JP2021507103A - オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

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Abstract

【課題】強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼を提供する。【解決手段】本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．０７〜０．２％、Ｎ：０．１５〜０．４％、Ｓｉ：０．８〜２％、Ｍｎ：１６〜２２％、Ｓ：０．０１％以下（０は除く）、Ｃｒ：１２．５〜２０％、Ｃｕ：１〜３％、残部Ｆｅおよびその他不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とする。（１）Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋１．０５Ｍｎ＋０．３５Ｓｉ＋１２．６Ｃ＋３３．６Ｎ≧４０（ここで、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎは、各元素の重量％である。）【選択図】図１

Description

本発明は、非磁性オーステナイト系ステンレス鋼に係り、より詳しくは、非磁性特性と共に、強度および表面伝導性が要求される環境にも適用可能な強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼に関する。
最近の多様な分野の産業発展に伴い、電子部品用素材は、高強度と非磁性特性あるいは高強度と非磁性特性以外に表面伝導性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が要求されている。一般的に、電子部品用素材は、高価なＮｉを多量に含有するため、原料費が高騰する問題がある。
ＳＴＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、良好な耐食性を有し、焼なまし熱処理により非磁性のオーステナイト組織を構成して、非磁性鋼として各種機器および装置に使用されている。しかしながら、用途に応じた加工を実施する場合があり、ＳＴＳ３０４鋼にディップドローイング加工およびプレス加工を適用する場合、塑性誘起マルテンサイト組織への相変態に起因して非磁性特性を維持しにくいと共に、遅延クラックが発生する虞がある。
したがって、これを補完するために、Ｎｉ含量を低減しながらも、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼と同等以上の強度および表面伝導性を確保することができる新しい鋼種の開発が必要となっている。
本発明の目的とするところは、上記の問題点を解決するため、Ｎｉ添加なしに構成元素を制御して塑性誘起マルテンサイトを抑制し、凝固時にδ−フェライト含量を制御して、強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼を提供することにある。
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．０７〜０．２％、Ｎ：０．１５〜０．４％、Ｓｉ：０．８〜２％、Ｍｎ：１６〜２２％、Ｓ：０．０１％以下（０を除く）、Ｃｒ：１２．５〜２０％、Ｃｕ：１〜３％、残部Ｆｅおよびその他不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
（１）Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋１．０５Ｍｎ＋０．３５Ｓｉ＋１２．６Ｃ＋３３．６Ｎ≧４０
ここで、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎは、各元素の重量％である。
前記オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式（２）で表される降伏強度が４５０ＭＰａ以上であることがよい。
（２）降伏強度（ＭＰａ）＝１８５＋１９７７Ｃ＋６０５Ｎ＋３．６５Ｃｕ−３．６３Ｍｎ
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｃｕ、Ｍｎは、各元素の重量％である。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、７０％冷間加工後に測定されたフェライト含量が０．１％以下であることが好ましい。
前記オーステナイト系ステンレス鋼は、７０％冷間加工でも透磁率が１．００５以下であることができる。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式（３）で表される積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ）が４１ｍＪ／ｍ２以上であることがよい。
