JP2021008647A - フェライト系快削ステンレス鋼及びその鋼材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
式1:MS=900([C]+[N])+170[Si]+450[P]+12[Cr]+30[Mo]+10[Al]
式2:FS=([Cr]+[Mo]+1.5[Si]+4[Al])/([Ni]+0.5[Mn]+30[C]+30[N])
ここで、式1はマトリクス強度を予測するための式であり固溶強化元素によるものである。また、式2は熱間鍛造温度域でのフェライト相の相安定性を予測するための式であり、分子がフェライト安定化元素、分母がオーステナイト安定化元素の寄与を示すものである。
このような快削ステンレス鋼や、これに類似するステンレス鋼を用いた評価試験について、図2〜図4を用いて説明する。
焼鈍材から、溶製後の鋼塊時に「middle部」に相当する箇所において、ビッカース硬さを測定した。測定は5点で行い、その平均値を記録し、図4に示した。
上記した熱間鍛造まま材からグリーブル試験片を採取して、高温での高速引張試験を行った。試験片の平行部はφ4.5mm×20mmL、つかみ部はM6×10mmLとした。試験片は、100秒で1100℃まで昇温して60秒保持後、それぞれ試験温度まで10℃/sで変化させて60秒保持し、50.8mm/sの速度で引っ張り、破断させた。試験温度は900℃から50℃刻みで1200℃までの7点とする。破断後、破断位置での絞り量を測定し、900〜1200℃での熱間加工性として、7点の試験温度の全てにおいて絞り量50%以上となった場合を良好と評価して「A」を、7点の試験温度のうちいずれかにおいて絞り量50%未満となった場合を不良と評価して「C」をそれぞれ記録し、図4に示した。
上記した熱間鍛造まま材より、15mm角×2mmTの板状試料を採取し、表面を鏡面研磨してエッチングし、25℃においてミクロ組織観察を行った。熱間で生じたオーステナイトは冷却によってマルテンサイトに変態するため、かかるミクロ組織観察においては、組織中にマルテンサイトが含まれるかを観察し、熱間でのオーステナイト発生の有無を調査した。組織中にマルテンサイトが含まれない場合に熱間でオーステナイトが生じていないと評価して「A」を、マルテンサイトが含まれる場合に熱間でオーステナイトが生じたものと評価して「C」をそれぞれ記録し、図4に示した。すなわち、鋼塊溶製後の製造工程で最も高温度となる熱間鍛造時にフェライト−オーステナイトの2相状態を生じると熱間加工性に悪影響を与えると評価しているのである。
冷間切断性については、DBTT(延性脆性遷移温度)で評価した。焼鈍材を用いた衝撃試験を行い、DBTTを求めた。シャルピー吸収エネルギーの温度依存データを取得し、脆性破面率50%となる温度をDBTTと規定した。DBTTが5℃以上のときを冷間切断性が良好なものと評価して「A」を、−20℃を超えて5℃未満のときを可と評価して「B」を、−20℃以下のときを不良と評価して「C」をそれぞれ記録し、図4に示した。
細径ドリルに対する被削性を評価するため、ドリル工具寿命及び切屑破砕性を評価した。詳細には、焼鈍材に対して、φ1mmのハイスドリルを用いて、送り0.03mm/rev、切削速度70m/minとし、潤滑剤を用いずに穿孔を行ってドリル工具寿命及び切屑破砕性を評価した。ドリルの折損なく4000mmを超えて穿孔の可能な場合を良好と評価して「A」を、2000〜4000mmの穿孔の可能な場合を可と評価して「B」を、2000mm未満の場合を不良と評価して「C」を記録し、それぞれ図4に示した。また、切屑破砕性は、切り屑を観察して80%以上の切り屑が1又は2カール以内で分断されていれば良好と評価して「A」を、3〜5カールで分断されていれば可と評価して「B」を、6カール以上連続していれば不良と評価して「C」をそれぞれ記録し、図4に示した。
Claims (5)
- フェライト系快削ステンレス鋼であって、
質量%で、
C:0.015%以下、
Si:0.02〜0.60%、
Mn:0.1〜2.0%、
P:0.050%を超え0.300%以下、
Cu:1.5%以下、
Ni:1.5%以下、
Cr:10.0〜25.0%、
Mo:2.0%以下、
Al:0.30〜2.00%、
O:0.0400%以下、
N:0.035%以下、
S:0.10〜0.45%を含むとともに、
更に、
Pb:0.03〜0.40%、
Bi:0.03〜0.40%、及び、
Te:0.01〜0.10%から選択される2種以上を含み、且つ、
元素Mの質量%を[M]とすると、
900([C]+[N])+170[Si]+450[P]+12[Cr]+30[Mo]+10[Al]≦340、及び、
([Cr]+[Mo]+1.5[Si]+4[Al])/([Ni]+0.5[Mn]+30[C]+30[N])≧7
を満たし、残部をFe及び不可避的不純物とする成分組成からなることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼。 - 前記成分組成は、
B:0.0001〜0.0080%、
Mg:0.0005〜0.0100%、及び、
Ca:0.0005〜0.0100%
から選択される1種又は2種以上を更に含むことを特徴とする請求項1記載のフェライト系快削ステンレス鋼。 - フェライト系快削ステンレス鋼材の製造方法であって、
質量%で、
C:0.015%以下、
Si:0.02〜0.60%、
Mn:0.1〜2.0%、
P:0.050%を超え0.300%以下、
Cu:1.5%以下、
Ni:1.5%以下、
Cr:10.0〜25.0%、
Mo:2.0%以下、
Al:0.30〜2.00%、
O:0.0400%以下、
N:0.035%以下、
S:0.10〜0.45%を含むとともに、
更に、
Pb:0.03〜0.40%、
Bi:0.03〜0.40%、及び、
Te:0.01〜0.10%から選択される2種以上を含み、且つ、
元素Mの質量%を[M]とすると、
900([C]+[N])+170[Si]+450[P]+12[Cr]+30[Mo]+10[Al]≦340、及び、
([Cr]+[Mo]+1.5[Si]+4[Al])/([Ni]+0.5[Mn]+30[C]+30[N])≧7
を満たし、残部をFe及び不可避的不純物とする成分組成からなるフェライト単相合金を鍛造し、900〜1200℃における絞り量が50パーセント以上とする鋼塊を得た上で、焼き鈍し熱処理を施されて供されることを特徴とするフェライト系快削ステンレス鋼材の製造方法。 - 前記成分組成は、
B:0.0001〜0.0080%、
Mg:0.0005〜0.0100%、及び、
Ca:0.0005〜0.0100%
から選択される1種又は2種以上を更に含むことを特徴とする請求項3記載のフェライト系快削ステンレス鋼材の製造方法。 - 前記焼き鈍し熱処理後の硬さが190HV以下であることを特徴とする請求項3又は4に記載のフェライト系快削ステンレス鋼材の製造方法。
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