JP3425124B2 - フェライト系快削ステンレス鋼 - Google Patents
フェライト系快削ステンレス鋼Info
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Description
耐アウトガス性が必要とされる機器ないし部品の素材と
して利用するのに適する快削ステンレス鋼に関する。
の生産性向上のために、S、Pb、SeあるいはBiな
どの被削性向上元素を含有させた快削性ステンレス鋼が
使用されることがある。その中でも、これらの被削性向
上元素を比較的多く含有させることができ、かつ高い耐
食性が得られ、高価なNiを多く含有しないフェライト
系快削ステンレス鋼が用いられている。特に、精密な仕
上加工が施されるなどより良好な被削性が求められる場
合には、上記被削性向上元素の含有量を増やすことが行
われるとともに、上記の元素を単独ではなくて複合添加
させて用いることも多い。
素の一つである硫黄(S)は、MnSとして使用される
ことが多いが、多量に添加しすぎると熱間加工性あるい
は冷間加工性が損なわれるばかりでなく、大気中に暴露
すると、ステンレス鋼中に含有されている硫黄成分が硫
黄含有ガスとなって放出され、部品周囲に硫黄コンタミ
を引き起こしやすくなる問題が懸念される。
有ガス放出を抑制するために(以下、「耐アウトガス性
を向上させる」等という)、Mn含有量を制限して硫化
物中のCr含有量を高める提案がなされている(例えば
特開平10−46292号公報)。しかし、硫化物中の
Cr量を高めることは、被削性や熱間加工性を低下させ
る傾向にあるため、その用途は限定されることとなる。
るいは冷間加工性を従来のステンレス鋼と遜色ないもの
にしつつ、被削性及び耐アウトガス性に優れたフェライ
ト系快削ステンレス鋼を提供することにある。
題を解決するために、本発明のフェライト系快削ステン
レス鋼の第一の構成は、Niを含有しないか、又は含有
していてもその含有率が2質量%以下とされ、12〜3
5質量%のCr及び0.01〜0.4質量%のCを含有
し、Tiの含有量をWTi(質量%)、Zrの含有量をW
Zr(質量%)として、WTi+0.52WZrが0.03〜
3.5質量%となるように、TiとZrとの少なくとも
いずれかを含有し、0.01〜1.0質量%のSと、
0.01〜0.8質量%のSeとの少なくともいずれか
を含有し、Sの含有量をWS(質量%)、Cの含有量を
WC(質量%)としたとき、WS/(WTi+0.52WZ
r)の値が0.45以下であり、 S及びSeの合計含有
量(質量%)がCの含有量(質量%)の2倍以上であ
り、さらに、TiとZrとの少なくともいずれかを金属
元素成分として含有し、その金属成分との結合成分とし
て、必須成分としてのCと、さらにSとSeとの少なく
ともいずれかを含有する(Ti、Zr)系化合物が組織
中に形成されたステンレス鋼であって、以下の条件によ
るアウトガス性試験、すなわち:ステンレス鋼試験片と
して、縦15mm、横3mm、厚さ25mmの直方体形
状を有し、かつ全面を番手#400のエメリーペーパー
を用いて研磨したものを用意し、硫黄成分ゲッターとし
ての、縦10mm、横5mm、厚さ0.1mmの純度9
9.9%以上の銀箔と、0.5ccの純水とを、試験片
とともに内容積250ccの容器中に封入し、容器内の
温度が85℃となるように昇温して20時間保持した
後、銀箔中の硫黄成分含有量WSOの分析を行ったとき、
WSOの値が0.035質量%以下となることを特徴とす
る。
はZr、S及び/又はSeを含有させることにより、ス
テンレス鋼の組織中に(Ti、Zr)系化合物を生成す
ることが可能であり、このような化合物の形成によりス
テンレス鋼の被削性を向上させることができる。また、
このような化合物の形成は、MnSあるいは(Mn、C
r)S等の耐食性や熱間加工性の劣化を招き安い化合物
の形成を防止または抑制することができ、ひいては、耐
食性及び熱間加工性あるいは冷間加工性を良好なものに
