JP2017066431A - Ferritic stainless linear steel material for fastening component - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferritic stainless linear steel material for fastening component having excellent heat galling resistance and toughness.SOLUTION: There is provided a ferritic stainless linear steel material for fastening component having a chemical component of, by mass%, C:0.02% or less, Si:2.0% or less, Mn:1.0% or less, P:0.040% or less, S:0.005% or less, Cr:10.0 to 13.0%, Ni:0.01 to 1.0%, Mo:0.01 to 2.0%, Cu:0.01 to 2.0%, Al:0.3% or less, Ti: less than 0.05%, O:0.010% or less, N:0.02% or less, V:0 to 0.5%, Nb:0 to 1.0%, B:0 to 0.010%, Zr:0 to 1.0%, Ca:0 to 0.02%, Sn:0 to 0.5%, Mg:0 to 0.1%, Ga:0 to 0.05%, Sb:0 to 0.5%, W:0 to 0.5%, Ta:0 to 0.5%, Co:0 to 0.5%, REM:0 to 0.1% and the balance Fe with inevitable impurities and satisfying [0.5 Ni+0.5Cu-4Ti-4O≥0] and [40≤420C+470 N+23 Ni+9Cu+7Mn-11.5(Cr+Si)-12Mo-23 V-49Ti-52Al-47Nb+189<80].SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、高温環境で使用される締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材に関する。   The present invention relates to a ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts used in a high temperature environment.

自動車の排ガス規制への対策および熱効率向上のため、排気系部品にガス測定および温度測定用のOセンサーハウジングおよび取付け用の円筒形部材(ボス材)が多く使用されている。これらのセンサーハウジングおよびボス材は、例えば800℃といった高温環境で使用されるため、耐熱性および耐食性が要求される。そのため、これらの材料としてステンレス鋼が使用される。 For measures and thermal efficiency of the emission control of the motor vehicle, O 2 sensor housing and a cylindrical member for mounting the gas measurement and the temperature measurement (the boss member) are widely used in the exhaust system components. Since these sensor housings and boss materials are used in a high temperature environment such as 800 ° C., heat resistance and corrosion resistance are required. Therefore, stainless steel is used as these materials.

これらの材料は線状鋼材を冷間加工により成形し、部品取り付け用に冷間でねじ加工して製造された後、センサーハウジングまたはボス材として各部に取り付けられる。従来、センサーハウジングおよびボス材の材料として、Niを含有するオーステナイト系ステンレスが耐熱性および耐食性の観点から使用されていた。   These materials are produced by forming a linear steel material by cold working and then screwing in cold for component mounting, and then are attached to each part as a sensor housing or a boss material. Conventionally, austenitic stainless steel containing Ni has been used as a material for the sensor housing and the boss material from the viewpoint of heat resistance and corrosion resistance.

しかし、オーステナイト系ステンレス鋼線には、熱膨張率が高く、高温での伸びが大きいことから、自動車部材のダウンサイジング化に伴う精密設計に応えにくく、そして、Crに比べ価格が高く、さらに価格安定性に乏しいNiが多く含有されるため、自動車部材のさらなるコストダウン化が困難になるという問題がある。これらの問題を解決するため、Niを低減したフェライト系ステンレス鋼を上記の材料に適用することが求められてきた。   However, since austenitic stainless steel wire has a high coefficient of thermal expansion and high elongation at high temperatures, it is difficult to meet the precision design associated with downsizing automobile parts, and the price is higher than that of Cr. Since a large amount of Ni with poor stability is contained, there is a problem that it is difficult to further reduce the cost of the automobile member. In order to solve these problems, it has been demanded to apply ferritic stainless steel with reduced Ni to the above materials.

上述のように、センサーハウジングおよびボス材といった部材は、高温環境で使用される。そのため、これらの部材には、長時間使用後に酸化によるスケールの付着および熱膨張による変形等が生じ、ねじ部に取り付けたセンサー部品との間で焼付きが発生し、がじりついて取れなくなる不具合が生じていた。そのため、上記部材の材料として用いられるステンレス鋼には、耐食性および靱性等に加えて、使用時に焼付きが起きにくい特性(耐熱がじり性)が必要となる。   As described above, members such as the sensor housing and the boss material are used in a high temperature environment. For this reason, these members are subject to scale adhesion due to oxidation and deformation due to thermal expansion after long-term use, and seizure occurs between the sensor parts attached to the threaded parts, which prevents them from sticking out. Has occurred. Therefore, in addition to corrosion resistance and toughness, the stainless steel used as the material for the above member needs to have a characteristic that prevents seizure during use (heat resistance).

なお、ここでいう「焼付き」とは、非特許文献1に記載される「それまで安定した状態であった摩擦面で潤滑膜の破れなどにより摩擦が大きくなり、面間に巨視的な凝着を生じ、すべらなくなる現象」のことである。   The term “seizure” as used herein refers to “a friction surface that has been in a stable state until then due to the friction of the lubricating film and the like. It is a phenomenon that causes wearing and slipping.

前述の課題において、耐食性の向上に関しては、耐食性劣化を引き起こすCr炭窒化物を抑制するため、CおよびNを炭窒化物として固定するTiおよびNbを含有させ、鋭敏化を防止する方法が一般的に用いられている。   In the above-mentioned problem, with respect to improvement of corrosion resistance, in order to suppress Cr carbonitride causing corrosion resistance deterioration, a method of preventing sensitization by containing Ti and Nb fixing C and N as carbonitride is common. It is used for.

また、例えば、特許文献1では、(A)式で記載されるγpを80%以上に制御し、オーステナイト安定度を高め、溶接部の靱性を確保する低クロム含有ステンレス鋼が提案されている。
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5(Cr+Si)−12Mo−23V−49Ti−52Al−47Nb+189 ・・・(A)
For example, Patent Document 1 proposes a low chromium-containing stainless steel that controls γp described by the formula (A) to 80% or more, increases austenite stability, and secures the toughness of the welded portion.
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5 (Cr + Si) -12Mo-23V-49Ti-52Al-47Nb + 189 (A)

さらに、特許文献2および3では、AlおよびTiを添加し、窒化物を生成させ、結晶粒微細化を図り高温使用時の割れを防ぐ手法が取られている。   Furthermore, in Patent Documents 2 and 3, a technique is adopted in which Al and Ti are added to form nitrides, thereby making the crystal grains finer and preventing cracks during high temperature use.

そして、特許文献4では、Cr、Si、Mn等を規制し、冷間加工性および靱性を高め、かつ、表面疵が抑制できるフェライト系ステンレス鋼線が提案されている。   Patent Document 4 proposes a ferritic stainless steel wire that regulates Cr, Si, Mn, etc., improves cold workability and toughness, and can suppress surface flaws.

