JP2023150452A - Shearing work method and shearing workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェライト相およびオーステナイト相を含有する二相ステンレス鋼板を板厚方向にせん断加工するせん断加工方法などに関する。 The present invention relates to a shearing method for shearing a duplex stainless steel plate containing a ferrite phase and an austenite phase in the thickness direction.
薄板鉄鋼材料の部品には、プレスで成形されるもののほかに、せん断加工によって形成される部品が存在する。せん断加工では、せん断加工によって形成される切断面(破面)において、せん断面と破断面とが形成される。せん断面はパンチによって形成される比較的平滑な面であるが、破断面は大きな凹凸が形成される面である。破断面は、滑らかな面とするために研磨する必要がある。破断面の比率が高いほど研磨量が増加し歩留りが低下するため、破断面の割合が小さい、換言すればせん断面の割合が多い断加工方法が望まれている。 In addition to parts made of thin sheet steel materials that are formed by press, there are parts that are formed by shearing. In the shearing process, a sheared surface and a fractured surface are formed on the cut surface (fractured surface) formed by the shearing process. The sheared surface is a relatively smooth surface formed by punching, whereas the fractured surface is a surface with large irregularities. The fractured surface needs to be polished to make it smooth. Since the higher the ratio of fractured surfaces, the more the amount of polishing increases and the yield decreases, a cutting method with a smaller ratio of fractured surfaces, in other words, a higher ratio of sheared surfaces, is desired.
特許文献1には、破面におけるせん断面の割合を高くする技術として、精密せん断加工が記載されている。特許文献1に記載の技術では、パンチとダイとの間のクリアランスを極力小さくすることにより、破面におけるせん断面の割合を向上させている。
しかしながら、特許文献1の技術では、クリアランスを小さくしているため、金型に対する負荷が高く、特に二相ステンレス鋼などの高強度材をせん断加工する場合に金型の寿命が短くなってしまう。
However, in the technique of
本発明の一態様は、金型に対する負荷を低減しながら、切断面におけるせん断面の割合が高いせん断加工品を製造することができるせん断加工方法を実現することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to realize a shearing method that can produce a sheared product with a high proportion of sheared surfaces in the cut surface while reducing the load on the mold.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るせん断加工方法は、フェライト相およびオーステナイト相を含有する二相ステンレス鋼板を板厚方向にせん断加工するせん断加工方法であって、前記二相ステンレス鋼板を板厚方向に圧縮塑性変形させる圧縮塑性変形工程と、ダイおよびパンチを用いて前記二相ステンレス鋼板をプレスせん断加工するせん断工程と、を含む。 In order to solve the above problems, a shearing method according to one aspect of the present invention is a shearing method for shearing a duplex stainless steel sheet containing a ferrite phase and an austenite phase in the thickness direction, The process includes a compression plastic deformation step of compressively plastically deforming the duplex stainless steel plate in the thickness direction, and a shearing process of pressing and shearing the duplex stainless steel plate using a die and a punch.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るせん断加工品は、フェライト相およびオーステナイト相を含有する二相ステンレス鋼板から板厚方向のプレスせん断加工により作製されたせん断加工品であって、前記二相ステンレス鋼板の圧延方向に垂直な切断面において、せん断方向におけるオーステナイト相間の間隔が4.0μm未満であり、せん断面の面積率が60%以上である。 In order to solve the above problems, a sheared product according to one embodiment of the present invention is a sheared product manufactured by press shearing in the plate thickness direction from a duplex stainless steel plate containing a ferrite phase and an austenite phase. In a cut plane perpendicular to the rolling direction of the duplex stainless steel sheet, the interval between austenite phases in the shear direction is less than 4.0 μm, and the area ratio of the shear plane is 60% or more.
本発明の一態様によれば、金型に対する負荷を低減しながら、切断面におけるせん断面の割合が高いせん断加工品を製造することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to manufacture a sheared product having a high proportion of sheared surfaces in the cut surface while reducing the load on the mold.
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。本実施形態におけるせん断加工方法は、フェライト相およびオーステナイト相を含有する二相ステンレス鋼板を板厚方向にせん断加工するせん断加工方法である。本実施形態におけるせん断加工方法の加工対象となる二相ステンレス鋼板は、板厚方向においてフェライト相とオーステナイト相とが交互に層状に積層された構造となっている。まず、本実施形態におけるせん断加工方法において、せん断加工の対象となる二相ステンレス鋼板が有する成分組成の一例について説明する。本実施形態におけるせん断加工方法の加工対象となる二相ステンレス鋼板は、質量%で、C:0.08%以下、Si:2.00%以下、Mn:4.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Ni:1.50~8.00%、Cr:17.00~28.00%、Mo:5.00%以下、Cu:0.05~3.00%、および、N:0.080~0.320%、を含有し、残部がFeおよび不純物からなっていてもよい。これらの元素を含有させる意義および含有量について以下に詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail. The shearing method in this embodiment is a shearing method in which a duplex stainless steel plate containing a ferrite phase and an austenite phase is sheared in the thickness direction. The duplex stainless steel plate to be processed by the shearing method in this embodiment has a structure in which ferrite phases and austenite phases are alternately laminated in layers in the plate thickness direction. First, in the shearing method according to the present embodiment, an example of the composition of a duplex stainless steel plate to be sheared will be described. The duplex stainless steel plate to be processed by the shearing method in this embodiment has a mass percentage of C: 0.08% or less, Si: 2.00% or less, Mn: 4.00% or less, P: 0. 040% or less, S: 0.030% or less, Ni: 1.50-8.00%, Cr: 17.00-28.00%, Mo: 5.00% or less, Cu: 0.05-3. 00% and N: 0.080 to 0.320%, with the remainder consisting of Fe and impurities. The significance and content of these elements will be explained in detail below.
