JP3364040B2 - 深絞り性と張出し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
深絞り性と張出し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス鋼Info
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とNi当量とを制御することにより得られる,超深絞り性
に優れかつ良好な張出し性を有するプレス成形用オース
テナイト系ステンレス鋼に関するものである。
テナイト系ステンレス鋼としては、SUS 301 やSUS 304
などがある。これらのステンレス鋼は、冷間加工により
歪み誘起マルテンサイトが生成し、著しい加工硬化を示
す。このため、プレス加工における張り出し性には著し
く優れるが、深絞り加工後に放置した製品に割れ、いわ
ゆる時期割れが発生するという問題があった。
公昭51−29854 号公報では、Si、MnおよびCuを適量添加
して加工硬化性を高め、さらに固溶炭素量と固溶窒素量
との合計を0.04wt%未満とすることによって、時期割れ
感受性を鈍化したオーステナイト系ステンレス鋼が提案
されている。また、特公平1−40102 号公報には、Alと
Cuの複合添加およびSi含有量の低下により深絞り性をさ
らに改良した、深絞り性の極めて良好なオーステナイト
ステンレス鋼が提案され、その成分組成は、C:0.05wt
%以下、Si:0.5 wt%未満、Mn:3.0 wt%以下、Cr:1
5.0〜19.0wt%、Ni:6.0 〜9.0 wt%、Cu:3.0 wt%以
下およびAl:0.5 〜3.0 wt%を含み、残部実質的に鉄よ
りなるものである。
1−40102 号公報に開示のステンレス鋼では、形状が複
雑で過酷なプレス加工においては、深絞り性と張出し性
とが充分でなく、また特公昭51−29854 号公報で開示さ
れているステンレス鋼では固溶Cと固溶Nとの合計を0.
04wt%未満としており、このレベルでは耐時期割れ性に
は優れるものの深絞り性自体が劣り、それ故に、この従
来技術では複雑で苛酷なプレス加工の場合、中間熱処理
が不可欠となるという問題があった。このような背景の
下で、近年では、経済性や複雑な表面性状に対処すると
いう観点から、中間熱処理を必要とすることなく各種の
形状にプレス加工が可能な、いわゆる深絞り性に優れる
と共に、張出し性にも優れたオーステナイト系ステンレ
ス鋼の開発が強く望まれていた。
いるオーステナイト系ステンレス鋼、なかでも特公昭51
−29854 号公報に開示のステンレス鋼の深絞り性と張り
出し性とを格段に向上させたプレス成形用オーステナイ
ト系ステンレス鋼を提供することにある。
イト系ステンレス鋼の深絞り性と張出し性に対するステ
ンレス鋼の成分組成の影響を詳細に研究し、上記目的を
達成し得るオーステナイト系ステンレス鋼の成分組成に
到達した。即ち、主として(C+N) 量とNi当量を適正
に制御した場合には、オーステナイト系ステンレス鋼は
深絞り性と張出し性が共に優れる鋼となることを新規に
知見し、本発明を完成するに到った。また、本発明は、
Moを添加して耐食性の一層の向上と、B添加によって熱
間加工性を改善することを目指して開発したものであ
る。
0 wt%以下、Ni:6.0 〜10.0wt%、Cr:15.0〜19.0wt
%、Cu:1.0 〜4.0 wt%、Al:0.45〜2.0 wt%および
N:0.05wt%以下を含み、かつC+N≧0.04wt%を満足
し、下記Ni当量(wt%)が21〜22.8未満の範囲内にあ
り、 Ni当量(wt%) = 12.6(C+N)+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.65
Cr+0.6Cu −0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス
鋼である。 (2) また、本発明は、C:0.03〜0.10wt%、Si:0.5 〜
1.0 wt%、Mn:3.0 wt%以下、Ni:6.0 〜10.0wt%、C
r:15.0〜19.0wt%、Mo:0.05〜3.0 wt%、Cu:1.0 〜
4.0 wt%、Al:0.45〜2.0 wt%、およびN:0.05wt%以
下を含み、かつC+N≧0.04wt%を満足し、下記Ni当量
(wt%)が21〜22.8未満の範囲内にあり、 Ni当量(wt%) = 12.6(C+N)+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.65
Cr+0.98Mo+0.6Cu−0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス
鋼である。 (3) なお、上記ステンレス鋼については、その成分組成
のうちの残部鉄に代替する形でさらに、B:0.0010〜0.
