JP3364040B2

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

Info

Publication number: JP3364040B2
Application number: JP07541295A
Authority: JP
Inventors: 雄二池上; 勤衆張
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JPH08269634A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として（Ｃ＋Ｎ）量
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。

【０００２】従来、過酷な深絞り成形に供されるオース
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。

【０００３】

【従来の技術】この問題を解決するために、例えば、特
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
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。

【０００５】そこで本発明の目的は、従来から知られて
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、オーステナ
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。

【０００７】このような知見の下に開発した本発明は、 (1) Ｃ：0.03〜0.10wt％、Si：0.5 〜1.0 wt％、Mn：3.
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。

【０００８】また、上記のステンレス鋼は、その成分組
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。

【０００９】

【作用】次に、本発明の化学成分の各限定理由について
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。

【００１０】Si：0.5 〜1.0 wt％ Siは、有効な脱酸剤で製鋼工程には不可欠な成分であ
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。

【００１１】Mn：3.0 wt％以下 Mnは、脱酸ならびに脱硫剤として作用するとともに、オ
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。

【００１２】Ni：6.0 〜10.0wt％ Niは、6.0 wt％より少ないと、δフェライトが生成して
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。

【００１３】Cr：15.0〜19.0wt％ Crは、15.0wt％より少ないと耐食性が不十分となり、一
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。

【００１４】Mo：0.05〜3.0 wt％ Moは、ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素として良
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。

【００１５】Cu：1.0 〜4.0 wt％ Cu：は、オーステナイト系ステンレス鋼の深絞り性を著
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。

【００１６】Al：0.45〜2.0 wt％ Alは、深絞り性の向上に寄与する成分であり、0.45wt％
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。

【００１７】Ｎ：0.05wt％以下Ｎは、オーステナイト生成元素であり、耐食性の向上に
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。

【００１８】Ｂ：0.0010〜0.020 wt％Ｂは、CuおよびAlを含有する鋼において、その熱間加工
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。

【００１９】また、本発明にかかる鋼は、上記の成分組
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。

【００２０】次に、本発明においては、深絞り性と張出
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。

【００２１】以上の結果から、準安定オーステナイトス
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。

【００２２】

【実施例】

実施例１表１（発明鋼）, 表２（比較鋼）に示す成分組成のオー
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。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表１から、発明鋼の場合（No.1〜17）はい
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。

【００２６】一方、比較鋼の場合（No. 18〜27) におい
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。

【００２７】図１は、Ni当量を22％一定としたCu, Al含
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。

【００２８】また、図２は、Ｃ＝0.04wt％のCu, Al含有
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。

【００２９】実施例２表１に示す鋼No.2, No.16, No.17の鋼を溶製し、次いで
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。

【００３０】

【表３】

【００３１】実施例３表１に示す No.2 、 No.15 (Mo入り) 、 No.17の鋼（Mo
＋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。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、深
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｃ量と限界絞り比の関係を示す図。

【図２】Ni当量と限界成形高さの関係を示す図。

【図３】Mo, Ｂ入りステンレス鋼の孔食電位測定結果の
グラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭49−130309（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−16152（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−222558（ＪＰ，Ａ) 特開平５−287459（ＪＰ，Ａ) 特開平８−269618（ＪＰ，Ａ) 特開平８−269633（ＪＰ，Ａ) 特開平８−269635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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。