（３）ＳＦＥ（ｍＪ／ｍ２）＝２５．７＋１．５９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−０．８５Ｃｒ＋０．００１Ｃｒ２＋３８．２Ｎ０．５−２．８Ｓｉ−１．３４Ｍｎ＋０．０６Ｍｎ２
ここで、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎは、各元素の重量％である。
前記オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間圧延材の硬度（Ｈｖ）値が２１５以上であることができる。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、不動態被膜２ｎｍ以内領域内Ｃｕ＋Ｍｎ含量が０．２％以上であることが好ましい。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、表面抵抗が１０ｍΩｃｍ２未満であることがよい。
本発明によれば、Ｎｉ添加なしに含量元素を制御して塑性誘起マルテンサイトを抑制し、凝固時にδ−フェライト含量を制御することにより、強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
また、本発明の強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼は、各種機器または装置に使用される非磁性部品用に多様な適用が可能である。
さらに、δ−フェライトによる磁性を除去するために、長時間素材を熱処理する追加工程を必要としないので、製造工程が簡単な非磁性オーステナイト系ステンレス鋼の製造が可能である。
Ｎｉ当量と透磁率の相関関係を示すグラフである。 Ｎｉ当量と降伏強度の予測式との相関関係を示すグラフである。
本発明の一実施例による強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．０７〜０．２％、Ｎ：０．１５〜０．４％、Ｓｉ：０．８〜２％、Ｍｎ：１６〜２２％、Ｓ：０．０１％以下（０は除く）、Ｃｒ：１２．５〜２０％、Ｃｕ：１〜３％、残部Ｆｅおよびその他不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
（１）Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋１．０５Ｍｎ＋０．３５Ｓｉ＋１２．６Ｃ＋３３．６Ｎ≧４０
ここで、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎは、各元素の重量％である。
以下では、本発明の実施例を添付の図面を基にして詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の思想を十分に伝達するために提示するものである。本発明は、ここで提示した実施例に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。図面は、本発明を明確にするために説明と関係ない部分を省略し、理解を助けるために構成要素のサイズを多少誇張して表現することができる。
明細書全体で、任意の部分が或る構成要素を「含む」というとき、これは、特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
単数の表現は、文脈上明白に例外がない限り、複数の表現を含む。
以下では、鋼の微細組織内に存在するδ−フェライト含量を制御して、δ−フェライトを分解するための追加工程を必要としないので、通常の工程で製造しても、非磁性特性を確保することができると共に、通常使用されるＳＴＳ３０４系ステンレス鋼に比べ向上した強度および表面伝導性を有する非磁性オーステナイト系ステンレス鋼について説明する。
具体的に、本発明は、熱処理追加工程を経なくても、高価なＮｉ添加なしに、合金元素成分系の制御だけで優れた非磁性特性を示すオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
本発明の一態様によるオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．０７〜０．２％、Ｎ：０．１５〜０．４％、Ｓｉ：０．８〜２％、Ｍｎ：１６〜２２％、Ｓ：０．０１％以下（０は除く）、Ｃｒ：１２．５〜２０％、Ｃｕ：１〜３％、残部Ｆｅおよびその他不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たす。
（１）０．６５Ｃｒ＋１．０５Ｍｎ＋０．３５Ｓｉ＋１２．６Ｃ＋３３．６Ｎ≧４０
ここで、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎは、各元素の重量％である。
以下、本発明の実施例における合金成分含量の数値限定理由について説明する。以下では、特別な言及がない限り、単位は、重量％である。