特開2011−174122号公報JP 2011-174122 A 特開2003−320476号公報JP 2003-320476 A 特開2006−231404号公報JP 2006-231404 A 特開2006−016665号公報JP 2006-016665 A

金属材料技術研究所編、図解 金属材料技術用語辞典−第2版−2000年1月30日、日刊工業新聞社発行、p.453Metallic Materials Technology Laboratory, Illustrated Metallic Materials Technical Glossary-Second Edition-January 30, 2000, published by Nikkan Kogyo Shimbun, p. 453

しかしながら、特許文献1〜4に記載される鋼は、鋭敏化防止および結晶粒微細化のために相当量のTiを含有することから、粗大介在物となりやすいTiNが多く生成する懸念がある。また、Cr含有量が高いと表面疵の発生頻度増加および材質強度向上による冷間加工性劣化が問題となりうる。   However, since the steels described in Patent Documents 1 to 4 contain a considerable amount of Ti for preventing sensitization and refining crystal grains, there is a concern that a large amount of TiN that tends to become coarse inclusions is generated. In addition, when the Cr content is high, deterioration of cold workability due to an increase in the frequency of occurrence of surface defects and an improvement in material strength can be a problem.

さらに、オーステナイトの安定度を評価する指標となるγpの値を高めに制御すると、高温での使用時にオーステナイトの生成量が増加し、酸化スケールへのCr供給が不十分となり耐酸化性が劣化する場合がある。また、熱膨張係数の相違により、スケール剥離が起こりやすくなる。そのため、いずれの技術においても改善の余地が残されている。   Furthermore, if the value of γp, which is an index for evaluating the stability of austenite, is controlled to be high, the amount of austenite generated increases at the time of use at a high temperature, Cr supply to the oxide scale becomes insufficient, and the oxidation resistance deteriorates. There is a case. Moreover, scale peeling tends to occur due to a difference in thermal expansion coefficient. Therefore, there is still room for improvement in any technique.

本発明は、優れた耐熱がじり性および靱性を有する締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts having excellent heat resistance and toughness.

本発明者らは、上記課題を解決するために種々の検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。   As a result of various studies to solve the above problems, the present inventors have obtained the following knowledge.

(a)低Cr系ステンレス線状鋼材を基に、鋭敏化防止のために含有されるTiは、本発明では靱性を低下させる要因になるため、一定量より低く規制する。   (A) Based on the low Cr-type stainless steel wire steel, Ti contained for preventing sensitization is a factor that lowers toughness in the present invention, and is regulated to be lower than a certain amount.

(b)靱性に影響を及ぼす元素となるNi、Cu、TiおよびOについては、それぞれの含有量を規制するとともに、それらの関係においても、0.5Ni+0.5Cu−4Ti−4O≧0を満足するように調整する必要がある。   (B) Regarding Ni, Cu, Ti and O, which are elements that affect toughness, the respective contents are regulated, and also in the relationship, 0.5Ni + 0.5Cu-4Ti-4O ≧ 0 is satisfied. Need to be adjusted.

(c)NiおよびCuを微量に含有させることで、オーステナイトの安定度を評価する指標となるγpの値を適正範囲に制御する。γpの値を制御することで、仮に使用時の温度環境が比較的厳しい800〜850℃程度の高温環境になっても、生成するオーステナイト量を適度に抑え、低温になる際にオーステナイトから適量のマルテンサイトを生成させることができるため、靱性が向上し、使用時の割れを防ぐことが可能になる。   (C) By containing a small amount of Ni and Cu, the value of γp serving as an index for evaluating the stability of austenite is controlled within an appropriate range. By controlling the value of γp, even if the temperature environment at the time of use is relatively severe, even if the temperature environment is about 800 to 850 ° C., the amount of austenite to be generated is moderately suppressed. Since martensite can be generated, toughness is improved and cracking during use can be prevented.

(d)耐熱がじり性についても、γpの値を適正に制御することによって、高温での使用時にオーステナイト生成による異常酸化が防止され、さらに低温になる際にマルテンサイトが適度に生成するため材料の膨張が少なくなり、異常酸化および熱変形によるねじ部の焼付きを防ぐことが可能になる。   (D) With regard to heat resistance, the value of γp is appropriately controlled, so that abnormal oxidation due to austenite generation is prevented during use at high temperatures, and martensite is appropriately generated at lower temperatures. The expansion of the material is reduced, and seizure of the threaded portion due to abnormal oxidation and thermal deformation can be prevented.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、下記の締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材を要旨とする。   This invention is made | formed based on said knowledge, and makes a summary the following ferritic stainless steel linear steel materials for fastening components.

(1)化学組成が、質量%で、
C:0.02%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:1.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.005%以下、
Cr:10.0〜13.0%、
Ni:0.01〜1.0%、
Mo:0.01〜2.0%、
Cu:0.01〜2.0%、
Al:0.3%以下、
Ti:0.05%未満、
O:0.010%以下、
N:0.02%以下、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜1.0%、
B:0〜0.010%、
Zr:0〜1.0%、
Ca:0〜0.02%、
Sn:0〜0.5%、
Mg:0〜0.1%、
Ga:0〜0.05%、
Sb:0〜0.5%、
W:0〜0.5%、
Ta:0〜0.5%、
Co:0〜0.5%、
REM:0〜0.1%、
残部:Feおよび不可避的不純物であり、
下記(i)式を満たし、かつ、下記(ii)式で表されるγpの値が下記(iii)式を満足する、締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材。
0.5Ni+0.5Cu−4Ti−4O≧0 ・・・(i)
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5(Cr+Si)−12Mo−23V−49Ti−52Al−47Nb+189 ・・・(ii)
40≦γp<80 ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
(1) The chemical composition is mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 1.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.005% or less,
Cr: 10.0-13.0%,
Ni: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.01 to 2.0%,
Cu: 0.01 to 2.0%,
Al: 0.3% or less,
Ti: less than 0.05%,
O: 0.010% or less,
N: 0.02% or less,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 1.0%,
B: 0 to 0.010%,
Zr: 0 to 1.0%,
Ca: 0 to 0.02%,
Sn: 0 to 0.5%,
Mg: 0 to 0.1%,
Ga: 0 to 0.05%,
Sb: 0 to 0.5%,
W: 0 to 0.5%
Ta: 0 to 0.5%
Co: 0 to 0.5%,
REM: 0-0.1%
The remainder: Fe and inevitable impurities
A ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts that satisfies the following formula (i) and the value of γp represented by the following formula (ii) satisfies the following formula (iii).
0.5Ni + 0.5Cu-4Ti-4O ≧ 0 (i)
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5 (Cr + Si) -12Mo-23V-49Ti-52Al-47Nb + 189 (ii)
40 ≦ γp <80 (iii)
However, each element symbol in a formula represents content (mass%) of each element contained in steel materials, and is set to zero when not contained.

(2)電解抽出によって得られる抽出残渣中のFe量が0.20%以下である、上記(1)に記載の締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材。   (2) The ferritic stainless steel linear steel for fastening parts according to (1) above, wherein the amount of Fe in the extraction residue obtained by electrolytic extraction is 0.20% or less.