<C:0.08%以下>
C含有量が0.08%を超えると、Cr炭化物析出により耐食性が低下する。したがってC含有量は少ない方が望ましいが、0.08%以下までは許容できるため、これを上限とする。耐食性改善の観点から、好ましいC含有量の上限は0.030%であり、より好ましくは、0.025%である。C含有量の下限は特に限定しないが、コストの観点から0.001%であることが好ましく、より好ましくは0.007%である。
<C: 0.08% or less>
When the C content exceeds 0.08%, corrosion resistance decreases due to Cr carbide precipitation. Therefore, it is desirable that the C content be lower, but since a C content of 0.08% or less is permissible, this is set as the upper limit. From the viewpoint of improving corrosion resistance, the upper limit of the C content is preferably 0.030%, more preferably 0.025%. The lower limit of the C content is not particularly limited, but from the viewpoint of cost, it is preferably 0.001%, more preferably 0.007%.
<Si:2.00%以下>
Siは、脱酸剤、脱硫剤として作用する。Si含有量が2.00%を超えて含有されると靭性が低下するので、Si含有量は2.00%以下とする。Si含有量の上限は、好ましくは、0.65%である。Siが脱酸剤、脱硫剤として十分に作用するには、Si含有量の下限は0.05%であることが好ましい。Si含有量のより好ましい下限は、0.30%である。
<Si: 2.00% or less>
Si acts as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent. If the Si content exceeds 2.00%, the toughness will decrease, so the Si content should be 2.00% or less. The upper limit of the Si content is preferably 0.65%. In order for Si to sufficiently act as a deoxidizing agent and a desulfurizing agent, the lower limit of the Si content is preferably 0.05%. A more preferable lower limit of the Si content is 0.30%.
<Mn:4.00%以下>
Mnは、比較的安価な元素でありながら、ステンレス鋼板中のオーステナイト相の量を増加させ、さらに窒素の固溶度を上げることで、Cr窒化物の析出を抑制する効果がある。一方で、過剰に含有すると耐食性劣化の原因となるため、上限を4.00%とする。Mn含有量の上限は、好ましくは、2.50%である。Mn含有量の下限は、好ましくは、0.85%であり、より好ましくは、2.00%である。
<Mn: 4.00% or less>
Although Mn is a relatively inexpensive element, it increases the amount of austenite phase in the stainless steel sheet and further increases the solid solubility of nitrogen, thereby having the effect of suppressing the precipitation of Cr nitrides. On the other hand, since excessive content causes deterioration of corrosion resistance, the upper limit is set to 4.00%. The upper limit of Mn content is preferably 2.50%. The lower limit of the Mn content is preferably 0.85%, more preferably 2.00%.
<P:0.040%以下>
Pは、ステンレス鋼板中に不可避的に含有される元素であるが、熱間加工性を劣化させるため、P含有量は0.040%以下とする。P含有量は、好ましくは、0.035%以下である。下限は特に限定しないが、コストの観点から0.005%以上とすることが好ましい。
<P: 0.040% or less>
P is an element that is unavoidably contained in stainless steel sheets, but since it degrades hot workability, the P content is set to 0.040% or less. The P content is preferably 0.035% or less. Although the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.005% or more from the viewpoint of cost.
<S:0.030%以下>
SはPと同様にステンレス鋼板中に不可避的に含有される元素であるが、熱間加工性、靭性、耐食性を劣化させるため、S含有量の上限は0.030%とする。S含有量の上限は、好ましくは0.020%である。S含有量の下限は特に限定しないが、コストの観点から0.0001%とすることが好ましい。より好ましいS量の下限は0.0005%である。
<S: 0.030% or less>
S, like P, is an element that is unavoidably contained in stainless steel sheets, but since it deteriorates hot workability, toughness, and corrosion resistance, the upper limit of the S content is set to 0.030%. The upper limit of the S content is preferably 0.020%. Although the lower limit of the S content is not particularly limited, it is preferably 0.0001% from the viewpoint of cost. A more preferable lower limit of the amount of S is 0.0005%.
