JP2810606B2 - Superplastic duplex stainless steel with low deformation resistance at low temperature and excellent elongation properties - Google Patents

Superplastic duplex stainless steel with low deformation resistance at low temperature and excellent elongation properties

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JP2810606B2
JP2810606B2 JP5059102A JP5910293A JP2810606B2 JP 2810606 B2 JP2810606 B2 JP 2810606B2 JP 5059102 A JP5059102 A JP 5059102A JP 5910293 A JP5910293 A JP 5910293A JP 2810606 B2 JP2810606 B2 JP 2810606B2
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晶彦 藤原
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超塑性2相ステンレス
鋼、特に従来に比べて低い温度域での成形加工において
も変形抵抗が小さくかつ伸び特性に優れた超塑性2相ス
テンレス鋼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superplastic duplex stainless steel, and more particularly to a superplastic duplex stainless steel having a small deformation resistance and excellent elongation characteristics even in forming at a lower temperature range than in the past.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、超塑性を発現するステンレス鋼と
しては、SUS329 J2L等に代表される、耐食性2相ステン
レス鋼が知られている。この鋼は、当初、海水中などの
使用環境下における耐食性向上を意図して設計された材
料である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a stainless steel exhibiting superplasticity, a corrosion-resistant duplex stainless steel represented by SUS329 J2L or the like has been known. This steel is a material originally designed with the aim of improving corrosion resistance under a use environment such as seawater.

【0003】ところで、超塑性材料には、微細化超塑性
材と変態超塑性材とがあり、現在のところ前者が圧倒的
に多数を占めることは良く知られている。この微細化超
塑性は、母相と第2相が互いに粒成長を抑制する作用を
及ぼし合い、高温変形中に微細再結晶粒が維持されるこ
とが、良好な超塑性発現に寄与していると考えられてい
る。そして、SUS329 J2Lは、オーステナイトおよびフェ
ライトの2相組織からなり、これら2相の働きによって
耐食性が向上するが、同時に超塑性が比較的容易に発現
する組織でもあった。
[0003] By the way, superplastic materials include micronized superplastic materials and transformed superplastic materials, and it is well known that the former predominates at present. In this refined superplasticity, the fact that the parent phase and the second phase exert an action of suppressing grain growth with each other and the fine recrystallized grains are maintained during high-temperature deformation contributes to the development of good superplasticity. It is believed that. SUS329 J2L is composed of a two-phase structure of austenite and ferrite, and although the corrosion resistance is improved by the action of these two phases, it is also a structure in which superplasticity is relatively easily developed.

【0004】このSUS329 J2Lを、超塑性が要求される用
途、例えば、ジェット旅客機のシンクの如き、複雑形状
を有する一体成形加工などに供する場合、その成形温度
は1000℃以上とするのが通例である。なぜなら、これよ
り低温で成形すると、変形に際し応力誘起にて析出す
る、硬質の金属間化合物であるσ相の体積分率が増加す
るため、超塑性変形に都合の良いオーステナイトおよび
フェライトの2相組織が崩れるからである。σ相は成形
の際の材料流れを不均一にし、板厚不均一による成形中
破断の原因となり得る。一方、より低温で超塑性が発現
すれば、高温成形加工条件が緩和され、より安定した成
形加工を実現できる上、その設備設計を容易かつ安価に
実施し得ることから、低温で超塑性を示す2相ステンレ
ス鋼の開発に対して、強い要請がある。
[0004] When this SUS329 J2L is used for applications requiring superplasticity, for example, as an integral molding process having a complicated shape, such as a sink for a jet airliner, the molding temperature is usually set to 1000 ° C or higher. is there. This is because, when molding at a lower temperature, the volume fraction of the sigma phase, which is a hard intermetallic compound, which precipitates due to stress upon deformation, increases, so that the two-phase structure of austenite and ferrite, which is convenient for superplastic deformation. Because it collapses. The σ phase makes the material flow non-uniform at the time of molding, and may cause breakage during molding due to uneven thickness. On the other hand, if superplasticity develops at lower temperatures, high-temperature forming conditions are relaxed, and more stable forming can be realized, and the facility design can be easily and inexpensively implemented. There is a strong demand for the development of duplex stainless steel.