維持することができる。さらに、上記(Ti、Zr)系
化合物の形成により、添加されるSが(Ti、Zr)系
化合物の構成元素のひとつとして含有され、その結果、
Fe系マトリックス相中に分散的に存在するSの量が減
少するため、ステンレス鋼中から発生するSの量を削減
することになる。したがって、上記(Ti、Zr)系化
合物の形成により、快削ステンレス鋼の耐アウトガス性
も同様に向上させることができる。
験を行ったときに、試験片から硫黄含有ガスとなって放
出された硫黄成分を、銀箔をゲッターとして吸収させ、
その銀箔中の硫黄含有量WSOを測定して材料の耐アウト
ガス性を定量化する。そして、その測定されるWSOを
0.035質量%以下と規定する。このように耐アウト
ガス性が規定された本発明のステンレス鋼は、大気中に
暴露したとき、放出されるS成分の量が微量であるため
周囲に硫黄コンタミを生じにくく、耐アウトガス性が要
求される産業機器の一部として用いられるステンレス鋼
として好適に使用することができる。
子は主に材料組成であるが、ステンレス鋼を構成するF
e系マトリックス相(フェライト(α)相)中に固溶し
ている硫黄成分は、結晶粒界に集まりやすい傾向がある
ため、耐アウトガス性を向上させるには、硫黄をTiや
Zrの炭硫化物として固定することが望ましい。そのた
めには、Sの含有量をWS(質量%)、Cの含有量をWC
(質量%)としたとき、WS/(WTi+0.52WZr)
の値が0.45以下、もしくはWS/WCの値が0.4以
下かつ、WS/(WTi+0.52WZr)の値が0.45
以下となるのが望ましい。
は、被削性向上を担うのが組織分散する(Ti、Zr)
系化合物であり、Pbをほとんど含有していなくとも
(例えばPb含有量が0.1質量%以下)、良好な被削
性を実現できる利点を有する。ただし、被削性をさらに
向上させるために、Pbを0.01〜0.3質量%含有
させても良い。また、本発明のフェライト系快削ステン
レス鋼の第二の構成は、Niを含有しないか、又は含有
していてもその含有率が2質量%以下とされ、12〜3
5質量%のCr及び0.01〜0.4質量%のCを含有
し、Tiの含有量をWTi(質量%)、Zrの含有量をW
Zr(質量%)として、WTi+0.52WZrが0.03〜
3.5質量%となるように、TiとZrとの少なくとも
いずれかを含有し、0.01〜1.0質量%のSと、
0.01〜0.8質量%のSeとの少なくともいずれか
を含有し、さらに、TiとZrとの少なくともいずれか
を金属元素成分として含有し、その金属成分との結合成
分として、必須成分としてのCと、さらにSとSeとの
少なくともいずれかを含有する(Ti、Zr)系化合物
が組織中に形成されており、かつ、0.01〜0.3質
量%のPbが含有されているフェライト系快削ステンレ
ス鋼であって、以下の条件によるアウトガス性試験、す
なわち:ステンレス鋼試験片として、縦15mm、横3
mm、厚さ25mmの直方体形状を有し、かつ全面を番
手#400のエメリーペーパーを用いて研磨したものを
用意し、硫黄成分ゲッターとしての、縦10mm、横5
mm、厚さ0.1mmの純度99.9%以上の銀箔と、
0.5ccの純水とを、前記試験片とともに内容積25
0ccの容器中に封入し、容器内の温度が85℃となる
ように昇温して20時間保持した後、前記銀箔中の硫黄
成分含有量WSOの分析を行ったとき、前記WSOの値が
0.035質量%以下となることを特徴とする。
低下させずに被削性、特にドリル穿孔性を向上させるこ
とができる。また、Pbを添加させることにより、Pb
が略単独で、ステンレス鋼中に分散的に析出する。この
ような析出物がステンレス鋼の被削性を向上させるのに
有効となる。被削性を向上させる効果を明瞭とするため
には、0.01質量%以上添加するのが良い。一方、過
剰に添加させると、熱間加工性が低下するため、その添
加量の上限値を0.3質量%とするのが良い。Pbの添
加量は望ましくは0.015〜0.25質量%の範囲で