Ｃの含量は、０．０７〜０．２％である。
炭素（Ｃ）は、強力なオーステナイト相安定化元素であり、固溶強化による材料強度の増加のために０．０７％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、耐食性に有効なＣｒのような炭化物形成元素と容易に結合して、結晶粒界の周囲のＣｒ含量を低減して耐食性を低下させるため、その上限を０．２％に限定する。
Ｎの含量は、０．１５〜０．４％である。
窒素（Ｎ）は、強力なオーステナイト相安定化元素であり、Ｎｉを添加しない鋼では必須に添加される元素であって、本発明では、０．１５％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、窒化物析出および窒素ポア（ｐｏｒｅ）による表面欠陥を発生させるため、その上限を０．４％に限定する。
Ｓｉの含量は、０．８〜２％である。
ケイ素（Ｓｉ）は、脱酸に有用な元素であり、Ｎｉを添加しない場合、耐食性の向上に寄与する効果があるので、０．８％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、衝撃靭性と関連した機械的特性を低下させるため、その上限を２％に限定する。
Ｍｎの含量は、１６〜２２％である。
マンガン（Ｍｎ）は、Ｎｉを添加しない場合、オーステナイト相の安定化に必須的に添加される重要な元素であって、１６％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、表面欠陥が発生するため、その上限を２２％に限定する。
Ｓの含量は、０．０１％以下である。
硫黄（Ｓ）は、ＭｎＳを形成し、このＭｎＳは、腐食の基点となって耐食性を減少させるので、０．０１％以下に制限する。
Ｃｒの含量は、１２．５〜２０％である。
クロム（Ｃｒ）は、ステンレス鋼の耐食性向上元素のうち最も多く含有されて基本となる元素であり、耐食性の発現のために１２．５％以上添加することが好ましい。しかしながら、Ｃｒは、フェライト安定化元素であって、Ｃｒ含量が高まれば、フェライト分率が増加してオーステナイト安定化を阻害するため、その上限を２０％に限定する。
Ｃｕの含量は、１〜３％である。
銅（Ｃｕ）は、Ｍｎのように本発明において必須に添加される元素であって、オーステナイト相の安定性を増加させ、耐食性を向上させることはもちろん、Ｍｎと共に添加されて、不動態被膜内固溶されて表面伝導性を増加することができるため、１％以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、成形性を低下させるため、その上限を３％に限定する。
ニッケル（Ｎｉ）は、微量添加時にかえって溶出および成形性が低下するため、本発明では、不純物として管理する。
本発明の残りの成分は、鉄（Ｆｅ）である。ただし、通常の製造過程では、原料または周囲環境から意図しない不純物が不可避に混入されることがあるので、これを排除することはできない。これらの不純物は、通常の製造過程の技術者であれば、誰でも知ることができるものであるため、そのすべての内容を特に本明細書で言及しない。
一般的に、電子部品用途に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼は、板材成形、ディップドローイングなどの工程が要求され、成形完成品では、変形量が約５０％以上である変形組織が形成され、このような変形部でも非磁性特性が維持されなければならない。
鋼の非磁性特性を用いた電子部品用素材において、正常な作動のためには、部品に適用された鋼の透磁率（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，μ）は１．００５以下でなければならない。これを満たすためには、鋼の凝固時に形成されるδ−フェライトの含量を制御しなければならない。
一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼の微細組織内に存在するδ−フェライトは、体心立方形構造（Ｂｏｄｙ Ｃｅｎｔｅｒｅｄ Ｃｕｂｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＢＣＣ）を有する組織の特性によって磁性を呈することになり、オーステナイトは、面心立方形構造（Ｆａｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｕｂｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＦＣＣ）を有し、磁性を呈しない。したがって、δ−フェライトの分率を制御して所望の大きさの磁性特性を得ることができ、非磁性鋼の場合には、δ−フェライトの分率を最大限低くするか、なくすことが必要である。
特にオーステナイト安定化元素を添加することによって、δ−フェライト分率を減少させることができるが、一般的に他の物性が低下することなくオーステナイトを安定化させるのに有用なＮｉ含量を制御して、δ−フェライトの形成を抑制する。