【0005】また、1000℃以下の温度においても十分な
加工性を有する2相ステンレス鋼について、特公昭59−
14099 号公報には、熱間加工性に加え、耐局部腐食性を
向上することが開示されている。
A duplex stainless steel having sufficient workability even at a temperature of 1000 ° C. or less is disclosed in
JP 14099 discloses that in addition to hot workability, the local corrosion resistance is improved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該公報
に示された2相ステンレス鋼、あるいはSUS329 J2Lに代
表される、従来の2相ステンレス鋼は、耐食性に主眼が
おかれたものが多く、超塑性の向上を目的として設計さ
れたものはなかった。従って、従来の2相ステンレス鋼
は、超塑性の向上、とりわけ従来より低温域での超塑性
の発現の観点から、次の〜の諸点で不利であった。
However, the conventional duplex stainless steels represented by the duplex stainless steel or SUS329 J2L disclosed in the above publication mainly focus on corrosion resistance in many cases. None was designed to improve plasticity. Therefore, the conventional duplex stainless steel is disadvantageous in the following points from the viewpoint of improving superplasticity, particularly, the development of superplasticity in a lower temperature range than before.

【0007】合金成分の中でMoやW等は耐食性の向上
に寄与するが、元来これらの成分は固溶強化元素である
ために、粒内転位の運動を阻害するため、超塑性の発現
を期待することは難しい。なぜなら、超塑性変形を活性
化させるには、粒内転位が速やかに移動して粒界に堆積
され、それがワートマンのクリープモデルの如き機構に
よって、転位が上昇運動し、転位密度の上昇を抑制する
のが望ましいからである。
[0007] Among the alloy components, Mo, W and the like contribute to the improvement of corrosion resistance. However, since these components are originally solid solution strengthening elements, they hinder the movement of intragranular dislocations, so that superplasticity is developed. It is difficult to expect. Because, in order to activate superplastic deformation, intragranular dislocations move quickly and deposit on the grain boundaries, which are displaced upward by a mechanism such as the Wartman creep model, which suppresses the increase in dislocation density. It is desirable to do so.

【0008】Moの含有は、Cr−Moを主成分とするσ相
の析出を容易にする。このσ相の析出は、超塑性にとっ
て都合の良いαおよびγからなる2相組織を破壊し、強
度に大きなばらつきを生じさせる、α−γ−σの3相共
存状態の移行を促進する。このとき変形を続けることに
よって、σ/αおよびσ/γの界面での材料流れが不均
一になって空洞を形成する、おそれがある。
The inclusion of Mo facilitates the precipitation of a σ phase containing Cr-Mo as a main component. The precipitation of the σ phase promotes the transition of the α-γ-σ three-phase coexistence state, which destroys the two-phase structure composed of α and γ, which is convenient for superplasticity, and causes large variation in strength. At this time, if the deformation is continued, there is a possibility that the material flow at the interface of σ / α and σ / γ becomes uneven and a cavity is formed.

【0009】σ相の析出し易い温度域、すなわちσ析
出温度以下では、再結晶温度以下となって超塑性を示さ
ないことから、超塑性成形ができないため、必然的にそ
れ以上の温度での成形を行わねばならない。
In a temperature range where the σ phase is easily precipitated, that is, below the σ precipitation temperature, the temperature is lower than the recrystallization temperature and no superplasticity is exhibited. Therefore, superplastic forming cannot be performed. Molding must be performed.

【0010】SUS329 J2Lでは、N含有量は0.15%前後
含まれている。この固溶Nは超塑性能を向上させるとの
報告もあるが、Nは代表的な固溶強化元素であるため、
材料の引張特性等を引き上げ材料強化を起こさせる。こ
れは、超塑性変形に際しては、変形抵抗を上昇させると
考えられる。 以上の点によって、従来の2相ステンレス鋼は、特に低
温での超塑性に優れるとは言い難いものであった。
[0010] In SUS329 J2L, the N content is about 0.15%. Although there is a report that this solid solution N improves superplastic performance, since N is a typical solid solution strengthening element,
Raises the tensile properties of the material and causes the material to strengthen. This is considered to increase the deformation resistance during superplastic deformation. From the above points, the conventional duplex stainless steel is hard to say that it is excellent in superplasticity especially at low temperatures.