設定するのが良い。また、Pbを含有することによって
ステンレス鋼の耐アウトガス性への影響もほとんどな
く、Pbを上記組成範囲で含有する本発明の快削ステン
レス鋼は、耐アウトガス性にも優れている。
(Ti、Zr)系化合物は、鋼のフェライト系マトリッ
クス相中に分散形成することができる。特に、該化合物
をマトリックス相中に微細に分散させることにより、鋼
の被削性をさらに高めることができる。該効果を高める
ためには、鋼材の研磨断面組織において観察される(T
i、Zr)系化合物の寸法(観察される化合物粒子の外
形線に位置を変えながら外接平行線を引いたときの、そ
の外接平行線の最大間隔にて表す)の平均値は例えば、
0.1〜30μm程度であるのが良く、また、その組織
中の面積率は1〜20%程度であるの良い。
i、Zr)4(S、Se)2C2にて表される化合物
(以下、炭硫/セレン化物という)をすくなくとも含有
するものとすることができる。この化合物において、T
i及びZrは、いずれか一方のものが含有されていて
も、双方とも含有されていてもいずれでも良い。また、
S及びSeについても、いずれか一方のみが含有されて
いても、双方とも含有されていてもいずれでも良い。該
組成式で表される化合物の含有により、鋼の被削性を向
上させることができるとともに、Sの含有量を調整する
ことによって耐アウトガス性を向上させることができ
る。
定は、X線回折(例えば、ディフラクトメータ法)や電
子線プローブ微少分析(EPMA)法により行うことが
できる。例えば、(Ti、Zr)4(S、Se)2C2
の化合物にて存在しているか否かは、X線ディフラクト
メータ法による測定プロファイルに、対応する化合物の
ピークが現れるか否かにより確認することができる。ま
た、組織中における該化合物の形成領域は、鋼材の断面
組織に対してEPMAによる面分析を行い、Ti、Z
r、S、SeあるいはCの特性X線強度の二次元マッピ
ング結果を比較することにより特定できる。
ス鋼における各成分の含有範囲の限定理由について説明
する。 (1)Ni:2質量%以下 Niは耐食性、特に還元性酸環境中での耐食性を向上さ
せるのに有効であることから必要に応じて添加すること
ができる。しかしながら、過剰な添加は、フェライト相
の安定性を低下させるほか、原料コストの上昇を招くこ
とから2質量%を上限とする。なお、Niの含有量はゼ
ロであっても良い。
%以上添加することが必要となる。一方、過剰に添加し
すぎると、CrS等の化合物が形成されるため、熱間加
工性を害するとともに、靭性の低下を招く恐れがある。
そのため、Crの含有量の上限は35質量%とする必要
がある。このようにCrの含有量は12〜35質量%の
範囲で設定するのが良いが、望ましくは15〜25質量
%の範囲で設定するのが良く、より望ましくは16〜2
2質量%の範囲で設定するのが良い。
が含有されることによって炭硫/セレン化物が形成さ
れ、そのために被削性が向上すると考えられる。ただ
し、含有量が0.01質量%未満では被削性向上に有効
な上記(Ti、Zr)系化合物が十分に形成されず、十
分な被削性付与効果が得られない。また、0.4質量%
を超えると、被削性向上に対し効果的でない単体の炭化
物が多量に生成することにより、逆に被削性が劣化する
ことになる。Cの添加量は望ましくは0.02〜0.2
5質量%の範囲で設定するのが良く、より望ましくは
0.025〜0.22質量%の範囲で設定するのが良
い。なお、(Ti、Zr)系化合物など、被削性を向上
させる化合物の構成元素の量に応じて、Cの添加量は被
削性向上の効果が最良の状態で得られるように適宜調節
するのが良い。また、上記(Ti、Zr)系化合物に構
成元素として含有されなかった残余のCはフェライトマ
トリックス中に固溶し、ステンレス鋼の硬さを向上させ
る効果も付与する。なお、本発明のフェライト系快削ス
テンレス鋼は、焼きなまし処理により主相がフェライト
化するものを総称し、例えば、焼入れ処理によりマルテ