ただし、Ｎｉは、非常に高価な元素であるから、その使用範囲が制限される場合がある。このため、本発明者らは、Ｎｉ添加なしにＭｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎの含量を制御してオーステナイト系ステンレス鋼の非磁性特性を確保することを目的とした。非磁性特性は、オーステナイト安定化度を示すＮｉ当量（Ｎｉｅｑ）値で表現することができる。
Ｎｉ当量（Ｎｉｅｑ）は、与えられた組成成分系でδ−フェライトが形成されないようにする最小Ｎｉ含量を意味し、下記のように表現することができる。
Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋１．０５Ｍｎ＋０．３５Ｓｉ＋１２．６Ｃ＋３３．６Ｎ
ここで、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎは、各元素の重量％である。
本発明者らは、Ｎｉ当量値が４０以上である場合に、実際苛酷成形部を模写して７０％冷間加工後に測定されたフェライト含量が０．１％以下を満たす場合、透磁率が１．００５以下として示され、非磁性特性を満足することができることを発見した。
図１は、Ｎｉ当量と透磁率の相関関係を示すグラフである。図１に示したとおり、Ｎｉ当量値が４０以上の場合に、オーステナイト系ステンレス鋼の７０％冷間変形後に透磁率が１．００５以下を満たすことが分かる。
本発明の一実施例によれば、オーステナイト系ステンレス鋼の冷延焼なまし板は、下記式（２）で表される降伏強度が４５０Ｍｐａ以上および硬度（Ｈｖ）値が２１５以上を満たすことができる。
（２）降伏強度（Ｍｐａ）の予測式＝１８５＋１９７７Ｃ＋６０５Ｎ＋３．６５Ｃｕ−３．６３Ｍｎ
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｃｕ、Ｍｎは、各元素の重量％である。
電子部品用素材において、多様な加工環境に対する強度を確保する必要がある。本発明は、Ｎｉを添加せず、降伏強度の増大に効果的なＣ、ＮおよびＣｕの含量を制御してオーステナイト系ステンレス鋼の高強度化を実現ししたものである。
本発明者らは、式（２）で表現される、Ｃ、ＮおよびＣｕ含量を含む降伏強度の予測式が、鋼の強度をよく反映していることに気づき、式（２）の範囲が４５０以上である場合、目的とする強度を確保することができることを発見した。
図２は、Ｎｉ当量と降伏強度の予想式との相関関係を示すグラフである。
図２に示したとおり、Ｎｉ当量値が４０以上である場合に、オーステナイト系ステンレス鋼の冷延焼なまし板の降伏強度が４５０Ｍｐａ以上を満たすことが分かる。
本発明の一実施例によれば、オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式（３）で表される積層欠陥エネルギーが４１ｍＪ／ｍ２以上を満たすことができる。
（３）ＳＦＥ（ｍＪ／ｍ２）＝２５．７＋１．５９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−０．８５Ｃｒ＋０．００１Ｃｒ２＋３８．２Ｎ０．５−２．８Ｓｉ−１．３４Ｍｎ＋０．０６Ｍｎ２
ここで、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎは、各元素の重量％である。
高強度と共に、板材成形、ディップドローイングなどの工程容易性を考慮してオーステナイト系ステンレス鋼の軟性を確保する必要がある。
オーステナイト相の積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ，ｍＪ／ｍ２）は、オーステナイト相の変形機構を制御することが知られている。通常、オーステナイト相の積層欠陥エネルギーは、単相のオーステナイト系ステンレス鋼である場合、外部で付加した塑性変形エネルギーがオーステナイト相の変形に寄与する程度を示す。
一般的に、積層欠陥エネルギーが低いほどオーステナイト相でイプシロンマルテンサイト相の形成後に鋼の加工硬化に寄与する塑性誘起マルテンサイト相が形成される程度が増加する。
積層欠陥エネルギーが中間程度である場合、オーステナイト相で機械的双晶が形成される。中間程度の積層欠陥エネルギーである場合、これら双晶の交差点で塑性誘起マルテンサイト相が形成されて、加えられた塑性変形エネルギーが機械的に相変化を招いて、オーステナイト相からマルテンサイト相に変態を起こす。したがって、ステンレス鋼の場合、非常に広範囲な範囲で中間相（イプシロンマルテンサイト相または機械的双晶）の差異点だけを除いて、塑性誘起マルテンサイト相が形成されることが知られている。したがって、積層欠陥エネルギーが４１ｍＪ／ｍ２未満の場合は、オーステナイト相でイプシロンマルテンサイト相が形成された後、塑性誘起マルテンサイト相が形成されたり、オーステナイト相で機械的双晶が形成された後、塑性誘起マルテンサイト相が形成される。