【0011】そこで、本発明の目的は、これらの点を改
善することによって、使用条件の広い超塑性2相ステン
レス鋼を開発することにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve these points and to develop a superplastic duplex stainless steel having a wide range of use conditions.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】超塑性を発現させるに
は、転位運動を容易にすること、粒内および粒界拡散が
活発であること、粒変形が容易であること、が知られて
いる。また、2相ステンレス鋼の超塑性機構に関して、
「鉄と鋼」第73巻、1987年の第1722頁には、一部に動的
再結晶と回復の連続的発生が超塑性変形中に生じること
が、1000%以上の巨大伸びの要因であるとする考え方が
示されているが、これによって1000%もの変形を説明す
るのは、いささか難しい。
In order to develop superplasticity, it is known that dislocation motion is facilitated, intragranular and grain boundary diffusion is active, and grain deformation is easy. . Regarding the superplastic mechanism of duplex stainless steel,
In “Iron and Steel,” Vol. 73, pp. 1722 of 1987, it was stated that, in part, the continuous occurrence of dynamic recrystallization and recovery occurred during superplastic deformation due to the huge elongation of over 1000%. Although there is an idea that there is, it is somewhat difficult to explain 1000% deformation.

【0013】そこで、発明者らは、特定のすべり面を契
機とした粒界すべりが超塑性の発生を支配するとの仮説
の下に鋭意検討を加えたところ、超塑性の向上を第一義
的にした2相ステンレス鋼を開発するには、次の(a) 〜
(d) を満足する合金成分とすることが、従来に比べて低
温で優れた伸びと小さい変形抵抗を有する、超塑性の出
現を期待できることを見出した。
The present inventors have conducted intensive studies based on the hypothesis that grain boundary slip triggered by a specific slip surface governs the generation of superplasticity. To develop a duplex duplex stainless steel, the following (a) ~
It has been found that, by making the alloy component satisfying (d), the appearance of superplasticity having excellent elongation and low deformation resistance at low temperature can be expected as compared with the conventional case.

【0014】(a) すべり易い粒界とするか、またはすべ
り難くする要因を極力除去する。 (b) 粒の局所的な変形を比較的容易にするため、粒内転
位運動を妨害しない。但し、この場合は、粒界面積を増
すために微細粒が必要で、粒径が小さくなると可動転位
距離が短くなって、粒界へ転位が堆積し易くなり、堆積
された転位の上昇運動による消滅が起こり易くなること
を想定している。 (c) 母相を軟質にし、母相の変形を容易にする。
(A) Either a grain boundary which is easy to slip or a factor which makes it hard to slip is removed as much as possible. (b) It does not hinder intragranular dislocation motion, since local deformation of grains is relatively easy. However, in this case, fine grains are necessary in order to increase the grain boundary area, and when the grain size is small, the movable dislocation distance is short, dislocations are easily deposited on the grain boundaries, and the dislocations are increased by the ascending motion of the deposited dislocations. It is assumed that extinction is likely to occur. (c) Softening the matrix to facilitate deformation of the matrix.

【0015】すなわち、本発明は、C:0.010 wt%(以
下、単に%で示す)以下、Si:2.0%以下、Mn:2.0 %
以下、Cr:15.0〜30.0%、Ni:5.0 〜10.0%、N:0.01
5 %以下を含み、残部実質的に鉄からなる低温での変形
抵抗が小さくかつ伸び特性に優れた超塑性2相ステンレ
ス鋼(第1発明)である。
That is, according to the present invention, C: not more than 0.010 wt% (hereinafter simply referred to as%), Si: not more than 2.0%, Mn: not more than 2.0%
Below, Cr: 15.0-30.0%, Ni: 5.0-10.0%, N: 0.01
This is a superplastic duplex stainless steel (first invention) containing 5% or less, substantially consisting of iron and having low deformation resistance at low temperatures and excellent elongation characteristics.

【0016】また、本発明は、上記の成分組成に、さら
に、Mo、W、V、Ti、NbおよびCuのいずれか1種または
2種以上を合計で0.5 %以下含有する2相ステンレス鋼
(第2発明)である。
Further, the present invention relates to a duplex stainless steel containing 0.5% or less in total of any one or more of Mo, W, V, Ti, Nb and Cu in addition to the above component composition. Second invention).

【0017】ここで、CrおよびNiの含有量を、下記式
(1) で定義されるCreqと下記式(2) で定義されるNieq
の比Creq/Nieqが3.0 〜3.3 を満足する範囲に規制する
ことが有利である。 記 Creq=Cr+Mo+1.5Si +Nb+10Ti----(1) Nieq=Ni+30C+30N+0.5Mn ----(2)
Here, the contents of Cr and Ni are expressed by the following formula:
(1) it is advantageous that the ratio Cr eq / Ni eq and Ni eq defined in the Cr eq and the following formula is defined (2) is restricted to a range satisfying 3.0 to 3.3 at. Cr eq = Cr + Mo + 1.5Si + Nb + 10Ti --- (1) Ni eq = Ni + 30C + 30N + 0.5Mn ---- (2)