(3)前記化学組成が、質量%で、
V:0.01〜0.5%、
Nb:0.05〜1.0%、
B:0.0005〜0.010%、
Zr:0.05〜1.0%、
Ca:0.0005〜0.02%、
Sn:0.001〜0.5%、
Mg:0.0005〜0.1%、
Ga:0.0005〜0.05%、
Sb:0.001〜0.5%、
W:0.01〜0.5%、
Ta:0.01〜0.5%、
Co:0.01〜0.5%および
REM:0.001〜0.1%、
から選択される1種以上を含有する、前記(1)または(2)に記載の締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材。
(3) The chemical composition is mass%,
V: 0.01-0.5%
Nb: 0.05-1.0%
B: 0.0005 to 0.010%,
Zr: 0.05 to 1.0%,
Ca: 0.0005 to 0.02%,
Sn: 0.001 to 0.5%,
Mg: 0.0005 to 0.1%,
Ga: 0.0005 to 0.05%,
Sb: 0.001 to 0.5%,
W: 0.01-0.5%
Ta: 0.01 to 0.5%
Co: 0.01-0.5% and REM: 0.001-0.1%,
The ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts according to the above (1) or (2), which contains one or more selected from the above.

なお、本発明において、「線状鋼材」とは、高温環境で使用される締結部品用フェライト系ステンレス鋼材として使用される線状の形状を有する鋼材のことであり、棒鋼、線材、鋼線等のいずれかに限定されるものではない。   In the present invention, “linear steel material” means a steel material having a linear shape used as a ferritic stainless steel material for fastening parts used in a high-temperature environment, such as a steel bar, a wire material, and a steel wire. It is not limited to any of the above.

本発明によれば、Cr含有量を比較的に低めに抑えたフェライト系ステンレス鋼においても十分な耐食性を有し、かつ、耐熱がじり性および靱性に優れる締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材を得ることができる。本発明に係る線状鋼材は、高温での使用時に低熱膨張であり、かつ、高い耐酸化性を有するため、高温使用時の焼付きを防止することが可能となる。そのため、高温環境で使用される部材の材料として好適に用いることができる。   According to the present invention, a ferritic stainless steel wire for fastening parts that has sufficient corrosion resistance and is excellent in heat resistance and toughness even in ferritic stainless steel with a relatively low Cr content. Can be obtained. The linear steel material according to the present invention has low thermal expansion when used at high temperatures and has high oxidation resistance, and therefore can prevent seizure during use at high temperatures. Therefore, it can be suitably used as a material for a member used in a high temperature environment.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, “%” for the content means “% by mass”.

C:0.02%以下
Cはマトリックスのフェライト組織の強度を高める効果を有する元素であるとともに、オーステナイト生成元素である。オーステナイト相は低温になる時にマルテンサイト相を生じ、結晶粒の粗大化を防ぐ役割を果たす。そのため、Cは靱性を向上させ、線状鋼材としての特性の確保にも寄与する。一方、CはTiおよびNbと結合して炭化物を形成するが、C含有量が0.02%を超えると、Cr炭化物を形成し、耐食性および靱性を劣化させる。したがって、C含有量は0.02%以下とする。C含有量は0.015%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、C含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
C: 0.02% or less C is an element that has an effect of increasing the strength of the ferrite structure of the matrix and is an austenite-forming element. The austenite phase generates a martensite phase when the temperature is low, and plays a role of preventing coarsening of crystal grains. Therefore, C improves toughness and contributes to securing properties as a linear steel material. On the other hand, C combines with Ti and Nb to form carbides. However, if the C content exceeds 0.02%, Cr carbides are formed, and corrosion resistance and toughness are deteriorated. Therefore, the C content is 0.02% or less. The C content is preferably 0.015% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make C content 0.001% or more.

Si:2.0%以下
Siは脱酸剤として働くだけでなく、SiOの酸化皮膜を形成することによって異常酸化を抑制するため、耐酸化性の向上に有用な元素である。しかしながら、その含有量が2.0%を超えると靱性が劣化する。したがって、Si含有量は2.0%以下とする。Si含有量は1.0%以下であるのが好ましく、0.5%以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Si含有量を0.05%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすることがより好ましい。
Si: 2.0% or less Si not only acts as a deoxidizer but also suppresses abnormal oxidation by forming an oxide film of SiO 2 , and thus is an element useful for improving oxidation resistance. However, if the content exceeds 2.0%, the toughness deteriorates. Therefore, the Si content is 2.0% or less. The Si content is preferably 1.0% or less, and more preferably 0.5% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Si content into 0.05% or more, and it is more preferable to set it as 0.1% or more.

Mn:1.0%以下
MnはCと同様、マトリックスのフェライト組織の強度を高める効果を有する元素であるとともに、オーステナイト生成元素である。そのため、Mnは靱性の改善に有効な元素である。しかしながら、その含有量が1.0%を超えると耐食性および靱性が劣化する。したがって、Mn含有量は1.0%以下とする。Mn含有量は0.3%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Mn含有量を0.05%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすることがより好ましい。
Mn: 1.0% or less Mn, like C, is an element that has the effect of increasing the strength of the ferrite structure of the matrix and is an austenite-forming element. Therefore, Mn is an element effective for improving toughness. However, if its content exceeds 1.0%, corrosion resistance and toughness deteriorate. Therefore, the Mn content is 1.0% or less. The Mn content is preferably 0.3% or less. In addition, when acquiring said effect, it is preferable that Mn content shall be 0.05% or more, and it is more preferable to set it as 0.1% or more.

P:0.040%以下
Pは靱性等の機械的性質を劣化させる元素である。特に、P含有量が0.040%を超えるとその悪影響が顕著になるため、P含有量は0.040%以下とする。P含有量は0.025%以下であるのが好ましい。
P: 0.040% or less P is an element that deteriorates mechanical properties such as toughness. In particular, when the P content exceeds 0.040%, the adverse effect becomes remarkable, so the P content is set to 0.040% or less. The P content is preferably 0.025% or less.

S:0.005%以下
Sは靱性および耐食性を劣化させるため元素である。特に、S含有量が0.005%を超えるとその悪影響が顕著になるため、S含有量は0.005%以下とする。S含有量は0.003%以下であるのが好ましい。
S: 0.005% or less S is an element for degrading toughness and corrosion resistance. In particular, when the S content exceeds 0.005%, the adverse effect becomes remarkable, so the S content is set to 0.005% or less. The S content is preferably 0.003% or less.

Cr:10.0〜13.0%
Crは母材の耐食性を確保するのに有効な元素であるが、10.0%未満であると十分な耐食性の確保が困難となる。一方、Crはフェライト形成元素であるため、その含有量が13.0%を超えると、上述のγpの値が大きく低下し、適度なマルテンサイト量が確保できなくなり、靱性が低下する。したがって、Cr含有量は10.0〜13.0%とする。Cr含有量は10.5%以上であるのが好ましく、12.0%以下であるのが好ましい。
Cr: 10.0-13.0%
Cr is an element effective for ensuring the corrosion resistance of the base material. However, if it is less than 10.0%, it is difficult to ensure sufficient corrosion resistance. On the other hand, since Cr is a ferrite-forming element, if its content exceeds 13.0%, the above-described value of γp is greatly reduced, an appropriate amount of martensite cannot be secured, and toughness is reduced. Therefore, the Cr content is set to 10.0 to 13.0%. The Cr content is preferably 10.5% or more, and preferably 12.0% or less.