ンサイト化するものであっても良い(例えば、切削加工
後に焼き入れ処理をして用いることもありうる)。
rの含有量をWZr(質量%)として、WTi+0.52W
Zrが0.03〜3.5質量%:TiとZrとは、本発明
のフェライト系快削ステンレス鋼において被削性向上効
果の中心的な役割を果たす(Ti、Zr)系化合物を形
成するのに必須の構成元素である。上記WTi+0.52
WZrが0.03質量%未満では(Ti、Zr)系化合物
の形成量が不充分となり、十分な被削性向上効果が見込
めなくなる。他方、WTi+0.52WZrが過剰となる場
合も、逆に被削性が低下することになる。そのため、W
Ti+0.52WZrは3.5質量%以下に抑える必要があ
る。Ti及びZrをステンレス鋼に含有させたときの上
記効果は、おおむねTi及びZrの種別に関係なく、含
有させた合計の原子数(あるいはmol数)に応じて定
まる。ZrとTiの原子量の比は略1:0.52である
から、原子量の小さいチタンのほうが少ない重量にてよ
り大きな効果を発揮できる。WTi+0.52WZrはZr
とTiの合計原子数を反映した組成パラメータであると
いえる。
1〜0.8質量%のSeとの少なくともいずれか:S及
びSeは被削性を向上させるのに有効な元素である。S
及びSeを含有させることで、被削性向上に効果のある
化合物(例えば、組成式(Ti、Zr)4(S、Se)
2C2で表される(Ti、Zr)系化合物等)がステン
レス鋼中に形成される。したがって、S及びSeの含有
量はSとSeのどちらとも、その効果が明瞭となる0.
01質量%を下限とする。しかしながら、これらの元素
の過剰な添加は、熱間加工性を低下させ、さらにSに関
して言えば、上記(Ti、Zr)系化合物を構成しない
残余のSがフェライトマトリックス中に過剰に存在する
ことになり、耐アウトガス性も低下させることになる。
これらのことを考慮すれば、Sは1質量%、Seは0.
8質量%を上限として設定するのが望ましい。また、S
及びSeはいずれも被削性を向上させる例えば上述の
(Ti、Zr)系化合物を構成するのに必要十分な量を
添加するのが望ましく、この観点においてS及びSeの
合計含有量(質量%)をCの含有量(質量%)の2倍以
上に設定するのが望ましい。なお、ステンレス鋼の耐ア
ウトガス性及び被削性の向上を最適化させるためには、
Sの含有量は、望ましくは0.05〜0.8質量%の範
囲で設定するのが良く、より望ましくは0.05〜0.
5質量%の範囲で設定するのが良い。
性及び熱間加工性を維持しつつ快削性に優れ、かつ耐ア
ウトガス性も良好なフェライト系ステンレス鋼を得るこ
とが可能となる。また、本発明のフェライト系快削ステ
ンレス鋼においては、その性質をより優れたものにする
ために、次のような組成範囲を設定することができる。
つまり、Si:2質量%以下、Mn:2質量%以下、
P:0.05質量%以下、Cu:2質量%以下、Co:
2質量%以下、O:0.03質量%以下、N:0.05
質量%以下、の少なくともいずれかの元素を含有させる
ことができる。以下、その限定理由について説明する。
し、含有量が過大となると固溶化熱処理後の硬さが硬く
なり、冷間加工性に不利になるばかりでなく、δ−フェ
ライトの形成量を増し、鋼の熱間加工性を劣化させるた
め、上限を2質量%とする。なお、冷間加工性を特に重
視する場合は、望ましくは1質量%以下に設定するのが
良く、より望ましくは0.5質量%以下に設定するのが
良い。
ト相の形成を抑制する効果も有する。また、SやSeと
の共存により被削性に有効な化合物を生成するため、被
削性が特に重視される場合に添加しても良い。被削性を
向上させる効果をより顕著に期待する場合には、含有量
を1質量%以上に設定するのが良い。しかしながら、一
方で、Mnを含有するとMnSが形成されやすくなる。
MnSは耐食性を大きく劣化させるとともに、冷間加工
性をも低下させるため形成されないのが良い。したがっ
て、耐食性及び冷間加工性を重視する場合は0.4質量