【0018】次に、本発明に従う2相ステンレス鋼にお
ける、各合金成分の含有量を限定した理由について示
す。 C:0.010 %以下 C含有量が0.010 %をこえると、粒界炭化物の析出が容
易となり、粒界の整合性を劣化するとともに、粒界転位
の消滅を阻害する上、冷間圧延材での硬化を来すため、
0.010 %を上限とする。一方、下限は、真空溶解炉にて
製造が可能となる 0.005%以上とすることが好ましい。
Next, the reasons for limiting the content of each alloy component in the duplex stainless steel according to the present invention will be described. C: 0.010% or less When the C content is more than 0.010%, precipitation of grain boundary carbides becomes easy, deteriorates the integrity of grain boundaries, inhibits annihilation of grain boundary dislocations, and also reduces the cold rolled material. In order to harden,
The upper limit is 0.010%. On the other hand, the lower limit is preferably set to 0.005% or more that enables production in a vacuum melting furnace.

【0019】Si:2.0 %以下 Siは、金属間化合物であるσ相の構成元素であるため、
2.0 %以下、より望ましくは 1.0%以下にする必要があ
る。一方、下限は、十分な脱酸効果を得るために、0.2
%以上とすることが好ましい。
Si: 2.0% or less Since Si is a constituent element of the σ phase which is an intermetallic compound,
It must be 2.0% or less, more preferably 1.0% or less. On the other hand, the lower limit is 0.2 to obtain a sufficient deoxidizing effect.
% Is preferable.

【0020】Mn:2.0 %以下 Mn含有量が2.0 %をこえると、冷間での引張強さが向上
し、加工硬化し易くなるため、2.0 %以下、より望まし
くは1.5 %以下にする必要がある。一方、下限は、Siと
同様に脱酸成分として必要であり、0.5 %以下であると
脱酸効果が不十分であるために 0.5%以上とすることが
好ましい。
Mn: 2.0% or less When the Mn content exceeds 2.0%, the tensile strength in the cold state is improved, and work hardening is facilitated. Therefore, the Mn content needs to be 2.0% or less, more preferably 1.5% or less. is there. On the other hand, the lower limit is required as a deoxidizing component like Si, and if it is 0.5% or less, the deoxidizing effect is insufficient, so it is preferable to set the lower limit to 0.5% or more.

【0021】Cr:15.0〜30.0% Crは、フェライト形成元素であり、かつσ相構成元素で
もある。そして、上記Niと同様、15.0未満になると、オ
ーステナイト量が増大するために、α相によるγ粒成長
の抑制効果が消失し、超塑性能の劣化をまねく。一方、
30.0%をこえると、σ相の析出が顕著となるため、熱間
加工性およびα相形成温度域における超塑性を劣化する
ため、30.0%を上限とする。
Cr: 15.0-30.0% Cr is a ferrite-forming element and a sigma-phase constituent element. And, as in the case of Ni, if it is less than 15.0, the amount of austenite increases, so that the effect of suppressing the growth of γ grains by the α phase disappears, leading to deterioration of superplastic performance. on the other hand,
If it exceeds 30.0%, precipitation of the σ phase becomes remarkable, so that hot workability and superplasticity in the α-phase formation temperature range are deteriorated. Therefore, the upper limit is 30.0%.

【0022】Ni:5.0 〜10.0% Niは、オーステナイト形成元素であり、5.0 %未満にな
ると、γ相の比率が30%以下となって、超塑性変形中の
α相の粒成長を抑制する効果が消失し、超塑性の劣化を
まねく。一方、10.0%をこえると、γ相の比率が高くな
り、γ相の粒成長速度が増大して超塑性が劣化するた
め、10.0%を上限とする。
Ni: 5.0 to 10.0% Ni is an austenite-forming element. When the Ni content is less than 5.0%, the ratio of the γ phase becomes 30% or less, and the effect of suppressing the grain growth of the α phase during superplastic deformation. Disappears, leading to deterioration of superplasticity. On the other hand, if the content exceeds 10.0%, the ratio of the γ phase becomes high, and the grain growth rate of the γ phase increases to deteriorate superplasticity. Therefore, the upper limit is set to 10.0%.