<Ni:1.50~8.00%>
Niは、ステンレス鋼板の耐すきま腐食性を向上させる元素である。すきま腐食は、すきま内部のpHが低下し不働態皮膜が維持できなくなることにより発生する腐食である。Niは、低pH環境でのステンレス鋼板の溶解を抑制する。Ni含有量が過少の場合、耐すきま腐食性向上が得られない。このため、Ni含有量は、1.50%以上である。Ni含有量の下限は、好ましくは、2.00%である。一方で、Ni含有量が過剰であると、コストが大きくなるだけでなく、オーステナイト相過多となり熱間加工性が低下する。このため、Ni含有量は、8.00%以下である。Ni含有量の上限は、好ましくは、6.80%であり、より好ましくは、2.50%である。
<Ni: 1.50-8.00%>
Ni is an element that improves the crevice corrosion resistance of stainless steel sheets. Crevice corrosion is corrosion that occurs when the pH inside the crevice decreases and a passive film cannot be maintained. Ni suppresses the dissolution of stainless steel sheets in a low pH environment. If the Ni content is too low, no improvement in crevice corrosion resistance can be obtained. Therefore, the Ni content is 1.50% or more. The lower limit of Ni content is preferably 2.00%. On the other hand, if the Ni content is excessive, not only will the cost increase, but also the austenite phase will be excessive and hot workability will deteriorate. Therefore, the Ni content is 8.00% or less. The upper limit of the Ni content is preferably 6.80%, more preferably 2.50%.
<Cr:17.00~28.00%>
Crはステンレス鋼板の耐食性を向上させる元素である。耐食性の観点から、Cr含有量は17.00%以上である。Cr含有量は、好ましくは、20.00%である。一方、Crはフェライト相を増加させる元素であり、ステンレス鋼板がCrを過剰に含有するとフェライト相が過多となり、靭性が劣化する。このためCr含有量の上限は28.00%とする。Cr含有量の上限は、好ましくは、24.50%であり、より好ましくは、22.00%である。
<Cr: 17.00-28.00%>
Cr is an element that improves the corrosion resistance of stainless steel sheets. From the viewpoint of corrosion resistance, the Cr content is 17.00% or more. The Cr content is preferably 20.00%. On the other hand, Cr is an element that increases the ferrite phase, and when a stainless steel sheet contains too much Cr, the ferrite phase becomes excessive and the toughness deteriorates. Therefore, the upper limit of the Cr content is set to 28.00%. The upper limit of the Cr content is preferably 24.50%, more preferably 22.00%.
<Mo:5.00%以下>
MoはCrを超える高い耐食性向上効果を有するが、非常に高価な元素であり、Mo含有量が過剰であると、製造コストが増大する。また、Mo含有量が過剰であるとステンレス鋼板の硬質化を招き加工性が劣化する。このため、Mo量の上限は5.00%とする。Mo含有量の上限は、好ましくは、2.95%であり、より好ましくは、0.60%である。Moが有する耐食性向上効果は、Mo含有量が0.01%未満では、その添加効果に乏しいため、Mo含有量は、0.01%以上とする。Mo含有量の下限は、好ましくは、0.05%が好ましく、より好ましくは0.20%である。
<Mo: 5.00% or less>
Although Mo has a higher corrosion resistance improvement effect than Cr, it is a very expensive element, and excessive Mo content increases manufacturing costs. Moreover, if the Mo content is excessive, the stainless steel sheet becomes hard and the workability deteriorates. Therefore, the upper limit of the Mo amount is set to 5.00%. The upper limit of Mo content is preferably 2.95%, more preferably 0.60%. The corrosion resistance improving effect of Mo is poor when the Mo content is less than 0.01%, so the Mo content is set to 0.01% or more. The lower limit of the Mo content is preferably 0.05%, more preferably 0.20%.
<Cu:0.05~3.00%>
Cuは、Niと同様に低pH環境でのステンレス鋼板の溶解を抑制する元素である。ただし、ステンレス鋼板がCuを過剰に含有する場合、熱間加工性が著しく損なわれるため、Cu含有量の上限は3.00%とする。Cu含有量の上限は、好ましくは、1.40%である。一方、上記効果は、Cu含有量が0.50%未満ではあまり期待できない。したがって、Cu含有量の下限を0.50%とする。Cu含有量の下限は、好ましくは、0.60%であり、より好ましくは0.70%である。
<Cu: 0.05-3.00%>
Cu, like Ni, is an element that suppresses the dissolution of stainless steel sheets in a low pH environment. However, if the stainless steel sheet contains excessive Cu, hot workability is significantly impaired, so the upper limit of the Cu content is set to 3.00%. The upper limit of Cu content is preferably 1.40%. On the other hand, the above effects cannot be expected so much when the Cu content is less than 0.50%. Therefore, the lower limit of Cu content is set to 0.50%. The lower limit of the Cu content is preferably 0.60%, more preferably 0.70%.
<N:0.080~0.320%>
Nは耐食性を著しく高め、オーステナイト相量を高める元素である。この効果を得るためには、N含有量の下限は、0.080%である。N含有量の下限は、好ましくは、0.150%であり、より好ましくは、0.155%である。一方、N含有量が0.320%を超えると鋼中に窒化物を形成して耐食性や靭性を低下させるため、N含有量の上限を0.320%とする。N含有量の上限は、好ましくは、0.200%である。
<N: 0.080-0.320%>
N is an element that significantly increases corrosion resistance and increases the amount of austenite phase. In order to obtain this effect, the lower limit of the N content is 0.080%. The lower limit of the N content is preferably 0.150%, more preferably 0.155%. On the other hand, if the N content exceeds 0.320%, nitrides are formed in the steel and the corrosion resistance and toughness are reduced, so the upper limit of the N content is set to 0.320%. The upper limit of the N content is preferably 0.200%.
