良好，并且，在海水、盐水等的包含NaCl的腐蚀环境下的耐蚀性比SUS316L高，因此能够作为在更严酷的腐蚀环境下使用的各种构件的原料使用。例如，本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢，能很好地用于家庭用品、建筑构件(结构构件)、汽车部件、电子部件、储水槽、化学成套设备等。尤其是本发明的实施方式的奥氏体系不锈钢也能够使疲劳特性提高，因此特别适合于作为用于盘簧、电子设备部件用弹簧等的弹簧材料使用。
另外，该奥氏体系不锈钢，通过减少昂贵的Mo、Ni等元素的含量，能够抑制制造成本。
本发明的实施方式的弹簧，包含上述的奥氏体系不锈钢。本发明的实施方式的弹簧，由于包含上述的奥氏体系不锈钢，因此加工性以及耐蚀性良好，并且也能够使疲劳特性提高。因此，能够使弹簧的寿命提高。作为弹簧的种类，不特别限定，但优选为板簧。
实施例
以下列举实施例来详细地说明本发明的内容，但本发明并不是被它们限定地解释。
通过真空熔化来熔炼具有表1所示的组成的不锈钢30kg，锻造成厚度30mm的板之后，在1230℃加热2小时，热轧成厚度4mm从而得到热轧板。其次，将热轧板退火、酸洗从而得到热轧退火板之后，将热轧退火板冷轧成厚度为0.3mm或1.0mm从而得到冷轧板。其次，将冷轧板退火之后，水冷，进行酸洗，由此得到冷轧退火板。再者，钢No.K是相当于SUS329J1的钢种，钢No.M是相当于较多地包含Ni及Mo的SUS316L的钢种。
表1
Figure BDA0003639988330000121
对在上述中得到的冷轧退火板进行了以下的评价。
<平均晶体粒径>
金属组织的晶体粒径，使用通过冷轧成厚度0.3mm并进行退火、水冷以及酸洗而得到的冷轧退火板来进行了评价。具体而言，通过从冷轧退火板的宽度方向中央部切出15mm×20mm的试验片，在700℃进行30分钟的敏化热处理，将与冷轧退火板的轧制方向(L方向)平行的板厚方向截面进行镜面研磨，利用草酸实施电解腐蚀之后，对该腐蚀面进行光学显微镜观察来测定。在光学显微镜观察中，对蚀刻面内的5个约240μm×320μm的视场进行观察，使用切片法算出晶粒的个数，求出平均晶体粒径。在各视场中，划出长度320μm的直线，求出该直线穿过的晶粒的个数，将“直线的长度(320μm)/晶粒的个数”作为该视场中的晶体粒径，将5个视场的晶体粒径的平均值作为平均晶体粒径。再者，直线的端部的晶粒计数为1/2个。
<铁素体相的比例>
铁素体相的比例，使用通过冷轧成厚度0.3mm并进行退火、水冷以及酸洗而得到的冷轧退火板来进行了评价。从冷轧退火板的宽度方向中央部切出5个50mm×50mm的试验片，将切出的5个试验片重叠之后，使用铁素体测定仪(Fischer公司制的FERITESCOPE(注册商标)FMP30))，来测定了铁素体相(α相)的量。在试验片的表面的任意的3个部位进行测定，将其平均值作为结果。
<直径15μm以上的夹杂物的个数密度>
直径15μm以上的夹杂物的个数密度，使用通过冷轧成厚度1.0mm并进行退火、水冷以及酸洗而得到的冷轧退火板来进行了评价。具体而言，从冷轧退火板的宽度方向中央部切出15mm×30mm的试验片，以使与冷轧退火板的轧制方向垂直的板厚度方向截面(C截面)露出的方式埋入到树脂中，对C截面进行了镜面研磨。其次，使用日立高科技株式会社制的FE-SEM(SU5000)，以200倍的倍率对上述试验片的C截面的中央部进行60个视场的观察(观察面积：约18.4mm2)，计数了直径15μm以上的夹杂物的个数。在此，将夹杂物的长径的长度a与短径的长度b的乘积值(a×b)的平方根的值为15μm以上的夹杂物视为直径15μm以上的夹杂物。通过将这样得到的夹杂物的个数除以观察面积来算出直径15μm以上的夹杂物的个数密度(个/mm2)。
<加工性>
加工性，使用通过冷轧成厚度0.3mm并进行退火、水冷以及酸洗而得到的冷轧退火板来进行了评价。加工性依据JIS Z2241：2011所规定的拉伸试验方法来进行评价。具体而言，从冷轧退火板的宽度方向中央部切出13B号试验片，以20mm/分钟的拉伸速度进行拉伸试验，测定了伸长率(％)。在该评价中，将能够实现能加工成各种形状的40％的伸长率的试验片视为合格(A)，将该伸长率低于40％的试验片视为不合格(B)。
<耐蚀性>
耐蚀性，使用通过冷轧成厚度1.0mm并进行退火、水冷以及酸洗而得到的冷轧退火板来进行了评价。耐蚀性依据JIS G0577：2014来进行评价。从冷轧退火板的宽度方向中央部切出15mm×20mm的试验片之后，进行了#600的湿式研磨。其次，以该试验片的电极面(露出部分)成为10mm×10mm的方式将电极面以外的部分用硅树脂进行绝缘被覆，从而得到点蚀电位测定用试验片。其次，将点蚀电位测定用试验片浸渍于充分地进行了Ar脱气的30℃的3.5％NaCl溶液中，从自然电位起以20mV/分钟进行动电位阳极极化，来测定了点蚀电位。点蚀电位为流动100μA/cm2的电流时的电位。在该评价中，将点蚀电位为0.7V vs Ag/AgCl(以下，电位全部以Ag/AgCl为基准)以上的试验片视为合格(A)，将点蚀电位低于0.7V的试验片视为不合格(B)。