【0023】N:0.015 %以下 Nは、超塑性現象に対して有効である旨の報告がある
が、一方ステンレス鋼中においては代表的な固溶強化元
素である。そして、N含有量が0.015 %をこえると、こ
の固溶強化によって材料は強化され、転位運動が阻害さ
れて転位は固着され、よって変形に要する負荷応力は上
昇し、超塑性変形における変形抵抗を上昇させることに
なる。
N: 0.015% or less N has been reported to be effective against superplastic phenomena, but is a typical solid solution strengthening element in stainless steel. When the N content exceeds 0.015%, the material is strengthened by this solid solution strengthening, dislocation motion is inhibited, dislocations are fixed, and the load stress required for deformation increases, and the deformation resistance in superplastic deformation is reduced. Will rise.

【0024】また、在来の超塑性2相ステンレス鋼にお
いては、同時に耐食性と冷間での強度を要求されていた
ため、上記の基本成分に加え、第3成分として、Cu、M
o、Ti、Nb、WおよびVなどを含有するのが通例であ
る。本発明においても、これらのいずれか1種または2
種以上を含有させることができるが、この場合、これら
のいずれか1種または2種以上を合計で0.5 %以下の範
囲に制限する。
In addition, conventional superplastic duplex stainless steels are required to have corrosion resistance and cold strength at the same time. Therefore, in addition to the above basic components, Cu, M
It usually contains o, Ti, Nb, W and V. In the present invention, any one of these or two
More than one species may be contained, but in this case, one or more of them is limited to a total range of 0.5% or less.

【0025】すなわち、Moは、これまでの超塑性2相ス
テンレス鋼には必須の成分であったが、Mo自身はWやV
と同様、耐食性向上元素であり、かつσ相形成元素でも
ある。σ相はα、γ各相と比べて強化された相であり、
この析出によって超塑性能は向上しない上、高温下での
変形途中でσ相−母相界面の材料流れが不均一となっ
て、空洞の形成をまねいて破断の原因となる。
That is, although Mo has been an essential component in conventional superplastic duplex stainless steels, Mo itself has W or V
Similarly to the above, it is an element for improving corrosion resistance and also a σ phase forming element. The σ phase is a phase that is strengthened compared to the α and γ phases,
The precipitation does not improve the superplastic performance, and the material flow at the interface between the σ phase and the matrix becomes uneven during the deformation at a high temperature, which leads to the formation of a cavity and causes a fracture.

【0026】TiおよびNbは、微細炭化物を析出させ、再
結晶での粒界移動を阻害するとともに、整合析出による
粒界強化を引き起こし、変形中の粒界すべりを妨害す
る。そして、Cuは、熱間加工性を劣化させるものであ
る。以上の理由により、これらの第3成分は、合計でも
0.5 %以下とすることが、肝要である。
Ti and Nb precipitate fine carbides, hinder grain boundary movement during recrystallization, cause grain boundary strengthening by coherent precipitation, and hinder grain boundary sliding during deformation. Cu deteriorates hot workability. For the reasons described above, these third components are, in total,
It is important that the content be 0.5% or less.

【0027】さらに、αおよびγ相の比について、「Pr
ogress in Materials Science 」 (Vol.33(1989) p.16
9) によれば、微細化超塑性の特徴として、その構成す
る2相で互いにZener 効果を及ぼし、超塑性変形途中に
おいて、互いに粒成長を抑制して、微細再結晶粒が維持
されるために、粒界面積が減少せずに、粒界すべりが活
発化することを挙げている。さらに、異相の粒成長を抑
制するには、2相の組織比率を50:50にするのが望まし
いことにも言及されているが、これは、2相の強度レベ
ルが同等か、またはそれに近いことが前提となる。しか
し、超塑性変形下のαおよびγ各相間では、γ相の強度
が高くなっているため、変形抵抗の減少を考慮したと
き、硬質母相より軟質母相とすることが有利である。従
って、αおよびγ相の比を、軟質のα相で高くすること
が、必要になる。
Further, regarding the ratio of α and γ phases, “Pr
ogress in Materials Science '' (Vol.33 (1989) p.16
According to 9), as a feature of miniaturized superplasticity, the two phases constituting each other exert a Zener effect, suppress the grain growth during superplastic deformation, and maintain fine recrystallized grains. In other words, the grain boundary slip increases without decreasing the grain boundary area. Further, it is also mentioned that it is desirable to set the structure ratio of the two phases to 50:50 in order to suppress the grain growth of the different phases, but this is because the strength levels of the two phases are equal to or close to each other. It is assumed that However, since the strength of the γ phase is high between the α and γ phases under superplastic deformation, it is advantageous to use a soft matrix rather than a hard matrix in consideration of reduction in deformation resistance. Therefore, it is necessary to increase the ratio of the α and γ phases in the soft α phase.