以上、本実施形態におけるせん断加工方法においてせん断加工の対象となる二相ステンレス鋼板の基本成分の一例について説明したが、本発明ではその他にも以下に述べる元素を適宜含有させることが好ましい。 An example of the basic components of the duplex stainless steel plate to be sheared in the shearing method of the present embodiment has been described above, but in the present invention, it is preferable to appropriately contain other elements described below.
<Al:0.003~0.050%>
Alは強力な脱酸作用を持つ元素である。Alによる脱酸作用には、Al含有量は、0.003%以上であることが好ましい。Al含有量の下限は、より好ましくは、0.005%である。一方、AlはNとともに窒化物を形成しやすく、窒化物が形成されると靭性が大きく低下する。そのため、Al含有量の上限は0.050%であることが好ましい。Al含有量の上限は、より好ましくは、0.040%である。
<Al: 0.003-0.050%>
Al is an element with a strong deoxidizing effect. For the deoxidizing effect of Al, the Al content is preferably 0.003% or more. The lower limit of the Al content is more preferably 0.005%. On the other hand, Al tends to form nitrides together with N, and when nitrides are formed, the toughness is greatly reduced. Therefore, the upper limit of the Al content is preferably 0.050%. The upper limit of the Al content is more preferably 0.040%.
<Nb:0.005~0.20%>
NbはC、Nを固定してCr炭化物析出による耐食性低下を防ぎ、耐食性を向上させる元素である。Nb含有量が0.005%以上であれば、その効果が発現するため、Nb含有量の下限は、0.005%であることが好ましい。一方、Nb含有量が0.20%を超えると、固溶強化によりα相が硬質化し加工性を低下させる場合があるため、Nb含有量の上限は、0.20%であることが好ましい。
<Nb: 0.005-0.20%>
Nb is an element that fixes C and N, prevents a decrease in corrosion resistance due to Cr carbide precipitation, and improves corrosion resistance. If the Nb content is 0.005% or more, the effect will be exhibited, so the lower limit of the Nb content is preferably 0.005%. On the other hand, if the Nb content exceeds 0.20%, the α phase may become hard due to solid solution strengthening and workability may be reduced, so the upper limit of the Nb content is preferably 0.20%.
<Ti:0.005~0.20%>
TiはC、Nを固定してCr炭化物析出による鋭敏化を防ぎ、耐食性を向上させる元素である。Ti含有量が0.005%以上であれば、その効果が発現するため、Ti含有量の下限は、0.005%であることが好ましい。一方、Ti含有量が0.20%を超えると、フェライト相の硬質化を招き、靱性を低下させ、さらにTi系析出物により表面粗さの低下を招く場合があるため、Ti含有量の上限は、0.20%であることが好ましい。
<Ti: 0.005-0.20%>
Ti is an element that fixes C and N, prevents sensitization due to Cr carbide precipitation, and improves corrosion resistance. If the Ti content is 0.005% or more, the effect will be exhibited, so the lower limit of the Ti content is preferably 0.005%. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.20%, the ferrite phase becomes hard and the toughness decreases, and Ti-based precipitates may cause a decrease in surface roughness. is preferably 0.20%.
<Co:0.005~0.25%>
CoはCr炭化物の析出を抑制し、耐食性の低下を抑制する。Co含有量が0.005%以上であれば、Coが上記効果を奏するため、Co含有量の下限は、0.005%であることが好ましい。一方、Coは稀少な元素であり高価であるため、Co含有量の上限は、0.25%であることが好ましい。
<Co:0.005-0.25%>
Co suppresses precipitation of Cr carbide and suppresses deterioration of corrosion resistance. If the Co content is 0.005% or more, Co exhibits the above effects, so the lower limit of the Co content is preferably 0.005%. On the other hand, since Co is a rare element and expensive, the upper limit of the Co content is preferably 0.25%.
<V:0.005~0.15%>
Vは強力な炭化物生成元素である。このため、高温域で炭化物を形成しやすいVが含有されると、Cr炭化物の析出が抑制され、耐食性低下を抑制できる。V含有量が0.005%以上であれば、Vが上記効果を奏するため、V含有量の下限は、0.005%であることが好ましい。一方、V含有量が多いと硬質化を招くため、V含有量の上限は、0.15%であることが好ましい。
<V: 0.005-0.15%>
V is a strong carbide forming element. Therefore, when V, which tends to form carbides in a high temperature range, is contained, precipitation of Cr carbides is suppressed, and a decrease in corrosion resistance can be suppressed. If the V content is 0.005% or more, V exhibits the above effects, so the lower limit of the V content is preferably 0.005%. On the other hand, since a large V content causes hardening, the upper limit of the V content is preferably 0.15%.