020 wt%を含有するものであってもよい。
成を、C:0.04〜0.08wt%、Al:0.5 〜1.5 wt%、N:
0.025 wt%未満, とくに0.020 wt%未満、Ni当量21〜2
2.7以下の範囲で含有する組成にすることが好ましい。
述べる。 C:0.03〜0.10wt% Cは、強力なオーステナイト生成元素であると同時に、
オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の強
化に非常に有効であって、深絞り性および張出し性の向
上には必須の成分であり、少なくとも0.03wt%、好まし
くは0.04wt%が必要である。しかし、0.10wt%をこえる
と、時期割れ感受性および粒界腐食感受性がともに高ま
るため、上限は0.10wt%、好ましくは0.08wt%までとす
る。
る。その含有量が高い程オーステナイト相そのものの加
工硬化性を高める。特に、Al, Cuを含む成分系におい
て、張出し性を高めるのに有効な元素であり、0.5 wt%
以上の添加が必要である。一方、このSiは、1.0 wt%を
こえるとδフェライトが生成して熱間加工性を損ね、高
温割れを生じると共に時期割れが発生し易くなるため、
1.0 wt%以下とする。
ーステナイト相の安定化に寄与する成分であり、好まし
くは0.1 wt%以上は必要であるが、3.0 wt%をこえる
と、オーステナイト相が安定になりすぎて深絞り性が劣
化するため、3.0wt%以下とする。
熱間加工性の低下を招き、一方10.0wt%をこえると、プ
レス加工時にマルテンサイト相が生成し難くなるため、
6.0 〜10.0wt%の範囲に限定する。
方19.0wt%をこえると、δフェライトが生成し熱間加工
性が低下するため、15.0〜19.0wt%の範囲に限定する。
く知られている。従って、本発明においては、適正なMo
を使うことによって、耐食性の向上を図ることができ
る。この耐食性の向上のためには少なくとも0.05wt%を
添加する。一方、3.0 wt%をこえると、δフェライトが
多量に生成して熱間加工性および深絞り性を劣化するよ
うになるため、Moは0.05〜3.0 wt%の範囲に限定する。
しく向上させる成分であり、1.0 wt%未満では、その効
果に乏しい。一方、4.0 wt%をこえると、熱間加工性が
阻害されるため、1.0 〜4.0 wt%の範囲に限定する。好
ましくは1.0 〜3.0 wt%の範囲が望まれる。
より少ないと深絞り性の向上は認められず、さらに時期
割れ感受性が高まる。一方、2.0 wt%をこえると、δフ
ェライトが生成して熱間加工性および深絞り性が劣化す
るため、0.45〜2.0 wt%に限定する。なお、深絞り性お
よび耐時期割れ性をともに向上させる好ましい範囲は、
Al:0.50〜2.0 wt%である。
有効であるが、Alを含有する成分系では、Nが0.05wt%
をこえると、AlN が多量に析出し、耐時期割れ性および
深絞り性が劣化するため、0.05wt%以下、好ましくは0.
025 wt%未満とする。特に、0.020 wt%未満にすること
が好ましい。
性を向上させるのに極めて有効な成分であり、0.0010wt
%未満では、その効果に乏しく、一方0.020 wt%をこえ
ると、耐食性が劣化するため、0.0010〜0.020 wt%の範
囲に限定する。
成にすることと同時に、さらに深絞り性と張出し性を同
時に向上させるために、CとNとの合計量を制御するこ
とが重要となる。即ち、CとNはともに、固溶状態でプ
レス加工時に生じるマルテンサイト相を強化し、そのた
めに深絞り性と張出し性を著しく向上さる。したがっ
て、本発明においては、実質固溶C量と固溶N量の合計
を0.04wt%以上とする。好ましい下限は0.05wt%であ
る。
し性とを改善する手段として、下記式で示されるNi当量
( wt%) を制御する。このNi当量は、加工誘起マルテン
サイト変態の起こりにくさを示す指標であり、このNi当
量が高いとオーステナイト相が安定になる。このNi当量
が、21wt%未満では、固溶化熱処理の状態で既にマルテ
ンサイト相が生成するようになり、深絞り性, 張出し性
がともに劣化するようになる。一方、このNi当量が22.8
wt%を超えると加工誘起マルテンサイトの生成量が少な
くなり、超深絞り性は得られない。したがって、Ni当量
は21〜22.8%未満の範囲, 好ましくは21.0〜22.7 (wt
%) に調整する必要がある。 修正Ni当量(%) = 12.6(C+N)+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.