Ni:0.01〜1.0%
Niは母材の耐食性を向上させるのに有効な元素である。また、Niはオーステナイト形成元素であるため、マルテンサイトの形成を促進し、靱性を高める効果を有する。そのため、Ni含有量は0.01%以上とする。しかしながら、その含有量が1.0%を超えると、靱性が低下する。したがって、Ni含有量は0.01〜1.0%とする。Ni含有量は0.1%以上であるのが好ましく、0.3%以下であるのが好ましい。
Ni: 0.01 to 1.0%
Ni is an element effective for improving the corrosion resistance of the base material. Moreover, since Ni is an austenite forming element, it has the effect of promoting martensite formation and increasing toughness. Therefore, the Ni content is 0.01% or more. However, if the content exceeds 1.0%, the toughness decreases. Therefore, the Ni content is set to 0.01 to 1.0%. The Ni content is preferably 0.1% or more, and preferably 0.3% or less.

Mo:0.01〜2.0%
Moは耐食性および高温強度を高め、焼付きを防止する効果を有する元素である。そのため、Mo含有量は0.01%以上とする。しかしながら、その含有量が2.0%を超えると、σ相が生成しやすくなり、さらに高価格な元素であるためコストダウンに寄与しなくなる。したがって、Mo含有量は0.01〜2.0%とする。Mo含有量は0.05%以上であるのが好ましい。
Mo: 0.01 to 2.0%
Mo is an element that has the effect of enhancing corrosion resistance and high-temperature strength and preventing seizure. Therefore, the Mo content is 0.01% or more. However, if the content exceeds 2.0%, a σ phase is likely to be generated, and since it is a more expensive element, it does not contribute to cost reduction. Therefore, the Mo content is set to 0.01 to 2.0%. The Mo content is preferably 0.05% or more.

Cu:0.01〜2.0%
CuはC、NおよびNiに次ぐオーステナイト形成元素であり、上述の(ii)式で表されるγpの値を制御するためにも有効である。また、耐食性を向上させるのに有効な元素である。そのため、Cu含有量は0.01%以上とする。しかしながら、その含有量が2.0%を超えると靱性が低下する。したがって、Cu含有量は0.01〜2.0%とする。Cu含有量は0.1%以上であるのが好ましく、0.5%以下であるのが好ましい。
Cu: 0.01 to 2.0%
Cu is an austenite-forming element next to C, N and Ni, and is also effective for controlling the value of γp represented by the above formula (ii). It is also an effective element for improving corrosion resistance. Therefore, the Cu content is 0.01% or more. However, if the content exceeds 2.0%, the toughness decreases. Therefore, the Cu content is set to 0.01 to 2.0%. The Cu content is preferably 0.1% or more, and preferably 0.5% or less.

Al:0.3%以下
Alは脱酸元素であるとともに、微細な窒化物を形成し、微細なフェライトを形成し、靱性を向上させる効果を有する元素である。しかしながら、その含有量が0.3%を超えると逆に靱性が悪化する。そのため、Al含有量は0.3%以下とする。Al含有量は0.05%以下であるのが好ましく、0.03%以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Al含有量を0.001%以上とすることが好ましく、0.005%以上とすることがより好ましい。
Al: 0.3% or less Al is a deoxidizing element and an element that has the effect of forming fine nitrides, forming fine ferrite, and improving toughness. However, if the content exceeds 0.3%, the toughness is deteriorated. Therefore, the Al content is set to 0.3% or less. The Al content is preferably 0.05% or less, and more preferably 0.03% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Al content into 0.001% or more, and it is more preferable to set it as 0.005% or more.

Ti:0.05%未満
Tiは炭窒化物を形成してCを固定することでCr炭窒化物の生成を抑制し、耐食性および靱性を向上させる効果を有する元素である。しかしながら、その含有量が0.05%以上となると、粗大なTiNまたは酸化物が形成され、靱性を低下させる要因となる。したがって、Ti含有量は0.05%未満とする。Ti含有量は0.04%以下であるのが好ましい。
Ti: Less than 0.05% Ti is an element having an effect of suppressing formation of Cr carbonitride by forming carbonitride and fixing C, and improving corrosion resistance and toughness. However, when the content is 0.05% or more, coarse TiN or oxide is formed, which causes a decrease in toughness. Therefore, the Ti content is less than 0.05%. The Ti content is preferably 0.04% or less.

O:0.010%以下
Oは介在物の形成および脱硫に影響を及ぼす元素であり、その含有量が0.010%を超えると、靱性が劣化する。そのため、O含有量は0.010%以下とする。
O: 0.010% or less O is an element that affects the formation and desulfurization of inclusions. If the content exceeds 0.010%, toughness deteriorates. Therefore, the O content is 0.010% or less.

N:0.02%以下
Nはマトリックスのフェライト組織の強度を高め、さらにTiおよびAlと窒化物を形成し、微細組織の形成に寄与する。しかしながら、その含有量が0.02%を超えると、Cr窒化物を形成するために耐食性が劣化し、さらに靱性が低下する。したがって、N含有量は0.02%以下とする。N含有量は0.015%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、N含有量は0.005%以上とすることが好ましい。
N: 0.02% or less N increases the strength of the ferrite structure of the matrix, further forms nitrides with Ti and Al, and contributes to the formation of a fine structure. However, when the content exceeds 0.02%, the corrosion resistance is deteriorated because Cr nitride is formed, and the toughness is further lowered. Therefore, the N content is 0.02% or less. The N content is preferably 0.015% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable that N content shall be 0.005% or more.

本発明のステンレス線状鋼材は、上記のCからNまでの元素を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなる化学組成を有する。   The stainless steel wire material of the present invention contains the above-mentioned elements from C to N, and the remainder has a chemical composition consisting of Fe and inevitable impurities.

ここで「不可避不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   Here, “inevitable impurities” are components mixed in due to various factors of raw materials such as ores and scraps and manufacturing processes when steel is industrially manufactured, and are allowed within a range that does not adversely affect the present invention. Means what will be done.

本発明に係るステンレス線状鋼材は、上記の元素に加えて必要に応じて、下記に示す量のV、Nb、B、Zr、Ca、Sn、Mg、Ga、Sb、W、Ta、CoおよびREMから選択される1種以上を含有させても良い。   In addition to the above elements, the stainless steel wire material according to the present invention includes V, Nb, B, Zr, Ca, Sn, Mg, Ga, Sb, W, Ta, Co and the following amounts as necessary. You may contain 1 or more types selected from REM.