<Sn:0.005~0.20%、Sb:0.005~0.20%>
SnおよびSbは耐食性を向上させる元素であるが、フェライト相の固溶強化元素でもある。このため、Sn、Sbのそれぞれの含有量の上限は、それぞれ0.20%であることが好ましい。Sn、Sbのそれぞれの含有量の下限は、より好ましくは0.030%である。SnまたはSbのいずれかの含有量が0.005%以上の場合、耐食性を向上させる効果が発揮されるため、Sn、Sbのそれぞれの含有量は、好ましくは、0.005%以上である。Sn、Sbのそれぞれの含有量の上限は、より好ましくは0.10%である。
<Sn: 0.005 to 0.20%, Sb: 0.005 to 0.20%>
Sn and Sb are elements that improve corrosion resistance, but are also elements that strengthen the solid solution of the ferrite phase. Therefore, it is preferable that the upper limit of the content of each of Sn and Sb is 0.20%. The lower limit of each content of Sn and Sb is more preferably 0.030%. When the content of either Sn or Sb is 0.005% or more, the effect of improving corrosion resistance is exhibited, so the content of each of Sn and Sb is preferably 0.005% or more. The upper limit of each content of Sn and Sb is more preferably 0.10%.
<Ga:0.001~0.050%>
Gaは耐食性向上に寄与する元素である。Ga含有量が0.001%以上であれば、耐食性向上効果が発現するため、Ga含有量は、0.001%以上であることが好ましい。一方、Ga含有量が0.050%超では、耐食性向上効果が飽和し、コスト増につながるのみである。そのため、Ga含有量の上限は、好ましくは、0.050%である。
<Ga: 0.001-0.050%>
Ga is an element that contributes to improving corrosion resistance. If the Ga content is 0.001% or more, the effect of improving corrosion resistance will be exhibited, so the Ga content is preferably 0.001% or more. On the other hand, if the Ga content exceeds 0.050%, the effect of improving corrosion resistance is saturated, which only leads to an increase in cost. Therefore, the upper limit of the Ga content is preferably 0.050%.
<Zr:0.005~0.50%>
Zrは耐食性向上に寄与する元素である。Zr含有量が0.005%以上であれば、耐食性向上効果が発現するため、これを下限とする。Zr含有量が0.50%超では、効果が飽和するため、その上限は、好ましくは、0.50%である。
<Zr: 0.005 to 0.50%>
Zr is an element that contributes to improving corrosion resistance. If the Zr content is 0.005% or more, the effect of improving corrosion resistance will be exhibited, so this is set as the lower limit. If the Zr content exceeds 0.50%, the effect is saturated, so the upper limit thereof is preferably 0.50%.
<Ta:0.005~0.100%>
Taは介在物の改質により耐食性を向上させる元素である。Ta含有量が0.005%以上であれば、上記効果が発揮される。そのため、Ta含有量の下限は、0.005%であることが好ましい。一方、Ta含有量が0.100%超では、常温での延性の低下や靭性の低下を招く場合がある。このため、Ta含有量の上限は、好ましくは、0.100%である。Ta含有量の上限は、より好ましくは、0.050%である。
<Ta: 0.005-0.100%>
Ta is an element that improves corrosion resistance by modifying inclusions. When the Ta content is 0.005% or more, the above effects are exhibited. Therefore, the lower limit of the Ta content is preferably 0.005%. On the other hand, if the Ta content exceeds 0.100%, it may lead to a decrease in ductility or toughness at room temperature. Therefore, the upper limit of the Ta content is preferably 0.100%. The upper limit of Ta content is more preferably 0.050%.
<B:0.0002~0.0050%>
Bは二次加工脆化や熱間加工性劣化を抑制する効果を奏する元素である。また、Bは、耐食性には影響を与えない元素である。B含有量が0.0002%以上であれば、Bが上記効果を奏するため、B含有量は、0.0002%以上であることが好ましい。一方、B含有量が0.0050%を超えると、かえって熱間加工性が劣化する場合があるので、B含有量の上限は、0.0050%とすることが好ましい。B含有量の上限は、より好ましくは0.0020%である。
<B: 0.0002 to 0.0050%>
B is an element that has the effect of suppressing secondary processing embrittlement and deterioration of hot workability. Further, B is an element that does not affect corrosion resistance. If the B content is 0.0002% or more, B exhibits the above effects, so the B content is preferably 0.0002% or more. On the other hand, if the B content exceeds 0.0050%, hot workability may deteriorate, so the upper limit of the B content is preferably 0.0050%. The upper limit of the B content is more preferably 0.0020%.
<O:0.0070%以下>
Oは不純物として存在し、鋼中に過剰に存在すると酸化物を生成し、靭性を低下させる。このため、O含有量の上限は、0.0070%であることが好ましい。O含有量の上限は、より好ましくは、0.0050%である。O含有量の下限は特に限定しないが、コストの観点から0.0005%とすることが好ましい。
<O: 0.0070% or less>
O exists as an impurity, and when present in excess in steel, it produces oxides and reduces toughness. Therefore, the upper limit of the O content is preferably 0.0070%. The upper limit of the O content is more preferably 0.0050%. Although the lower limit of the O content is not particularly limited, it is preferably 0.0005% from the viewpoint of cost.
本実施形態におけるせん断加工方法においてせん断加工の対象となる二相ステンレス鋼板の基本成分の一例では、上述した元素以外の残部は、Feおよび不純物であるが、上述した各元素以外の他の元素も、本実施形態の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。 In an example of the basic components of the duplex stainless steel sheet to be subjected to shearing in the shearing method of the present embodiment, the remainder other than the above-mentioned elements is Fe and impurities, but other elements other than the above-mentioned elements may also be present. , can be contained within a range that does not impair the effects of this embodiment.