しかしながら、積層欠陥エネルギーが４１ｍＪ／ｍ２以上である場合には、機械的双晶やイプシロンマルテンサイト相の形成なしに電位移動により変形が進行されるので、オーステナイト相からマルテンサイト相への変態が抑制されることが知られている。
本発明者らは、式（３）で表されるオーステナイト相の積層欠陥エネルギーが４１ｍＪ／ｍ２以上である場合は、透過電子顕微鏡を用いて調査した結果、塑性変形後にマルテンサイト相の形成が観察されないことを確認することができた。
本発明の一実施例によれば、オーステナイト系ステンレス鋼は、表層から２ｎｍ以内領域で、Ｃｕ＋Ｍｎ含量が０．２％以上であることがよい。
電子部品用途に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼で表面伝導性は、重要な因子である。本発明では、ＣｕとＭｎの含量を制御して、不動態被膜の厚さ２ｎｍ以内領域内でＣｕ＋Ｍｎ含量が０．２％以上であるとき、表面抵抗が１０ｍΩｃｍ２以下であることを確認することができた。これは、ＣｕとＭｎがＣｒ酸化物層から構成される不動態被膜に一部置換固溶されることによって、電子移動度が増加して表面伝導性が増加するものと考えられた。
以下、本発明の好ましい実施例を通じてさらに詳細に説明する。
実施例
表１のとおり鋼の各成分の含量を変更して５０ｋｇインゴット（Ｉｎｇｏｔ）キャスティングを通じてステンレス鋼材を生産した。インゴットを１２５０℃で３時間加熱後、熱間圧延を実施して、厚さ４ｍｍの熱延材を生産した。熱延材は、冷間圧延を実施して最終厚さ２．５ｍｍに加工して、１１００℃で大気中に３０秒間焼なましを実施した後、酸洗した。
このような方法で製造された試験片に対して引張試験を通じて降伏強度（ＹＳ、Ｍｐａ）を測定して、降伏強度の予測式と比較した。また、ビッカース硬さ試験を通じて硬度（Ｈｖ）を測定した。
Figure 2021507103
表１に示した発明鋼および比較鋼を実験に使用した。
２．５ｍｍ冷間圧延が施された試験片は、実際電子部品素材の成形品内の非磁性、表面抵抗特性を模写するために、７０％冷間圧下率で冷間圧延して、厚さ０．７５ｍｍの冷間圧延板材を製造した。フェライトスコープ装備を活用して製造された冷間圧延板材のフェライト含量（％）を測定し、透磁率測定装備（ＦＥＲＲＯＭＡＳＴＥＲ）を活用して透磁率を測定した。
また、ＧＤＳ（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析装備を活用して冷間圧延板材の表層部から２ｎｍ地点での不動態被膜内のＭｎ＋Ｃｕ（重量％）を分析した。
表面抵抗は、金がメッキされたＣｕ−ｐｌａｔｅ（面積２ｃｍ２）を冷間圧延板材の上／下面に配置し、圧力を１０Ｎ／ｃｍ２印加してＤＣ４端子法で抵抗を測定して、表面抵抗値で示した。表面抵抗の測定基準は、１０ｍΩｃｍ２未満は良好、それ以上は不十分なものと評価した。
それぞれの成分でオーステナイト系ステンレス鋼の積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ）、フェライト含量、透磁率、降伏強度の予想値および実際値、硬度、表層部２ｎｍ地点のＭｎ＋Ｃｕ含量および表面抵抗の評価結果を下記表２に示した。
Figure 2021507103
図１は、Ｎｉ当量と透磁率の相関関係を示すグラフである。
図１および表２に示したとおり、実施例の場合、比較例と比較して式（１）で表されるＮｉｅｑ値が４０以上を満たし、透磁率は、１．００５以下として示されて、非磁性特性を満たすことを確認することができる。
図２は、Ｎｉ当量と降伏強度（ＭＰａ）の予測値との相関関係を示すグラフである。
図１および表２に示したとおり、実施例の場合、比較例と比較して式（１）で表されるＮｉｅｑ値が４０以上を満たし、降伏強度は４５０ＭＰａ以上、硬度は２１５Ｈｖ以上を満たすことを確認することができる。また、表２に示したとおり、発明鋼の場合、降伏強度の予測式と降伏強度の実測値間の差異が極微で、式（２）がオーステナイト系ステンレス鋼の強度をよく反映していることが分かる。
また、実施例の場合、比較例と比較して積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ）値が４１ｍＪ／ｍ２以上と示され、塑性変形後にマルテンサイト相の形成を抑制して軟性を確保することができると共に、表層から２ｎｍ以内領域でＣｕ＋Ｍｎ含量が０．２％以上であってＣｕおよびＭｎの濃縮が発生して、表面抵抗は１０ｍΩｃｍ２以下と測定された。すなわち、表面伝導性が向上することが確認された。
これに比べて、比較例１では、Ｎｉを８．１％含むが、Ｍｎ含量が１．５％と過度に低く、Ｎｉｅｑ値は、４０に達しなかった。具体的に、表１および表２に示したとおり、比較例１の場合、Ｎｉｅｑ値が２３．７４５であって、本発明の範囲を外れており、透磁率が５．２であって、磁性だけでなく、４５０ＭＰａ以上の高強度および目的とする表面伝導性も確保することができなかった。