65Cr+0.98Mo+ 0.6Cu− 0.4Al なお、本発明における上記のNi当量式は、引張試験で30
%の伸びを付与した試験片のマルテンサイト量をフェラ
イトスコープにてその相対量を求め、オーステナイト安
定度の指標である平山のNi当量式にCuとAlの項を追加
し、整理した式である。
テンレス鋼にAlとCuを複合添加し、さらに、C量とNi当
量を調整することにより、深絞り性と張出し性の両者に
優れるオーステナイトステンレス鋼が得られることがわ
かる。
ステナイト系ステンレス鋼を溶製し、通常の熱間圧延お
よび冷間圧延にて、1.0 mm厚に仕上げ、次いで1100℃×
30秒の焼鈍を施した。かくして得られた焼鈍板から、40
mmφ平底ポンチによる円筒状深絞り試験を行った。深絞
り性は、限界絞り比(LDR)が2.20以上か、それ未満
かで優劣を評価し、張り出し性は絞り比=2.50での限界
成形高さ(深絞りカップが破断した時のカップ高さ)で
評価した。また、時期割れは、絞り比=2.20のカップを
室温で100 時間放置したときの割れの発生の有無で評価
した。
ずれも、LDR≧2.20を示して深絞り性に優れると共
に、100 時間放置しても割れの発生がなく耐時期割れ性
に優れていることがわかる。また、成形高さも 26mm 以
上を示しており、張出し性も良好であった。
ては、C+N外れのもの(No.21),Ni当量外れのもの(N
o.18, 22)はいずれもLDRが2.20未満で深絞り性が悪
く、C, Siの上限外れのもの(No.21, 24) では 100時間
放置で時期割れが発生し、Alの高いNo.26 鋼ではLDR
2.20 未満で良くない結果を示した。
有鋼( No.4, 5, 6, 7, 8, 20, 21)の限界絞り比(LD
R)とC量の関係を示すグラフである。C量が0.03wt%
以上でLDRは2.20と、非常に優れた深絞り性を示し
た。一方、C=0.12wt%では、時期割れが発生した。こ
の図から、超深絞りを(LDR≧2.20) を得るには、C
は0.03wt%以上が必要であり、C≧0.04wt%が望ましい
ことがわかった。
鋼( No.1, 2, 3, 18, 19) のNi当量と限界成形高さの関
係を示す図である。Ni当量が21.0〜22.8wt%未満の範囲
で26mm以上の限界成形高さが得られる。したがって、良
好な張出し性を得るためには、上記範囲内にNi当量を制
御する必要があることがわかった。
連続鋳造にてスラブとしたのち、1250℃に加熱し、次い
で熱間圧延にて4mm厚×1050mm幅の熱延鋼帯を製造した
ときの耳割れの発生について調査した。その結果を表3
に示す。この表3に示すように、Bを含むNo.16 鋼およ
びMoとBとを含むNo.17 鋼はいずれも耳割れの発生がな
く、従って歩留りが向上するため経済的にも有利であっ
た。
+B入り)を連続鋳造して鋼片としたのち、この鋼片を
熱間圧延, 冷間圧延ならびに必要な焼鈍を含む常法に従
う処理によって、厚さ 0.6mmの製品板とした。そして、
得られた製品板について耐食性試験を行った。この試験
において、耐食性試験は、JIS G 0577 (ステンレス鋼の
孔食電位測定法) によった。この試験による結果を図3
に示すが、Mo, B入りのステンレス鋼(No.15, 17)はい
ずれも高い耐孔食性を示した。
絞り性と張り出し性に優れるプレス成形用オーステナイ
ト系ステンレス鋼を提供でき、オーステナイト系ステン
レス鋼の汎用性をさらに広げることが可能である。
グラフ。
Claims (3)
- 【請求項1】C:0.03〜0.10wt%、Si:0.5 〜1.0 wt
%、Mn:3.0 wt%以下、 Ni:6.0 〜10.0wt%、Cr:1
5.0〜19.0wt%、Cu:1.0 〜4.0 wt%、Al:0.45〜2.0 w
t%およびN:0.05wt%以下を含み、かつC+N≧0.04w
t%を満足し、下記Ni当量(wt%) が21〜22.8未満の範囲
内にあり、 Ni当量(wt%) = 12.6(C+N)+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.65
Cr+0.6Cu −0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス
鋼。 - 【請求項2】C:0.03〜0.10wt%、Si:0.5 〜1.0 wt
%、Mn:3.0 wt%以下、 Ni:6.0 〜10.0wt%、Cr:1
5.0〜19.0wt%、Mo:0.05〜3.0 wt%、Cu:1.0 〜4.0 w
t%、Al:0.45〜2.0 wt%、およびN:0.05wt%以下を
含み、かつC+N≧0.04wt%を満足し、下記Ni当量(wt
%) が21〜22.8未満の範囲内にあり、 Ni当量(wt%) = 12.6(C+N)+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.65
Cr+0.98Mo+0.6Cu −0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性に優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス
鋼。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の鋼において、そ
の成分組成のうちの残部鉄に代替する形で、さらにB:
0.0010〜0.020 wt%を含有することを特徴とする深絞り
性と張出し性に優れるプレス成形用オーステナイト系ス
テンレス鋼。
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- 1995-03-31 JP JP07541295A patent/JP3364040B2/ja not_active Expired - Fee Related
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