(せん断加工方法)
本実施形態におけるせん断加工方法は、圧縮塑性変形工程と、せん断工程とを含む。以下に、圧縮塑性変形工程およびせん断工程について詳細に説明する。
(Shear processing method)
The shearing method in this embodiment includes a compression plastic deformation step and a shearing step. Below, the compression plastic deformation step and the shearing step will be explained in detail.
<圧縮塑性変形工程>
圧縮塑性変形工程は、二相ステンレス鋼板を板厚方向に圧縮塑性変形させる工程である。本発明者らは、二相ステンレス鋼板を板厚方向に圧縮塑性変形させて、二相ステンレス鋼板の板厚方向におけるオーステナイト相間の間隔を小さくすることにより、後述するせん断工程によって作製されるせん断加工品の切断面(破面)におけるせん断面の面積率を高くできることを見出した。
<Compression plastic deformation process>
The compression plastic deformation process is a process of compressively plastic deforming the duplex stainless steel plate in the thickness direction. The present inventors compressively plastically deform a duplex stainless steel plate in the thickness direction to reduce the interval between austenite phases in the thickness direction of the duplex stainless steel plate, thereby creating a shearing process created by the shearing process described below. It has been found that the area ratio of the sheared surface on the cut surface (fracture surface) of the product can be increased.
図1は、本実施形態における圧縮塑性変形工程の一例を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態における圧縮塑性変形工程では、パンチ1、およびパンチ1に対応するように配置されたカウンターパンチ2を用いて、二相ステンレス鋼板10を板厚方向に圧縮塑性変形させる手段を選択することができる。具体的には、ダイ3と抑え部材4とに固定された二相ステンレス鋼板10に対して、図示しないプレス機を用いて、図1の矢印に示すように、パンチ1側およびカウンターパンチ2側の両側から、二相ステンレス鋼板10の板厚方向に応力を印加する。このとき、二相ステンレス鋼板10に対して、400MPa以上の相当応力σを所定の時間(例えば、5秒以上)印加する。これにより、応力が印加された領域において、二相ステンレス鋼板10を板厚方向に圧縮塑性変形させることができ、その結果、板厚方向においてオーステナイト相間の間隔を小さくすることができる。400MPa以上の相当応力σは、後述するせん断工程において二相ステンレス鋼板10を打ち抜く際に印加させるせん断力の17倍以上の応力である。相当応力σは、下記の数1に示す式によって算出することができる。
圧縮塑性変形工程において二相ステンレス鋼板10に印加する相当応力σが400MPaよりも小さいと、二相ステンレス鋼板10を十分に圧縮させることができない。なお、本明細書では、二相ステンレス鋼板10の板厚が0.5%以上圧縮した場合に、圧縮塑性変形が行われたものと定義する。また、圧縮塑性変形工程において二相ステンレス鋼板10に印加する相当応力σが880MPaよりも大きい(換言すれば、後述するせん断工程において二相ステンレス鋼板10を打ち抜く際に印加させるせん断力の40倍よりも大きい)と、二相ステンレス鋼板10の引張強度よりも大きくなり、加工品が破損する懸念がある。そのため、本実施形態における圧縮塑性変形工程では、二相ステンレス鋼板10に400MPa≦σ≦880Mpaの相当応力σを印加する。本実施形態における圧縮塑性変形工程において、二相ステンレス鋼板10に印加される応力は、後述するせん断工程において二相ステンレス鋼板10を打ち抜く際に印加させるせん断力の40倍以下とする。
If the equivalent stress σ applied to the duplex
本実施形態におけるせん断加工方法では、二相ステンレス鋼板10に対して、板厚方向に圧縮するように、上記の範囲の相当応力σを印加することにより、応力が印加された領域において、二相ステンレス鋼板10の板厚方向におけるオーステナイト相間の間隔を4.0μm未満とする。
In the shearing method in this embodiment, an equivalent stress σ in the above range is applied to the duplex
なお、本実施形態では、パンチ1とカウンターパンチ2とを用いて、二相ステンレス鋼板10に応力を印加する構成について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明の一態様では、パンチ1のみによって二相ステンレス鋼板10に応力を印加する構成であってもよく、圧延などのその他の方法を用いて二相ステンレス鋼板10に応力を印加する構成であってもよい。なお、応力を印加する領域は、せん断加工が施される近傍であればよく、加工品の製造に用いられない他の領域に応力を印加する必要は必ずしもない。
In addition, in this embodiment, although the structure which applies stress to the duplex
<せん断工程>
せん断工程は、パンチ1およびダイ3を用いて、圧縮塑性変形工程において圧縮塑性変形された二相ステンレス鋼板10をプレスせん断加工する工程である。以降では、せん断工程の一例として、プレス打ち抜き加工を行う場合について説明する。
<Shearing process>
The shearing process is a process of press-shearing the duplex
図2は、本実施形態におけるせん断工程を説明するための図である。図2に示すように、本実施形態におけるせん断工程では、ダイ3と抑え部材4とに固定された二相ステンレス鋼板10に対して、図示しないプレス機を用いて、図2の矢印に示すように、パンチ1により二相ステンレス鋼板10を押圧して打ち抜き処理行う。
FIG. 2 is a diagram for explaining the shearing process in this embodiment. As shown in FIG. 2, in the shearing step in this embodiment, the duplex
図3は、通常の打ち抜き処理によって製造される打ち抜き加工品の切断面を示す写真である。パンチおよびダイを用いた打ち抜き処理では、図3に示すように、打ち抜き加工品の打ち抜き方向における切断面において、パンチによって押圧される側から、ダレ、せん断面、および破断面がこの順で形成される。破断面は、パンチによって二相ステンレス鋼板を押圧する際に発生するクラックが進行することによって形成される面である。 FIG. 3 is a photograph showing a cut surface of a punched product manufactured by a normal punching process. In the punching process using a punch and die, as shown in FIG. 3, on the cut surface of the punched product in the punching direction, a sag, a sheared surface, and a fractured surface are formed in this order from the side pressed by the punch. Ru. The fracture surface is a surface formed by the progression of cracks that occur when pressing a duplex stainless steel plate with a punch.