表１および表２に示したとおり、比較例２の場合には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ含量が本発明の範囲を満たすが、Ｎｉｅｑ値が３８．４５であって、４０に達しておらず、透磁率が１．１であって、目的とする非磁性特性を確保することができずに、４５０ＭＰａ以上の高強度および目的とする表面伝導性を確保することができなかった。
表１および表２に示したとおり、比較例３の場合にもＮｉｅｑ値が３０．３８であって、４０に達せず、透磁率が２．５であって、目的とする非磁性特性を確保することができず、４５０ＭＰａ以上の高強度特性も確保することができなかった。
また、比較例３の場合には、Ｍｎと共に不動態被膜内に固溶されるべきＣｕが添加されず、表層から２ｎｍ以内領域でＣｕ＋Ｍｎ含量が０．０００１％であり、これに伴い、表面抵抗は、４５ｍΩｃｍ２と測定され、目的とする表面伝導性を確保することができなかった。
本発明の一実施例によるオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎｉの添加なしに含量元素を制御して、塑性誘起マルテンサイトを抑制し、凝固時にδ−フェライト含量を制御して強度、表面伝導性を高めながら、非磁性特性を確保することができる。
以上、本発明の例示的な実施例を説明したが、本発明は、これに限定されず、該当技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない範囲内で多様な変更および変形が可能であることを理解することができる。
本発明の実施例による表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼は、電子部品用素材に適用可能である。

Claims (8)

  1. 重量％で、Ｃ：０．０７〜０．２％、Ｎ：０．１５〜０．４％、Ｓｉ：０．８〜２％、Ｍｎ：１６〜２２％、Ｓ：０．０１％以下（０を除く）、Ｃｒ：１２．５〜２０％、Ｃｕ：１〜３％、残部Ｆｅおよびその他不可避の不純物からなり、下記式（１）を満たすことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
    （１）Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋１．０５Ｍｎ＋０．３５Ｓｉ＋１２．６Ｃ＋３３．６Ｎ≧４０
    ここで、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎは、各元素の重量％である。
  2. 下記式（２）で表される降伏強度が４５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
    （２）降伏強度（ＭＰａ）＝１８５＋１９７７Ｃ＋６０５Ｎ＋３．６５Ｃｕ−３．６３Ｍｎ
    ここで、Ｃ、Ｎ、Ｃｕ、Ｍｎは、各元素の重量％である。
  3. ７０％冷間加工後に測定されたフェライト含量が０．１％以下であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
  4. ７０％冷間加工でも透磁率が１．００５以下であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
  5. 下記式（３）で表される積層欠陥エネルギー（ＳＦＥ）が４１ｍＪ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
    （３）ＳＦＥ（ｍＪ／ｍ２）＝２５．７＋１．５９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−０．８５Ｃｒ＋０．００１Ｃｒ２＋３８．２Ｎ０．５−２．８Ｓｉ−１．３４Ｍｎ＋０．０６Ｍｎ２
    ここで、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎは、各元素の重量％である。
  6. 冷間圧延材の硬度（Ｈｖ）値が２１５以上であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
  7. 不動態被膜２ｎｍ以内領域内Ｃｕ＋Ｍｎ含量が０．２％以上であることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
  8. 表面抵抗が１０ｍΩｃｍ２未満であることを特徴とする請求項７に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105839022A (zh) * 2016-03-31 2016-08-10 宝钢不锈钢有限公司 一种高硬度无磁无镍不锈钢及其制造方法
JP2016183396A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 新日鐵住金ステンレス株式会社 極低透磁率ステンレス鋼線材、ならびに耐久性に優れる鋼線、異形線