V:0〜0.5%
Vは微細な炭窒化物を生成し、微細なフェライト粒を形成し、靱性の向上に寄与するため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.5%を超えると、粗大なV系炭窒化物が生成するため、かえって靱性が劣化する。したがって、V含有量は0.5%以下とする。V含有量は0.3%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、V含有量を0.01%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすることがより好ましい。
V: 0 to 0.5%
V generates fine carbonitrides, forms fine ferrite grains, and contributes to improvement of toughness. Therefore, V may be contained as necessary. However, if its content exceeds 0.5%, coarse V-based carbonitrides are produced, and on the contrary, the toughness deteriorates. Therefore, the V content is 0.5% or less. The V content is preferably 0.3% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make V content into 0.01% or more, and it is more preferable to set it as 0.1% or more.

Nb:0〜1.0%
NbはTiと同様に炭窒化物を形成してCを固定することで、Cr炭窒化物の生成を抑制し、耐食性および靱性の向上に寄与するため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が1.0%を超えると粗大炭窒化物が形成されるため、かえって靱性が低下する。したがって、Nb含有量は1.0%以下とする。Nb含有量は0.8%以下であるのが好ましく、0.6%以下であるのがより好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Nb含有量を0.05%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすることがより好ましく、0.3%以上とすることがさらに好ましい。
Nb: 0 to 1.0%
Nb, like Ti, forms carbonitride and fixes C, thereby suppressing the formation of Cr carbonitride and contributing to improvement of corrosion resistance and toughness. Therefore, Nb may be contained as necessary. However, if its content exceeds 1.0%, coarse carbonitrides are formed, and on the contrary, the toughness is lowered. Therefore, the Nb content is 1.0% or less. The Nb content is preferably 0.8% or less, and more preferably 0.6% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable that Nb content shall be 0.05% or more, it is more preferable to set it as 0.1% or more, and it is further more preferable to set it as 0.3% or more.

B:0〜0.010%
Bは粒界のP偏析を抑制し、靱性をさらに向上させるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.010%を超えると粗大ホウ化物が形成されるため、かえって靱性が低下する。したがって、B含有量は0.010%以下とする。B含有量は0.0050%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、B含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0020%以上とすることがより好ましい。
B: 0 to 0.010%
B may be contained as necessary in order to suppress P segregation at grain boundaries and further improve toughness. However, if the content exceeds 0.010%, coarse boride is formed, and on the contrary, the toughness is lowered. Therefore, the B content is 0.010% or less. The B content is preferably 0.0050% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make B content into 0.0005% or more, and it is more preferable to set it as 0.0020% or more.

Zr:0〜1.0%
ZrはCr炭窒化物の生成を抑制するため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が1.0%を超えると粗大な炭窒化物に起因して、耐食性および靱性が低下する。したがって、Zr含有量は1.0%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Zr含有量を0.05%以上とすることが好ましい。
Zr: 0 to 1.0%
Zr may be contained as necessary in order to suppress the formation of Cr carbonitride. However, when the content exceeds 1.0%, corrosion resistance and toughness are deteriorated due to coarse carbonitride. Therefore, the Zr content is 1.0% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable that Zr content shall be 0.05% or more.

Ca:0〜0.02%
Caは熱間加工性を向上させる有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.02%を超えると、かえって靱性が劣化する。したがって、Ca含有量は0.02%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Ca含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。
Ca: 0 to 0.02%
Since Ca is a useful element that improves hot workability, it may be contained as necessary. However, when the content exceeds 0.02%, the toughness is deteriorated. Therefore, the Ca content is 0.02% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Ca content 0.0005% or more.

Sn:0〜0.5%
Snは耐食性を向上させる有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.5%を超えると靱性の低下につながるとともに、耐食性向上効果も飽和する。したがって、Sn含有量は0.5%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Sn含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
Sn: 0 to 0.5%
Sn is a useful element that improves the corrosion resistance, so it may be contained if necessary. However, if its content exceeds 0.5%, it leads to a decrease in toughness, and the effect of improving corrosion resistance is saturated. Therefore, the Sn content is 0.5% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Sn content 0.001% or more.

Mg:0〜0.1%
Mgは脱酸を強化するのに有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.1%を超えると靱性が劣化する。したがって、Mg含有量は0.1%以下とする。Mg含有量は0.08%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、Mg含有量を0.0005%以上とすることが好ましい。
Mg: 0 to 0.1%
Since Mg is an element useful for strengthening deoxidation, it may be contained if necessary. However, if its content exceeds 0.1%, the toughness deteriorates. Therefore, the Mg content is 0.1% or less. The Mg content is preferably 0.08% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Mg content 0.0005% or more.

Ga:0〜0.05%
Gaは冷間鍛造または曲げ加工において加工性を向上させるのに有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.05%を超えると靱性が劣化する。したがって、Ga含有量は0.05%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Ga含有量を0.0005%以上とすることが好ましく、0.0010%以上とすることが好ましい。
Ga: 0 to 0.05%
Since Ga is an element useful for improving workability in cold forging or bending, it may be contained as necessary. However, if the content exceeds 0.05%, the toughness deteriorates. Therefore, the Ga content is 0.05% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Ga content into 0.0005% or more, and it is preferable to set it as 0.0010% or more.

Sb:0〜0.5%
Sbは耐食性の向上に有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.5%を超えると、偏析によって耐食性が劣化する。したがって、Sb含有量は0.5%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Sb含有量を0.0010%以上とすることが好ましい。
Sb: 0 to 0.5%
Since Sb is an element useful for improving the corrosion resistance, it may be contained as necessary. However, if its content exceeds 0.5%, the corrosion resistance deteriorates due to segregation. Therefore, the Sb content is 0.5% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Sb content into 0.0010% or more.

W:0〜0.5%
Wは耐摩耗性および耐食性の向上に有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.5%を超えると靱性が劣化する。したがって、W含有量は0.5%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、W含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
W: 0 to 0.5%
Since W is an element useful for improving wear resistance and corrosion resistance, it may be contained if necessary. However, when the content exceeds 0.5%, the toughness deteriorates. Therefore, the W content is 0.5% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make W content 0.01% or more.

Ta:0〜0.5%
Taは耐摩耗性および耐食性を向上させる有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.5%を超えると靱性が劣化する。したがって、Ta含有量は0.5%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Ta含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Ta: 0 to 0.5%
Ta is a useful element that improves wear resistance and corrosion resistance, and may be contained as necessary. However, when the content exceeds 0.5%, the toughness deteriorates. Therefore, the Ta content is 0.5% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Ta content 0.01% or more.

Co:0〜0.5%
Coは耐摩耗性の向上に有用な元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.5%を超えると靱性が劣化する。したがって、Co含有量は0.5%以下とする。なお、上記の効果を得たい場合は、Co含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Co: 0 to 0.5%
Co is an element useful for improving wear resistance, and therefore may be contained as necessary. However, when the content exceeds 0.5%, the toughness deteriorates. Therefore, the Co content is 0.5% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make Co content 0.01% or more.

REM:0〜0.1%
REMは熱間加工性を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させても良い。しかしながら、その含有量が0.1%を超えると靱性が劣化する。したがって、REM含有量は0.1%以下とする。REM含有量は0.08%以下であるのが好ましい。なお、上記の効果を得たい場合は、REM含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
REM: 0 to 0.1%
Since REM is an element that improves hot workability, it may be included as necessary. However, if its content exceeds 0.1%, the toughness deteriorates. Therefore, the REM content is 0.1% or less. The REM content is preferably 0.08% or less. In addition, when obtaining said effect, it is preferable to make REM content 0.001% or more.