<疲劳特性>
疲劳特性，使用通过冷轧成厚度1.0mm并进行退火、水冷以及酸洗而得到的冷轧退火板来进行了评价。具体而言，从冷轧退火板的宽度方向中央部切出宽度30mm、长度90mm、在宽度方向的两端具有曲率半径R＝4.25mm的R部(圆弧部)，R部的最小板宽度为20mm的试验片。再者，使试验片的长度方向为轧制方向。其次，以最大应力650MPa、反复速度1500cpm、完全对称循环、试验停止次数1×107次循环的条件进行了平面弯曲疲劳试验。在该评价中，将耐久次数为1×107次的试验片视为合格(A)，将耐久次数低于1×107次的试验片视为不合格(B)。
将上述的各评价结果示于表2。
表2
Figure BDA0003639988330000151
如表1以及表2所示，实施例1～10的冷轧退火板(奥氏体系不锈钢)，满足规定的组成、E值以及F值，因此加工性、耐蚀性以及疲劳强度的全部结果为良好。
另一方面，比较例1的冷轧退火板(奥氏体系不锈钢)，E值在本发明的范围外，因此加工性不充分。
比较例2的冷轧退火板(奥氏体-铁素体双相系不锈钢；SUS329J1)，由于Ni的含量过少，因此成为α相与γ相的双相组织，加工性不充分。另外，该冷轧退火板，F值也在规定的范围外，因此疲劳特性也不充分。
比较例3的冷轧退火板(奥氏体系不锈钢)，由于N的含量过少，因此耐蚀性不充分。另外，该冷轧退火板，F值也在规定的范围外，因此疲劳特性也不充分。
比较例4的冷轧退火板(奥氏体系不锈钢；SUS316L)，耐蚀性不充分，由于较多地包含Ni及Mo，因此也耗费制造成本。
比较例5的冷轧退火板(奥氏体系不锈钢)，由于Cr的含量过少，因此耐蚀性不充分。
比较例6的冷轧退火板(奥氏体系不锈钢)，由于Cr的含量过少，并且O的含量过多，因此耐蚀性不充分。
比较例7～9的冷轧钢板(奥氏体系不锈钢)，由于F值在规定的范围外，因此疲劳特性不充分。
从以上的结果可知，根据本发明，能够提供具有比SUS316L高的水平的耐蚀性、加工性比SUS329J1优异、而且疲劳特性良好的廉价的奥氏体系不锈钢。

Claims (8)

1.一种奥氏体系不锈钢，按质量基准，包含C：0.010～0.200％、Si：2.00％以下、Mn：3.00％以下、P：0.035％以下、S：0.0300％以下、Ni：6.00～14.00％、Cr：20.0～26.0％、Mo：3.00％以下、Cu：0.01～3.00％、Ti：1.000％以下、Al：0.200％以下、Ca：0.1000％以下、N：0.100～0.250％、O：0.0080％以下，余量包含Fe以及杂质，用下述式(1)表示的E值为-17.0以上，用下述式(2)表示的F值为0以上，
E＝-0.33×SFE+0.25×R (1)
式(1)中，SFE为25.7+2Ni+410C-0.9Cr-77N-13Si-1.2Mn，其中，各元素符号表示各元素的以质量％计的含量，R为平均晶体粒径，且其单位为μm，
F＝1003O-211Al-158Ca-79Ti (2)
式(2)中，各元素符号表示各元素的以质量％计的含量。
2.根据权利要求1所述的奥氏体系不锈钢，直径15μm以上的夹杂物为1.0个/mm2以下。
3.根据权利要求1或2所述的奥氏体系不锈钢，按质量基准，还包含B：0.0001～0.0100％。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的奥氏体系不锈钢，按质量基准，还包含选自Mg：0.0001～0.1000％、REM：0.0001～0.1000％之中的一种以上。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的奥氏体系不锈钢，按质量基准，还包含选自Nb：0.001～1.000％、V：0.001～1.000％、Zr：0.001～1.000％、W：0.001～1.000％、Co：0.001～1.000％、Hf：0.001～1.000％、Ta：0.001～1.000％、Sn：0.001～0.100％之中的一种以上。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的奥氏体系不锈钢，按质量基准，Al为0.020％以下，Ca为0.0001～0.0050％，Ti为0.001～0.010％。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的奥氏体系不锈钢，点蚀电位为0.70V以上。
8.一种弹簧，包含权利要求1～7的任一项所述的奥氏体系不锈钢。
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