CN106399854A (zh) * 2016-06-23 2017-02-15 宝山钢铁股份有限公司 抗应力腐蚀开裂优良的高锰非磁性钢板及其制造方法
JP2017061741A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド ニッケル非含有オーステナイトステンレス鋼
JP2017512906A (ja) * 2014-03-28 2017-05-25 オウトクンプ オサケイティオ ユルキネンＯｕｔｏｋｕｍｐｕ Ｏｙｊ オーステナイト系ステンレス鋼

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904401A (en) * 1974-03-21 1975-09-09 Carpenter Technology Corp Corrosion resistant austenitic stainless steel
JPS5891160A (ja) * 1981-11-24 1983-05-31 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続鋳造用非磁性鋼ロ−ル及びその製造方法
JPS6313692A (ja) * 1986-07-05 1988-01-20 Kobe Steel Ltd オ−ステナイト系ステンレス鋼溶接用ワイヤ
US4822556A (en) * 1987-02-26 1989-04-18 Baltimore Specialty Steels Corporation Austenitic stainless steel combining strength and resistance to intergranular corrosion
US5094812A (en) 1990-04-12 1992-03-10 Carpenter Technology Corporation Austenitic, non-magnetic, stainless steel alloy
JP3486936B2 (ja) * 1993-12-08 2004-01-13 セイコーエプソン株式会社 時計外装部品用材料および時計用外装部品
JPH09195007A (ja) * 1996-01-19 1997-07-29 Kawasaki Steel Corp 耐食性に優れたＣｒ−Ｍｎ−Ｎ系オーステナイトステンレス鋼
US5904812A (en) * 1997-06-16 1999-05-18 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Calendered and embossed tissue products
DE102006033973A1 (de) * 2006-07-20 2008-01-24 Technische Universität Bergakademie Freiberg Nichtrostender austenitischer Stahlguss und seine Verwendung
CN100554480C (zh) 2007-10-10 2009-10-28 江苏省方通新型不锈钢制品股份有限公司 铬锰铜钼系奥氏体耐蚀耐磨不锈钢
JP5444561B2 (ja) * 2009-02-27 2014-03-19 日本冶金工業株式会社 高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼と服飾用金属部品
CN101503751B (zh) * 2009-03-26 2010-06-16 张国宝 卡电水浴钢丝淬火热处理方法
CN103667947B (zh) * 2013-11-29 2016-03-30 江阴市恒润重工股份有限公司 无镍奥化体不锈钢的制造工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017512906A (ja) * 2014-03-28 2017-05-25 オウトクンプ オサケイティオ ユルキネンＯｕｔｏｋｕｍｐｕ Ｏｙｊ オーステナイト系ステンレス鋼
JP2016183396A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 新日鐵住金ステンレス株式会社 極低透磁率ステンレス鋼線材、ならびに耐久性に優れる鋼線、異形線
JP2017061741A (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド ニッケル非含有オーステナイトステンレス鋼
CN105839022A (zh) * 2016-03-31 2016-08-10 宝钢不锈钢有限公司 一种高硬度无磁无镍不锈钢及其制造方法
CN106399854A (zh) * 2016-06-23 2017-02-15 宝山钢铁股份有限公司 抗应力腐蚀开裂优良的高锰非磁性钢板及其制造方法

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