JP2790749B2

JP2790749B2 - ドリル及びバイト加工性にすぐれる二相ステンレス鋼

Info

Publication number: JP2790749B2
Application number: JP4070665A
Authority: JP
Inventors: 実日根野; 久志平石
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JPH05302118A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高耐食性二相ステンレス
鋼の改良に関し、より具体的には、すぐれた耐食性及び
高い強度を維持すると共に、ドリル加工性及びバイト旋
削加工性にすぐれる二相ステンレス鋼に関する。

【０００２】

【従来技術及び問題点】製紙機械用サクションロールは
白水環境で使用されるため、ロール用材料は、耐食性及
び腐食環境下における高い強度を具備することが要請さ
れる。従来、この種用途には、オーステナイトとフェラ
イトの二相からなる種々の二相ステンレス鋼が使用され
ている。ところで、製紙機械用サクションロールは、多
湿紙の水分を吸引するために、ロールの略全領域に亘っ
て、小孔径(約3〜6mm)のサクションホールが軸方向及び
周方向に数mmのピッチにて開設され、その個数は数万〜
数十万個にも及ぶ。この孔明けは、ドリル加工によって
行なわれるため、サクションロールに使用される二相ス
テンレス鋼は、すぐれたドリル加工性を具備する必要が
ある。また、必要に応じて機械加工を行なう必要がある
ため、すぐれたバイト旋削加工性を具備する必要があ
る。しかし、強度を向上させると切削抵抗が大きくなっ
てドリル加工性及びバイト旋削加工性が低下する問題が
あった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、すぐれた耐
食性と高い強度を備えると共に、ドリル加工性及びバイ
ト旋削加工性にすぐれる二相ステンレス鋼を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の二相ステンレス鋼は、重量％にて、Ｃ：0.
1％以下、Ｓｉ：2％以下、Ｍｎ：2％以下、Ｃｒ：17〜2
3％、Ｎｉ：3〜7％、Ｍｏ：2〜6％、Ｃｕ：2.5％を超え
て6％以下、Ｎ：0.1％を超えて0.3％以下、Ｔｉ：0.05
〜0.20％、残部実質的にＦｅからなり、かつ前記Ｍｏと
Ｃｕは、Ｍｏ＋Ｃｕ≦9％の条件を充足し、δフェライ
ト量が30〜60％である二相ステンレス鋼を、1070〜1200
℃の温度で溶体化加熱した後、40〜60℃/分の冷却速度
にて冷却することによって製造したものである。上記二
相ステンレス鋼を1070〜1200℃の温度で溶体化加熱した
後、40〜60℃/分の冷却速度にて冷却するのは、溶体化
処理によって炭化物を固溶させ、組織を均一にすること
によって、二相ステンレス鋼に所望の耐食性を具備させ
るためである。なお、冷却速度を40〜60℃/分と規定す
るのは、40℃/分よりも遅いとＭｏ化合物の析出、Ｃｕ
の析出粗大化による偏析等が生じる虞れがあり、また60
℃/分よりも速くなると冷却段階で割れが発生しやす
く、残留応力も大きくなるためである。

【０００５】

【成分限定理由の説明】Ｃ：0.1％以下Ｃはオーステナイト生成元素であり、強度の向上に寄与
するが、含有量が多くなると炭化物を析出して耐食性が
損なわれる。このため、上限を0.1％とする。

【０００６】Ｓｉ：2％以下Ｓｉは溶鋼の脱酸に有効であるが、含有量が多くなると
靭性が損なわれる。このため、上限を2％とする。

【０００７】Ｍｎ：2％以下Ｍｎは溶鋼の脱硫に有効であるが、含有量が多くなると
耐食性が劣化する。このため、上限を2％とする。

【０００８】Ｃｒ：17〜23％Ｃｒは耐食性の向上に寄与し、またフェライト相の形成
により強度を高める。このため、少なくとも17％含有さ
せる必要がある。一方、あまりに多く含有すると強度が
高くなりすぎてバイト旋削加工性の著しい低下を招来す
る。このため、23％を上限とする。

【０００９】Ｎｉ：3〜7％Ｎｉはオーステナイト相を安定化させ、靭性の向上に寄
与する。一方、あまりに多く含有するとフェライト相と
の量的バランスを逸する。そこで、3〜7％と規定する。

【００１０】Ｍｏ：2〜6％Ｍｏは耐食性の向上に寄与するため、少なくとも2％以
上含有させる。しかし、含有量が多くなるとシグマ相が
析出して鋳造時の脆化を招く。このため、上限は6％と
する。