ここで、本実施形態におけるせん断加工方法では、上述したように、打ち抜き処理を行う前に、板厚方向の圧縮塑性変形工程において二相ステンレス鋼板10には400MPa以上の相当応力σを印加している。これにより、板厚方向においてオーステナイト相間の間隔が小さくなっている。そのため、せん断工程において、パンチによって二相ステンレス鋼板10を押圧する際に、クラックの進行がオーステナイト相によって進展しにくくなり、その結果、クラックの進行を抑制することができる。これにより、製造されるせん断加工品20の切断面における破断面の面積率を小さくでき、その結果、せん断面の面積率を高くできる。具体的には、圧縮塑性変形工程後において、二相ステンレス鋼板10の板厚方向のオーステナイト相間の間隔を4.0μm未満とすることにより、切断面におけるせん断面の面積率を60%以上とすることができる。二相ステンレス鋼板10の板厚方向におけるオーステナイト相間の間隔が4.0μm以上である場合、オーステナイト相によるクラックの進行抑制の効果が効率的に発現しない。
Here, in the shearing method in this embodiment, as described above, before performing the punching process, an equivalent stress σ of 400 MPa or more is applied to the duplex
本実施形態におけるせん断加工方法では、打ち抜き方向に垂直な方向におけるパンチ1とダイ3との間の間隔であるクリアランスを、通常の打ち抜き加工で用いられる数値(具体的には、二相ステンレス鋼板10の板厚の7~10%)にした場合において、従来の打ち抜き加工品と比べてせん断面の面積率が大きい(具体的には、二相ステンレス鋼板10の圧延方向に垂直な切断面においてせん断面の面積率が60%以上である)打ち抜き加工品20を製造することができる。これにより、特許文献1のような、金型(すなわち、パンチおよびダイ)に対する負荷が高い精密せん断を行うことなく、金型に対する負荷を低減しながら、せん断面の面積率が大きい打ち抜き加工品20を製造することができる。
In the shearing method in this embodiment, the clearance, which is the distance between the
上述のせん断加工方法により作製された、本実施形態におけるせん断加工品20は、二相ステンレス鋼板10から板厚方向のせん断加工により打ち抜かれることにより作製されたせん断加工品である。せん断加工品20は、二相ステンレス鋼板10の圧延方向に垂直な面と平行な切断面において、打ち抜き方向におけるオーステナイト相間の間隔が4.0μm未満以下であり、上記切断面におけるせん断面の面積率が60%以上である。そのため、せん断加工品20を研磨する処理量を削減することができ、研磨による歩留りを向上させることができる。
The sheared
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present invention.
本発明の一実施例について以下に説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
本実施例では、C:0.001%、Si:0.40%、Mn:3.1%、P:0.020%、S:0.003%、Ni:2.1%、Cr:21.2%、Mo:0.40%、Cu:0.60%、N:0.17%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる、板厚1.0mmの二相ステンレス鋼板を用いて、実施例1~10および比較例1~10の打ち抜き加工品(せん断加工品)を作製した。 In this example, C: 0.001%, Si: 0.40%, Mn: 3.1%, P: 0.020%, S: 0.003%, Ni: 2.1%, Cr: 21 .2%, Mo: 0.40%, Cu: 0.60%, N: 0.17%, with the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, a duplex stainless steel plate with a thickness of 1.0 mm was used. Thus, punched products (sheared products) of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 10 were produced.
実施例1の打ち抜き加工品は、以下のように作製した。まず、パンチおよびカウンターパンチを用いて、二相ステンレス鋼板の板厚方向の両側から329トンの荷重を印加した。当該荷重は、打ち抜き加工において印加するせん断荷重(打ち抜き荷重)である15に対して21.9倍の荷重であり、560MPaの相当応力となる。 The punched product of Example 1 was produced as follows. First, a load of 329 tons was applied from both sides of the duplex stainless steel plate in the thickness direction using a punch and a counter punch. This load is 21.9 times the shear load (punching load) applied in the punching process of 15, resulting in an equivalent stress of 560 MPa.
次に、応力を印加した後の二相ステンレス鋼に対して、15トンのせん断荷重を印加して打ち抜き加工を行い、直径が60mmの円盤状の実施例1の打ち抜き加工品を製造した。 Next, the stress-applied duplex stainless steel was subjected to punching by applying a shear load of 15 tons to produce a disk-shaped punched product of Example 1 with a diameter of 60 mm.