ここで、REMとは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素を指し、REMの含有量は、これらの元素の合計含有量を指す。   Here, REM refers to a total of 17 elements of Sc, Y, and lanthanoid, and the content of REM refers to the total content of these elements.

0.5Ni+0.5Cu−4Ti−4O≧0 ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
上述のように、NiおよびCuはオーステナイト形成元素であり、一方、TiおよびOは炭窒化物または酸化物を形成する元素である。これらの元素は靱性に与える影響が大きい。そのため、靱性の低下を防ぐためには、これらの元素の含有量が上記で規定される範囲となるとともに、上記(i)式を満足する必要がある。
0.5Ni + 0.5Cu-4Ti-4O ≧ 0 (i)
However, each element symbol in a formula represents content (mass%) of each element contained in steel materials, and is set to zero when not contained.
As described above, Ni and Cu are austenite forming elements, while Ti and O are elements that form carbonitrides or oxides. These elements have a great influence on toughness. Therefore, in order to prevent a decrease in toughness, it is necessary that the content of these elements is in the range specified above and that the above formula (i) is satisfied.

γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5(Cr+Si)−12Mo−23V−49Ti−52Al−47Nb+189 ・・・(ii)
40≦γp<80 ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
上述のように、(ii)式で示されるγpはオーステナイトの安定度を評価する指標となる。γpの値を適切な範囲に制御することによって、使用時の靱性を確保するとともに、高温での過度なオーステナイト生成による耐酸化性劣化および熱変形を防止することができるため、耐熱がじり性を向上させることが可能になる。
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5 (Cr + Si) -12Mo-23V-49Ti-52Al-47Nb + 189 (ii)
40 ≦ γp <80 (iii)
However, each element symbol in a formula represents content (mass%) of each element contained in steel materials, and is set to zero when not contained.
As described above, γp represented by the formula (ii) is an index for evaluating the stability of austenite. By controlling the value of γp to an appropriate range, it is possible to ensure toughness during use and prevent deterioration of oxidation resistance and thermal deformation due to excessive austenite formation at high temperatures. It becomes possible to improve.

そのため、(ii)式中の各元素の含有量が上記で規定される範囲となるとともに、上記(iii)式を満足する必要がある。γpの値は50以上であるのが好ましく、65以下であるのが好ましい。   Therefore, it is necessary that the content of each element in the formula (ii) is in the range specified above, and that the formula (iii) is satisfied. The value of γp is preferably 50 or more, and preferably 65 or less.

上記(iii)式を満足することによって、例えば850℃程度の高温加熱時には、金属組織中に体積率で1〜30%の量のオーステナイト相が形成する。そして、適量のオーステナイト層が形成することによって、フェライト相の粗大化を回避することができる。その結果、冷却後にはマルテンサイト相が得られ、強度および靱性を確保できる。   By satisfying the above formula (iii), an austenite phase in an amount of 1 to 30% by volume is formed in the metal structure when heated at a high temperature of about 850 ° C., for example. And the coarsening of a ferrite phase can be avoided by forming an appropriate amount of austenite layer. As a result, a martensite phase is obtained after cooling, and strength and toughness can be ensured.

γpが40未満では、高温加熱時に十分なオーステナイト相を形成できないのでフェライト相が粗大化する。そして、冷却後にマルテンサイト相が確保できなくなるため、強度および靱性が低下する。また、γpが80以上になるとマルテンサイト相が過剰に得られ、靱性が大幅に低下する。したがって、本発明に係る線状鋼材は、850℃程度の高温環境下にさらされた後の状態において、金属組織中のマルテンサイト量が、体積率で1〜30%となる。より優れた強度および靱性を確保するためには、上記のマルテンサイト量は、10〜20%となるのが好ましい。   If γp is less than 40, a sufficient austenite phase cannot be formed during high-temperature heating, so the ferrite phase becomes coarse. And since a martensite phase cannot be secured after cooling, strength and toughness are lowered. On the other hand, when γp is 80 or more, an excessive martensite phase is obtained, and the toughness is greatly reduced. Therefore, in the linear steel material according to the present invention, the amount of martensite in the metal structure becomes 1 to 30% by volume after being exposed to a high temperature environment of about 850 ° C. In order to ensure better strength and toughness, the martensite content is preferably 10 to 20%.

2.ラーフェス相の析出量
上述のように、本発明においては、粒界腐食を防ぐために、必要に応じてNbを含有させる。それに伴いNbおよびFeを含む析出物であるラーフェス相が析出する。ラーフェス相の析出を抑制すれば、靱性がさらに向上する。ラーフェス相の析出量の評価に関しては、以下に示す方法により行うことができる。
2. As described above, in the present invention, Nb is contained as necessary in order to prevent intergranular corrosion. Along with this, the Lafes phase, which is a precipitate containing Nb and Fe, is precipitated. If the precipitation of the Lafes phase is suppressed, the toughness is further improved. Regarding the evaluation of the amount of precipitation of the Rafes phase, it can be carried out by the following method.

鋼線を粒度#500の研磨材を用いて研磨仕上げし、その試料を陽極として、10%AA系電解液(10%アセチルアセトン−1%テトラメチル−メタノール)を用いて溶解する。その後、電解液をろ紙等により濾過することによって得られる抽出残渣を0.5%臭素−メタノールを用いて溶解した後、原子吸光法等の化学分析によって、抽出残渣中のFe量を測定する。靱性のさらなる向上効果を得たい場合には、抽出残渣中のFe量を0.2%以下とするのが好ましい。   The steel wire is polished and finished using an abrasive of grain size # 500, and the sample is used as an anode and dissolved using a 10% AA-based electrolytic solution (10% acetylacetone-1% tetramethyl-methanol). Thereafter, the extraction residue obtained by filtering the electrolytic solution with a filter paper or the like is dissolved using 0.5% bromine-methanol, and then the amount of Fe in the extraction residue is measured by chemical analysis such as atomic absorption method. In order to obtain a further improvement effect of toughness, the amount of Fe in the extraction residue is preferably 0.2% or less.

3.寸法
本発明に係る締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材の寸法については特に制限はない。しかしながら、靱性および耐熱がじり性に優れる高温環境の締結部で使用される線状鋼材としては、線状鋼材の直径は8mm以上であることが好ましく、10〜20mmであることがより好ましい。
3. Dimensions There are no particular restrictions on the dimensions of the ferritic stainless steel wire for fastening parts according to the present invention. However, as a linear steel material used in a fastening portion in a high-temperature environment that has excellent toughness and heat resistance, the diameter of the linear steel material is preferably 8 mm or more, and more preferably 10 to 20 mm.

4.製造方法
本発明に係る締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材の製造方法については、特に制限は設けず、一般的な工程によって製造することができる。例えば、鋳造工程、熱間線材圧延工程、焼鈍工程および酸洗工程を経て線状鋼材を製造することができる。
4). Manufacturing Method The manufacturing method of the ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts according to the present invention is not particularly limited and can be manufactured by a general process. For example, a linear steel material can be manufactured through a casting process, a hot wire rolling process, an annealing process, and a pickling process.