【００１１】Ｃｕ：2.5％を超えて6％以下Ｃｕは耐食性の向上及びオーステナイト相の固溶強化に
も有効であるが、本発明にあっては、加工硬化能を減少
させて切削抵抗を小さくし、ドリル加工性及びバイトに
よる旋削加工性を向上させることを目的として含有させ
る。本発明は、Ｎを0.1％を超えて0.3％以下の範囲で含
有させているため、Ｃｕの含有が2.5％以下ではドリル
及びバイトの加工性向上はあまり期待できない。一方、
Ｃｕの含有量が6％を超えると靭性の低下を招く。この
ため、含有量は2.5％を超えて6％以下に規定する。な
お、後記する如く、Ｃｕの上限は、Ｍｏの含有量との関
係で更に制限を設けている。

【００１２】Ｎ：0.1％を超えて0.3％以下Ｎはシグマ相の析出を遅延させ、耐力の向上に大きく寄
与する。また、Ｎの添加は溶体化処理後における酸化皮
膜の緻密性を弱め、バイトによる切削加工性を向上させ
る。しかし、含有量が0.1％以下ではその効果が不十分
である。一方、0.3％を超えて含有するとＣｕ含有によ
るドリル加工性及びバイト旋削加工性の向上は期待でき
ない。このため、0.1％を超えて0.3％以下の範囲で含有
させる。

【００１３】Ｔｉ：0.05〜0.20％Ｔｉを添加すると、溶体化処理中、Ti(C,N)がフェライ
ト相内で析出し、また溶解して粒界にＣ、Ｎの偏析をも
たらしてγ相が生成される。このγ相中では、Ｃｒの拡
散が遅いため、Ｆｅを主とする酸化物が粒界に形成さ
れ、Ｃｒ酸化皮膜の形成は妨げられる。このＣｒ酸化皮
膜は緻密であり、溶体化処理後に行なうバイト旋削加工
において大きな障害となるため、できるだけ形成されな
いようにすることが望ましい。そこで、Ｆｅを主とする
酸化物を形成し、結果的にＣｒ酸化皮膜の形成を抑制す
るために、Ｔｉを添加するが、その含有量が0.05％に満
たないと所望の効果を期待できない。一方、あまりに多
く含有すると、靭性、耐食性等が損なわれる。このた
め、上限を0.20％と規定する。

【００１４】Ｍｏ＋Ｃｕ≦9％本発明は、ドリル加工性及びバイト旋削加工性を向上さ
せるために、前述の如くＣｕを多量に含有させる点に大
きな特徴を有する。しかし、Ｃｕを前記範囲内で含有さ
せた場合、Ｍｏとの合計量が9％を超えると、溶体化加
熱後の冷却過程で析出物を生じ、脆化することが判っ
た。そこで、ＣｕはＭｏとの合計量で9％以下に規定す
る。

【００１５】なお、上記の二相ステンレス鋼は、上記各
成分を含有し、残部は不可避的に混入する不純物元素を
除き、実質的にＦｅからなる。例えばＰ及びＳは、不純
物元素として不可避的に含まれるが、0.04％以下程度の
含有であれば特に問題はない。

【００１６】

【金属組織の説明】本発明の二相ステンレス鋼は、δフ
ェライト量が30〜60％を占めるフェライト−オーステナ
イト二相組織を有する。この二相の量的バランスによっ
て、強度と靭性との調和のとれた機械的性質が確保され
るためである。フェライト量が30％に満たないと強度が
不足し、一方、60％を超えると靭性の低下が著しくなる
ためである。

【００１７】

【実施例】各種供試材を溶製・鋳造し、1070〜1200℃の
温度範囲で溶体化加熱した後、40〜60℃／分の冷却速度
で冷却した。各供試材の合金化学成分及びδフェライト
量を表１に示す。表１において、供試No.１〜No.14は本
発明の実施例、供試No.15〜No.26は比較例である。比較
例のうち、供試No.15及びNo.16はＣｒの含有量が本発明
の範囲から逸脱し、供試No.17〜No.19はＴｉの含有量が
本発明の範囲から逸脱し、供試No.20及びNo.21はＣｕの
含有量が本発明の範囲から逸脱している。また、供試N
o.22及びNo.23は、Ｃｕの含有量が本発明の範囲から逸
脱すると共に、ＭｏとＣｕの合計含有量が本発明の範囲
から逸脱している。さらに、No.24〜No.26はＡｌを含有
している。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１に示す各供試材について、機械的性質
(0.2％耐力及び衝撃値)の測定、耐孔食性試験、ドリル
加工性評価試験及びバイト旋削加工性評価試験を行な
い、その結果を表２に示す。