実施例2~10および比較例1~10の打ち抜き加工品は、パンチおよびカウンターパンチを用いて印加させる応力の大きさを変えた以外は、実施例1の打ち抜き加工品と同様にして作製した。なお、比較例1の打ち抜き加工品は、パンチおよびカウンターパンチを用いた荷重の印加を行わなかった。実施例1~10の打ち抜き加工品および比較例1~10の打ち抜き加工品の作製において印加した荷重、ならびに、当該荷重の、打ち抜き処理において印加するせん断荷重に対する荷重比、および、相当応力の値を下記表1に示す。 The punched products of Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 10 were produced in the same manner as the punched product of Example 1, except that the magnitude of the stress applied using the punch and counter punch was changed. In addition, for the punched product of Comparative Example 1, no load was applied using a punch or a counter punch. The loads applied in the production of the punched products of Examples 1 to 10 and the punched products of Comparative Examples 1 to 10, the load ratio of the load to the shear load applied in the punching process, and the value of the equivalent stress. It is shown in Table 1 below.
また、実施例2~10および比較例1~10の打ち抜き加工品について、切断面におけるせん断面の面積率を測定した。具体的には、打ち抜き加工品における切断面を、光学顕微鏡を用いて観察した。図6は、実施例1の打ち抜き加工品の切断面の光学顕微鏡像である。図7は、比較例1の打ち抜き加工品の切断面の光学顕微鏡像である。せん断面の面積率は、図6および図7に示すように、せん断面と破断面との境界と、打ち抜き加工品の表面との距離が最も短い距離を測定し、当該距離を打ち抜き加工品の厚みで除することにより算出した。実施例1~10および比較例1~10の打ち抜き加工品について、算出したせん断面の面積率を表1に示す。 Furthermore, for the punched products of Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 10, the area ratio of the sheared surface in the cut surface was measured. Specifically, the cut surface of the punched product was observed using an optical microscope. FIG. 6 is an optical microscope image of a cut surface of the punched product of Example 1. FIG. 7 is an optical microscope image of the cut surface of the punched product of Comparative Example 1. The area ratio of the sheared surface is determined by measuring the shortest distance between the boundary between the sheared surface and the fractured surface and the surface of the punched product, and then converting the distance to the surface of the punched product, as shown in Figures 6 and 7. It was calculated by dividing by the thickness. Table 1 shows the calculated area ratios of sheared surfaces for the punched products of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 10.
表1に示すように、二相ステンレス鋼板に対して400MPa以上の相当応力を印加した実施例1~10では、パンチおよびカウンターパンチを用いて応力を印加した後の二相ステンレス鋼の板厚方向のオーステナイト相間の間隔が3.2μm以下となった。そのため、実施例1~10の打ち抜き加工品では、切断面におけるせん断面の面積率が63.0%以上と大きかった。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 10 in which an equivalent stress of 400 MPa or more was applied to the duplex stainless steel plate, the duplex stainless steel plate was The distance between the austenite phases was 3.2 μm or less. Therefore, in the punched products of Examples 1 to 10, the area ratio of the sheared surface in the cut surface was as large as 63.0% or more.
これに対して、二相ステンレス鋼板に対して400MPa未満の相当応力を印加した比較例1~10では、パンチおよびカウンターパンチを用いて応力を印加した後の二相ステンレス鋼の板厚方向のオーステナイト相間の間隔が4.0~4.2μmとなった。そのため、比較例1~10の打ち抜き加工品では、切断面におけるせん断面の面積率が54.0%~55.0%と小さかった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 10 in which an equivalent stress of less than 400 MPa was applied to the duplex stainless steel plate, the austenite in the thickness direction of the duplex stainless steel after applying stress using a punch and a counter punch was The spacing between the phases was 4.0 to 4.2 μm. Therefore, in the punched products of Comparative Examples 1 to 10, the area ratio of the sheared surface in the cut surface was as small as 54.0% to 55.0%.
1 パンチ
2 カウンターパンチ
3 ダイ
10 二相ステンレス鋼板
20 せん断加工品
1
Claims (7)
前記二相ステンレス鋼板を板厚方向に圧縮塑性変形させる圧縮塑性変形工程と、
ダイおよびパンチを用いて前記二相ステンレス鋼板をプレスせん断加工するせん断工程と、を含む、せん断加工方法。 A shearing method for shearing a duplex stainless steel plate containing a ferrite phase and an austenite phase in the thickness direction, the method comprising:
a compression plastic deformation step of compressively plastic deforming the duplex stainless steel plate in the thickness direction;
A shearing method comprising a shearing step of pressing and shearing the duplex stainless steel plate using a die and a punch.
前記二相ステンレス鋼板の圧延方向に垂直な切断面において、
せん断方向におけるオーステナイト相間の間隔が4.0μm未満であり、
せん断面の面積率が60%以上である、せん断加工品。 A sheared product produced from a duplex stainless steel plate containing a ferrite phase and an austenite phase by press shearing in the plate thickness direction,
In the cut plane perpendicular to the rolling direction of the duplex stainless steel plate,
the spacing between austenite phases in the shear direction is less than 4.0 μm,
A sheared product with an area ratio of sheared surfaces of 60% or more.
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