【0028】そこで、αおよびγ相の比の指標である、
上述した式(1) および(2) で定義されるCreqおよびNieq
との比Creq/Nieqを3.0 〜3.3 を満足する範囲に規制す
ることとした。すなわち、Creq/Nieqを3.0 以上とする
ことによって、母相を軟質化することができ、一方Creq
/Nieqが3.3 以下であれば、異相の粒成長抑制効果を阻
害することはない。
Therefore, an index of the ratio of the α and γ phases,
Cr eq and Ni eq defined by the above equations (1) and (2)
And the ratio Cr eq / Ni eq to be in a range satisfying 3.0 to 3.3. In other words, by making the Cr eq / Ni eq 3.0 or more, it is possible to soften the matrix phase, whereas Cr eq
When / Ni eq is 3.3 or less, the effect of suppressing the growth of heterophase grains is not impaired.

【0029】[0029]

【作用】上述したように、本発明は、特定のすべり面を
契機とした粒界すべりが超塑性の発生を支配することに
基づいて、成分組成を規制したものである。すなわち、
特定のすべり面で粒界すべりを発生させるには、粒界面
積を広く、つまり結晶粒を微細化すること、およびすべ
り易い平滑な粒界を形成すること、に基づくものであ
る。
As described above, in the present invention, the component composition is regulated based on the fact that the grain boundary slip triggered by a specific slip surface governs the generation of superplasticity. That is,
Generating grain boundary slip on a specific slip surface is based on widening the grain boundary area, that is, refining the crystal grains, and forming smooth grain boundaries that are easy to slip.

【0030】これらの条件を満足するには、まず、粒界
において整合析出する炭化物等の析出物を排除し、再結
晶の際の粒界移動を阻害しないこと、すなわちC、Tiお
よびNbなどを極めて少量に抑制するか、または添加しな
いこと、次に、粒内における転位運動を阻害する固溶強
化元素Mo、WおよびNを極めて少量に抑制するか、また
は添加しないこと、そして、比較的軟質の母相を増やす
ため、低Cとした上で、α/γ相比のα相を増加するこ
と、が有利な手段となる。
In order to satisfy these conditions, first, precipitates such as carbides which are coherently precipitated at the grain boundaries are eliminated, and the movement of the grain boundaries at the time of recrystallization is not hindered. A very small amount or no addition, and then a very small amount or no addition of the solid solution strengthening elements Mo, W and N which inhibit the dislocation motion in the grains; In order to increase the number of the parent phases, it is advantageous to increase the α phase having an α / γ phase ratio after setting the C low.

【0031】また、超塑性の発現温度をより低温化する
には、αおよびγ相とは材料特性の異なるσ相の形成を
抑制することが肝要であり、その構成元素であるMoを極
めて少量に規制するか、または添加しないことが有利で
ある。
In order to lower the temperature at which superplasticity develops, it is essential to suppress the formation of a σ phase having material properties different from those of the α and γ phases. It is advantageous to regulate or not to add.

【0032】なお、変形抵抗の減少は、粒界すべりを分
担する応力が低下すれば良いから、各種強化元素の抑制
または除去と軟質母相を実現すればよく、超塑性を向上
させることが、変形抵抗の減少に寄与する。
The deformation resistance can be reduced by reducing the stress that contributes to grain boundary sliding. Therefore, it is only necessary to suppress or remove various strengthening elements and realize a soft matrix, and to improve superplasticity. It contributes to reduction of deformation resistance.

【0033】[0033]