【００２０】表２において、耐孔食性試験は、ASTM G48
法に準拠して行なったもので、6％FeCl₃溶液中に72時間
浸漬した後の腐食減量を求めた。

【００２１】ドリル加工性は、ツイストドリルを用いた
穿孔試験における送りスラスト分力ＦT(図１参照)の値
によって評価した。このスラスト分力は、ドリル加工時
において、試験片に作用する切削抵抗を表わすもので、
この数値が大きい程、ドリル加工性は良くない。なお、
ボール盤は、フロアータイプのテーブルをもつ直立型を
使用した。動力計はトルクとスラストを測定できる歪ゲ
ージ式のものを用いた。穿孔条件は次の通りである。・ドリル：直径４mmの超硬ドリルを使用(NACHI製) ・送り：0.05mm／rev. ・ドリル回転速度：560 rpm ・試験片サイズ：直径25mm×長さ30mm

【００２２】バイト旋削加工性は、図２に示す如く、試
験片外周部のバイト旋削時における送り分力ＦVの値に
よって評価した。この送り分力は、バイト加工時におい
て、試験片の送り方向に作用する切削抵抗を表わすもの
で、この数値が大きい程、バイト旋削加工性は良くな
い。旋削条件は次の通りである。・バイト：超硬バイトＫ10種を使用(住友電工製) ・切込深さ：10mm ・工具送り量：0.6mm／rev. ・回転数：13.2 rpm ・試験片サイズ：外径600mm、内径400mm

【００２３】

【表２】

【００２４】表１及び表２の結果から明らかなように、
本発明の実施例である供試No.１〜No.14は、高い強度と
すぐれた耐食性を備えている。また、ドリル加工時にお
ける送りスラスト分力が60kgf以下、バイト旋削加工時
における送り分力が270kgf以下であり、ドリル加工性及
びバイト旋削加工性にもすぐれている。

【００２５】一方、供試No.15は、Ｃｒの含有量が少な
いために、腐食減量が8.5g/m²・hと多く、耐食性に劣っ
ている。

【００２６】供試No.16は、Ｃｒの含有量が多いため
に、バイト旋削時の送り分力が大きく、バイト加工性が
悪い。

【００２７】供試No.17及びNo.18は、Ｔｉの含有量が少
ないために、バイト旋削加工性向上に対する寄与が少な
く、バイト旋削加工性に劣っている。

【００２８】供試No.19は、Ｔｉの含有量が多いため
に、衝撃値の値が小さく、靭性に劣っている。

【００２９】供試No.20及びNo.21は、Ｃｕの含有量が少
ないために、切削抵抗を小さくすることができず、ドリ
ル加工性及びバイト旋削加工性が悪い結果となってい
る。

【００３０】供試No.22及びNo.23は、ＭｏとＣｕの合計
量が本発明の範囲を超えており、衝撃値の低下を招来
し、靭性に劣っている。

【００３１】供試No.24〜No.26はＡｌを含有しており、
機械的性質については本発明の実施例を凌ぐ性能を有し
ているが、耐食性並びにドリル加工性及びバイト加工性
については本発明の実施例よりも劣っており、それら特
性の劣化はＡｌの含有量の増加と共に著しくなることを
示している。

【００３２】

【発明の効果】本発明の方法によって製造された二相ス
テンレス鋼は、すぐれた耐食性と高い強度を備えると共
に、ドリル加工性及びバイト旋削加工性にすぐれるか
ら、製紙機械用のサクションロール用材料として好適で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ツイストドリルを用いた穿孔試験における送り
スラスト分力を説明する図である。

【図２】バイト旋削加工における送り分力を説明する図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 6/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％にて、Ｃ：0.1％以下、Ｓｉ：2％
以下、Ｍｎ：2％以下、Ｃｒ：17〜23％、Ｎｉ：3〜7
％、Ｍｏ：2〜6％、Ｃｕ：2.5％を超えて6％以下、Ｎ：
0.1％を超えて0.3％以下、Ｔｉ：0.05〜0.20％、残部実
質的にＦｅからなり、かつ前記ＭｏとＣｕは、Ｍｏ＋Ｃ
ｕ≦9％の条件を充足し、δフェライト量が30〜60％で
ある二相ステンレス鋼を、1070〜1200℃の温度で溶体化
加熱した後、40〜60℃/分の冷却速度にて冷却すること
によって製造されたドリル及びバイト加工性にすぐれる
二相ステンレス鋼。