なお、靱性の向上を目的として、ラーフェス相の析出を抑制するためには、上記の焼鈍工程において冷却速度を制御することが好ましい。焼鈍工程において保定後の冷却速度が50℃/h未満ではラーフェス相が相当量析出し、靱性の向上に寄与しない場合がある。そのため、焼鈍工程における保定後の冷却速度は、50℃/h以上とすることが好ましい。   For the purpose of improving toughness, it is preferable to control the cooling rate in the annealing step in order to suppress the precipitation of the Lafes phase. In the annealing process, if the cooling rate after holding is less than 50 ° C./h, a considerable amount of the Raffes phase is precipitated, which may not contribute to the improvement of toughness. Therefore, the cooling rate after holding in the annealing step is preferably 50 ° C./h or more.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表1〜4に示す化学組成を有する鋼を100kgの真空溶解炉において溶解し、直径180mmの鋳片に鋳造した。その鋳片を直径15mmまで熱間線材圧延を行った。この際の熱間圧延終了温度は1000℃であった。それに続いて、800℃で2h加熱するバッチ焼鈍を施した。その後、酸洗を行い、線材とした(線材No.1〜88)。   Steels having the chemical compositions shown in Tables 1 to 4 were melted in a 100 kg vacuum melting furnace and cast into slabs having a diameter of 180 mm. The slab was subjected to hot wire rolling to a diameter of 15 mm. The hot rolling end temperature at this time was 1000 ° C. Subsequently, batch annealing was performed by heating at 800 ° C. for 2 hours. Thereafter, pickling was performed to obtain a wire (wire No. 1 to 88).

Figure 2017066431
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さらに線材よりJIS規格に準拠した長さ55mm、1辺が10mmの正方形断面を持つ、Vノッチ試験片を用い、室温で衝撃試験を行った。本発明においては、衝撃値が100J/cm以上のものを優(◎)、50J/cm以上のものを良(○)、50J/cm未満のものを不可(×)として評価した。 Furthermore, an impact test was performed at room temperature using a V-notch test piece having a square cross section of 55 mm in length and 10 mm on one side in accordance with the JIS standard from the wire. In the present invention, impact value 100 J / cm 2 or more of the Yu (◎), 50J / cm 2 or more the good ones (○), was evaluated of less than 50 J / cm 2 as impossible (×).

また、上記の線材よりサンプルを切り出し、冷間加工後に雌ねじ加工を施して、ボス形状とし、サンプル雌ねじ部に雄ねじを取り付け、大気中で850℃において6h保持した。その後、雄ねじを取り外しの際に焼付きの有無を調査し、加えてマルテンサイト量、酸化増量についても調査した。   Further, a sample was cut out from the above-mentioned wire rod, subjected to internal thread processing after cold processing to form a boss shape, an external thread was attached to the internal female thread portion, and held in the atmosphere at 850 ° C. for 6 hours. Thereafter, the presence or absence of seizure was investigated when the male screw was removed, and the amount of martensite and the amount of increase in oxidation were also investigated.

酸化増量は試験前後のサンプルの重量を測定することによって求めた。試験で生成した酸化スケールによる酸化増量が5mg/cm以下のものを良(○)、5mg/cmを超えるものを不可(×)とした。 The increase in oxidation was determined by measuring the weight of the sample before and after the test. Those having an oxidation increase of 5 mg / cm 2 or less by the oxide scale generated in the test were evaluated as good (◯), and those exceeding 5 mg / cm 2 were determined as unacceptable (x).

焼付きの有無については、試験後の雄ねじ取りはずしに際し、取り外せたものを良(○)、異常酸化を生じ、がじり付いて取り外せなかったものを不可(×)とした。   As for the presence or absence of seizure, when the male screw was removed after the test, the one that was removed was judged as good (O), and the one that caused abnormal oxidation and could not be removed due to galling was judged as unsatisfactory (x).

マルテンサイト量については、光学顕微鏡を用いた画像解析を測定倍率50倍、10視野で行い、それぞれの視野においてマルテンサイトの面積率を求め、10視野の平均値を算出した。そして、上記のマルテンサイトの平均面積率をマルテンサイト量とした。なお、ミクロ組織から求めた面積率は、体積率と同じである。   For the amount of martensite, image analysis using an optical microscope was performed at a measurement magnification of 50 times and 10 fields of view, and the area ratio of martensite was obtained in each field of view, and the average value of 10 fields of view was calculated. And the average area ratio of said martensite was made into the amount of martensite. Note that the area ratio obtained from the microstructure is the same as the volume ratio.

以上の結果を、表5および6にまとめて示す。   The above results are summarized in Tables 5 and 6.

Figure 2017066431
Figure 2017066431

Figure 2017066431
Figure 2017066431

表1〜6から分かるように、化学組成が本発明の規定を満足する本発明例である試験No.1〜52は、いずれも靱性の劣化もなく、耐酸化性にも優れ、焼付きもなく良好であった。   As can be seen from Tables 1-6, Test No. which is an example of the present invention whose chemical composition satisfies the provisions of the present invention. Nos. 1 to 52 were all good without deterioration of toughness, excellent oxidation resistance, and without seizure.

一方、化学組成が本発明の規定から外れる比較例である試験No.53〜88は、耐酸化性、靱性および耐熱がじり性の少なくともいずれかが劣っていた。   On the other hand, test no. 53-88 was inferior in at least any of oxidation resistance, toughness, and heat resistance.

次に、化学組成が本発明の規定を満足する線材No.2を用いて、焼鈍温度および冷却速度を変化させ、靱性に及ぼすラーフェス相の影響を評価した。具体的には前記の線材を用いて、焼鈍温度を800℃および900℃のいずれかとし、さらにその温度からの冷却速度を水冷、100℃/h、60℃/h、20℃/h、10℃/hのいずれかとして冷却した。なお、水冷以外の条件での冷却を行った試料は、600℃で脱炉した。   Next, a wire No. whose chemical composition satisfies the provisions of the present invention. 2 was used to change the annealing temperature and the cooling rate, and to evaluate the influence of the Raffes phase on toughness. Specifically, using the wire, the annealing temperature is either 800 ° C. or 900 ° C., and the cooling rate from that temperature is water cooling, 100 ° C./h, 60 ° C./h, 20 ° C./h, 10 Cooled as either ° C / h. In addition, the sample which cooled on conditions other than water cooling was de-furnaceed at 600 degreeC.