【実施例】表1に示す成分組成になる、10kgの2相ステ
ンレス鋼を、大気雰囲気下で高周波炉にて誘導溶解した
後、10kgの金型に鋳造し、次いで1150〜1200℃の温度域
で熱間鍛造して10mmの厚さとし、その後1000〜1200℃の
温度域で溶体化処理を施し、脱スケール処理後に、圧下
率75%の冷間圧延を施し、板厚を2.5mm に調整して試験
片を作製した。
EXAMPLE 10 kg of a duplex stainless steel having the composition shown in Table 1 was induction-melted in a high-frequency furnace in an air atmosphere, then cast into a 10 kg mold, and then in a temperature range of 1150 to 1200 ° C. Hot forging to a thickness of 10 mm, then heat treatment in a temperature range of 1000 to 1200 ° C, and after descaling, cold rolling at a reduction of 75% and adjusting the sheet thickness to 2.5 mm To prepare a test piece.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】かくして得られた試験片は、900 ℃に加熱
してから、この温度に約70分間保持したのち、引張試験
に供した。この引張試験には、通常のクロスヘッド速度
が一定の一軸引張試験法ではなく、高温強度試験法の一
つとして行われている、ステップ・ストレイン・レイト
法を採用した。これは、当初、極低速のクロスヘッド速
度(0.005 mm/min )で引張を開始して、応力ピークを
迎えた後に、クロスヘッド速度を順次に上昇させて行
き、各クロスヘッド速度での応力ピークを求め、この操
作を20mm/min まで続けることによって、変形抵抗およ
び歪速度感受性指数mなどを求めることができる試験法
である。
The test piece thus obtained was heated to 900 ° C., kept at this temperature for about 70 minutes, and then subjected to a tensile test. For the tensile test, a step strain rate method, which is performed as one of the high-temperature strength test methods, was employed instead of the normal uniaxial tensile test method in which the crosshead speed was constant. This is because, at first, tension starts at an extremely low crosshead speed (0.005 mm / min), and after the stress peaks, the crosshead speed is gradually increased and the stress peak at each crosshead speed is increased. This is a test method in which the deformation resistance and strain rate sensitivity index m can be determined by continuing this operation up to 20 mm / min.

【0036】なお、超塑性についての明確な定義はない
が、これまでのところ、伸びが200%以上および上記m
値が0.3 以上となるときに、超塑性を示すと判断して良
いとされている。従って、超塑性は変形抵抗、歪速度感
受性指数mおよび伸びの3指標をもって評価した。本発
明鋼は、変形抵抗が3.5 kgf/mm2 以下、m値が 0.5超で
あるのに対し、比較鋼は変形抵抗が 4.0kgf/mm2 以上と
高く、m値が 0.5以下と低く、本発明鋼の方が優れた超
塑性能を示すことが判る。
Although there is no clear definition of superplasticity, so far, the elongation is 200% or more and the above m
It is said that when the value is 0.3 or more, it may be judged that the steel exhibits superplasticity. Therefore, superplasticity was evaluated using three indices: deformation resistance, strain rate sensitivity index m, and elongation. The present invention steel, deformation resistance 3.5 kgf / mm 2 or less, whereas the m value is greater than 0.5, the comparative steels is high and deformation resistance 4.0 kgf / mm 2 or more, m values as low as 0.5 or less, the It can be seen that the invention steel shows superior superplasticity.

【0037】本発明鋼について、Creq/Nieqを指標とし
て整理した結果を図1, 2に示す。すなわち、図1は、
歪速度が2.0 ×10-4-1のときの変形抵抗の測定結果
を、本発明鋼のCreq/Nieqに関して示したもので、Creq
/Nieqが 3.0〜3.5 の範囲で変形抵抗が低くなることが
わかる。なお、●印は、Mo, W等の第3元素を添加した
ものを示す。
The results of the steel of the present invention arranged using Cr eq / Ni eq as indices are shown in FIGS. That is, FIG.
In which the strain rate is a measurement result of the deformation resistance at the time of 2.0 × 10 -4 s -1, indicated for Cr eq / Ni eq of the present invention steels, Cr eq
It can be seen that the deformation resistance decreases when / Ni eq is in the range of 3.0 to 3.5. In addition, the mark ● indicates that a third element such as Mo or W is added.

【0038】次に、図2は、同様に歪速度が 2.0×10-4
-1のときの歪速度感受性指数mと本発明鋼のCreq/Ni
eqとの関係を示したもので、m値はCreq/Nieqが 3.0〜
3.5の範囲で高くなることがわかる。なお、●について
は、図1と同様である。
Next, FIG. 2 shows that the strain rate is also 2.0 × 10 -4.
Strain rate sensitivity index m at s −1 and Cr eq / Ni of the steel of the present invention
It shows the relationship with eq, and the m value is from 3.0 to Cr eq / Ni eq .
It turns out that it becomes high in the range of 3.5. Note that ● is the same as in FIG.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、σ相の析出を遅延させ
て低温での超塑性を向上することができ、低温での超塑
性加工を実現し得る。また、MoやWなどの高価な成分を
添加することなく優れた特性を付与できるため、超塑性
2相ステンレス鋼を安価に製造し得る。従って、本発明
は、鉄基超塑性材料の適用範囲を一層拡大することに寄
与し、さらにTiおよびCu基超塑性材料の使用温度域で
の、2相ステンレス鋼の適用の可能性を示唆するもので
ある。
According to the present invention, the precipitation of the .sigma. Phase can be delayed to improve the superplasticity at a low temperature, and the superplastic working at a low temperature can be realized. Further, since excellent properties can be imparted without adding expensive components such as Mo and W, superplastic duplex stainless steel can be produced at low cost. Therefore, the present invention contributes to further expanding the application range of the iron-based superplastic material, and further suggests the possibility of application of the duplex stainless steel in the operating temperature range of the Ti and Cu-based superplastic material. Things.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】変形抵抗とCreq/Nieqとの関係を示すグラフで
ある。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between deformation resistance and Cr eq / Ni eq .

【図2】歪速度感受性指数mとCreq/Nieqとの関係を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a strain rate sensitivity index m and Cr eq / Ni eq .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−206430(JP,A) 特開 昭62−227597(JP,A) 特開 昭63−223145(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-206430 (JP, A) JP-A-62-227597 (JP, A) JP-A-63-223145 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 C:0.010 wt%以下、 Si:2.0 wt%以下、 Mn:2.0 wt%以下、 Cr:15.0〜30.0wt%、 Ni:5.0 〜10.0wt%、 N:0.015 wt%以下、 を含み、かつCrおよびNiの含有量については、下記式
(1) で定義されるCr eq と下記式(2) で定義されるNi eq
の比Cr eq /Ni eq が3.0 〜3.3 を満足する範囲に規制され
ており、残部実質的にFeからなる低温での変形抵抗が
小さくかつ伸び特性に優れた超塑性2相ステンレス鋼。 Cr eq =Cr+Mo+1.5Si +Nb+10Ti----(1) Ni eq =Ni+30C+30N+0.5Mn ----(2)
C: 0.010 wt% or less, Si: 2.0 wt% or less, Mn: 2.0 wt% or less, Cr: 15.0 to 30.0 wt%, Ni: 5.0 to 10.0 wt%, N: 0.015 wt% or less. And the content of Cr and Ni, the following formula
(1) and Cr eq defined in the Ni eq is defined by the following formula (2)
The ratio of Cr eq / Ni eq is regulated within the range of 3.0 to 3.3.
And which, with the balance being substantially superplastic duplex stainless steel deformation resistance at a low temperature of Fe excellent small and elongation properties. Serial Cr eq = Cr + Mo + 1.5Si + Nb + 10Ti ---- (1) Ni eq = Ni + 30C + 30N + 0.5Mn ---- (2)
【請求項2】C:0.010 wt%以下、 Si:2.0 wt%以下、 Mn:2.0 wt%以下、 Cr:15.0〜30.0wt%、 Ni:5.0 〜10.0wt%、 N:0.015 wt%以下、 さらに、Mo、W、V、Ti、NbおよびCuのうちから選ばれ
いずれか1種または2種以上を合計で0.5 wt%以下含
し、かつCrおよびNiの含有量については、下記式(1)
で定義されるCr eq と下記式(2) で定義されるNi eq との比
Cr eq /Ni eq が3.0〜3.3 を満足する範囲に規制されてお
残部が実質的にFeからなる低温での変形抵抗が小さ
くかつ伸び特性に優れた超塑性2相ステンレス鋼。 Cr eq =Cr+Mo+1.5Si +Nb+10Ti----(1) Ni eq =Ni+30C+30N+0.5Mn ----(2)
2. C: 0.010 wt% or less, Si: 2.0 wt% or less, Mn: 2.0 wt% or less, Cr: 15.0 to 30.0 wt%, Ni: 5.0 to 10.0 wt%, N: 0.015 wt% or less , Mo, W, V, Ti , selected inner shell of Nb and Cu
That any one or two or more kinds containing in total less than 0.5 wt%, and the content of Cr and Ni, the following formula (1)
The ratio of Cr eq defined by the formula below to Ni eq defined by the following formula (2)
Cr eq / Ni eq is regulated to satisfy 3.0 to 3.3.
Ri, and the balance substantially superplastic duplex stainless steel deformation resistance at a low temperature of Fe excellent small and elongation properties. Serial Cr eq = Cr + Mo + 1.5Si + Nb + 10Ti ---- (1) Ni eq = Ni + 30C + 30N + 0.5Mn ---- (2)
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JPS63206430A (en) * 1987-02-24 1988-08-25 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd Production of superplastic 2-phase stainless steel sheet
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