その後、各試料について、粒度#500の研磨材を用いて研磨仕上げし、その試料を陽極として、10%AA系電解液(10%アセチルアセトン−1%テトラメチル−メタノール)を用い、−100mV vs SCEで約1200クーロン/cmの電流を流して、約0.5g溶解した。そして、電解液をメッシュサイズが0.2μmサイズのポリカーボネイトのろ紙を用いて濾過して、抽出残渣を得た。得られた抽出残渣を0.5%臭素−メタノールを用いて溶解した後、原子吸光法による化学分析によって、抽出残渣中のFe量を測定した。 Thereafter, each sample was polished and finished using an abrasive having a particle size of # 500, and the sample was used as an anode, and a 10% AA-based electrolyte (10% acetylacetone-1% tetramethyl-methanol) was used, and -100 mV vs SCE. Then, an electric current of about 1200 coulomb / cm 2 was applied to dissolve about 0.5 g. Then, the electrolytic solution was filtered using a polycarbonate filter paper having a mesh size of 0.2 μm to obtain an extraction residue. After the obtained extraction residue was dissolved using 0.5% bromine-methanol, the amount of Fe in the extraction residue was measured by chemical analysis by atomic absorption method.

そして、各試料について、実施例1と同様に衝撃試験を行い、衝撃値が100J/cm以上のものを優(◎)、50J/cm以上のものを良(○)として評価した。その結果を表7に示す。 Then, for each sample, subjected to an impact test in the same manner as in Example 1, impact value 100 J / cm 2 or more of the Yu (◎), was evaluated as 50 J / cm 2 or more the good ones (○). The results are shown in Table 7.

Figure 2017066431
Figure 2017066431

表7から分かるように、焼鈍後の冷却速度が50℃/h以上である、試料No.89〜91および94〜96については、Fe抽出残渣量が0.20%以下であり、靱性がさらに向上した。一方、焼鈍後の冷却速度が50℃/h未満である、試料No.92、93、97および98については、Fe抽出残渣量が0.20%を超え、その結果、靱性向上は認められなかった。   As can be seen from Table 7, the cooling rate after annealing was 50 ° C./h or more. For 89 to 91 and 94 to 96, the amount of Fe extraction residue was 0.20% or less, and the toughness was further improved. On the other hand, Sample No. whose cooling rate after annealing is less than 50 ° C./h. For 92, 93, 97 and 98, the Fe extraction residue amount exceeded 0.20%, and as a result, no improvement in toughness was observed.

本発明によれば、Cr含有量を比較的に低めに抑えたフェライト系ステンレス鋼においても十分な耐食性を有し、かつ、耐熱がじり性および靱性に優れる締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材を得ることができる。本発明に係る線状鋼材は、高温での使用時に低熱膨張であり、かつ、高い耐酸化性を有するため、高温使用時の焼付きを防止することが可能となる。そのため、高温環境で使用される部材の材料として好適に用いることができる。   According to the present invention, a ferritic stainless steel wire for fastening parts that has sufficient corrosion resistance and is excellent in heat resistance and toughness even in ferritic stainless steel with a relatively low Cr content. Can be obtained. The linear steel material according to the present invention has low thermal expansion when used at high temperatures and has high oxidation resistance, and therefore can prevent seizure during use at high temperatures. Therefore, it can be suitably used as a material for a member used in a high temperature environment.

Claims (3)

化学組成が、質量%で、
C:0.02%以下、
Si:2.0%以下、
Mn:1.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.005%以下、
Cr:10.0〜13.0%、
Ni:0.01〜1.0%、
Mo:0.01〜2.0%、
Cu:0.01〜2.0%、
Al:0.3%以下、
Ti:0.05%未満、
O:0.010%以下、
N:0.02%以下、
V:0〜0.5%、
Nb:0〜1.0%、
B:0〜0.010%、
Zr:0〜1.0%、
Ca:0〜0.02%、
Sn:0〜0.5%、
Mg:0〜0.1%、
Ga:0〜0.05%、
Sb:0〜0.5%、
W:0〜0.5%、
Ta:0〜0.5%、
Co:0〜0.5%、
REM:0〜0.1%、
残部:Feおよび不可避的不純物であり、
下記(i)式を満たし、かつ、下記(ii)式で表されるγpの値が下記(iii)式を満足する、締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材。
0.5Ni+0.5Cu−4Ti−4O≧0 ・・・(i)
γp=420C+470N+23Ni+9Cu+7Mn−11.5(Cr+Si)−12Mo−23V−49Ti−52Al−47Nb+189 ・・・(ii)
40≦γp<80 ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合はゼロとする。
Chemical composition is mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 2.0% or less,
Mn: 1.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.005% or less,
Cr: 10.0-13.0%,
Ni: 0.01 to 1.0%,
Mo: 0.01 to 2.0%,
Cu: 0.01 to 2.0%,
Al: 0.3% or less,
Ti: less than 0.05%,
O: 0.010% or less,
N: 0.02% or less,
V: 0 to 0.5%
Nb: 0 to 1.0%,
B: 0 to 0.010%,
Zr: 0 to 1.0%,
Ca: 0 to 0.02%,
Sn: 0 to 0.5%,
Mg: 0 to 0.1%,
Ga: 0 to 0.05%,
Sb: 0 to 0.5%,
W: 0 to 0.5%
Ta: 0 to 0.5%
Co: 0 to 0.5%,
REM: 0-0.1%
The remainder: Fe and inevitable impurities
A ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts that satisfies the following formula (i) and the value of γp represented by the following formula (ii) satisfies the following formula (iii).
0.5Ni + 0.5Cu-4Ti-4O ≧ 0 (i)
γp = 420C + 470N + 23Ni + 9Cu + 7Mn-11.5 (Cr + Si) -12Mo-23V-49Ti-52Al-47Nb + 189 (ii)
40 ≦ γp <80 (iii)
However, each element symbol in a formula represents content (mass%) of each element contained in steel materials, and is set to zero when not contained.
電解抽出によって得られる抽出残渣中のFe量が0.20%以下である、請求項1に記載の締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材。   The ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts according to claim 1, wherein the amount of Fe in the extraction residue obtained by electrolytic extraction is 0.20% or less. 前記化学組成が、質量%で、
V:0.01〜0.5%、
Nb:0.05〜1.0%、
B:0.0005〜0.010%、
Zr:0.05〜1.0%、
Ca:0.0005〜0.02%、
Sn:0.001〜0.5%、
Mg:0.0005〜0.1%、
Ga:0.0005〜0.05%、
Sb:0.001〜0.5%、
W:0.01〜0.5%、
Ta:0.01〜0.5%、
Co:0.01〜0.5%および
REM:0.001〜0.1%、
から選択される1種以上を含有する、請求項1または請求項2に記載の締結部品用フェライト系ステンレス線状鋼材。
The chemical composition is mass%,
V: 0.01-0.5%
Nb: 0.05-1.0%
B: 0.0005 to 0.010%,
Zr: 0.05 to 1.0%,
Ca: 0.0005 to 0.02%,
Sn: 0.001 to 0.5%,
Mg: 0.0005 to 0.1%,
Ga: 0.0005 to 0.05%,
Sb: 0.001 to 0.5%,
W: 0.01-0.5%
Ta: 0.01 to 0.5%
Co: 0.01-0.5% and REM: 0.001-0.1%,
The ferritic stainless steel linear steel material for fastening parts according to claim 1 or 2, comprising at least one selected from the group consisting of:
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