%以下に限定することが望ましい。
性の低下を招くこともあり、その含有量をなるべく低く
抑えるのが良く、0.05質量%以下に設定するのが良
い。また、より望ましくは0.03質量%以下に抑える
のが良いが、必要以上に含有量を低減させることは、製
造コストの上昇を招くこともある。
向上させるのに有効な元素であることから必要に応じて
添加しても良い。より顕著な効果を得るためには0.3
質量%以上は含有させるのが良い。しかしながら、過剰
に添加させると、熱間加工性が低下するため、2質量%
以下の範囲で設定するのが良い。熱間加工性を特に重視
する場合は0.5質量%以下に抑えるのがより望まし
い。
向上させるのに有効な元素であることから必要に応じて
添加しても良い。より顕著な効果を得るためには0.3
質量%以上は含有させるのが良い。しかしながら、過剰
に添加させると、熱間加工性が低下するとともに、原料
コストの上昇を招くことから、2質量%以下の範囲で設
定するのが良い。熱間加工性及び原料コストを特に重視
する場合は0.5質量%以下に抑えるのがより望まし
い。
化合物の構成元素であるTi及びZr等と結合してこれ
らの酸化物を形成することがある。これらの酸化物は被
削性の向上には効果的ではないため、これら酸化物を形
成させないようにOの含有量は極力低く抑制するのが良
い。そのため、Oの含有量は0.03質量%以下に設定
するのが良い。また、製造コストとの兼ね合いである
が、望ましくは0.01質量%以下とするのが良い。
であるTiやZrと結合し、被削性の向上には効果的で
ない窒化物を形成することから極力低く抑制すべきであ
る。しかしながら、鉄鋼中には通常含有されている元素
であるため0.05質量%を上限とする。また、製造コ
ストとの兼ね合いであるが、望ましくは0.03質量%
以下とするのが良く、より望ましくは0.01質量%以
下とするのが良い。
ス鋼には、0.1〜4質量%のMoと、0.1〜3質量
%のWとの少なくともいずれかを含有させることができ
る。上記MoとWを添加すると、不働態強化のため耐食
性を、また、二次硬化のため硬度を向上させることが可
能となる。そのような効果を明瞭に得るためには、M
o、Wどちらとも0.1質量%以上は添加するのが良
い。一方、過剰に添加すると熱間加工性を低下させるた
め、Moは4質量%、Wは3質量%を上限値とするのが
良い。
質量%のTeと、0.01〜0.2質量%のBiの少な
くともいずれかを含有させることができる。これらの元
素を含有させることにより、ステンレス鋼の被削性をよ
り向上させることができる。このとき、被削性向上の効
果を明瞭に得るためには、Teは0.005質量%以
上、Biは0.01質量%以上含有させるようにするの
が良い。一方、添加量が過剰になると、熱間加工性を低
下させる場合がある。したがってTeの上限値は0.1
質量%、Biの上限値は0.2質量%とするのが良い。
ス鋼は、Ca、Mg、B、REM(ただしREMは元素
周期律表にて3A族として分類される金属元素の1種又
は2種以上)から選ばれる1種以上を合計にて0.00
05〜0.01質量%含有させることができる。これら
の元素は、鋼の熱間加工性を向上させるのに有効な元素
である。これらを添加することよって得られる熱間加工
性向上の効果は、合計含有量が0.0005質量%以上
であるとき、より顕著に発揮される。一方、過剰に添加
させると、効果が飽和し、逆に熱間加工性が低下するこ
とから合計含有量の上限を0.01質量%と設定する。
なお、REMとしては、放射活性の低い元素を主体的に
用いることが取り扱い上容易であり、この観点におい
て、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、
Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuか
ら選ばれる1種又は2種以上を使用することが有効であ
る。特に上記効果のより顕著な発現と価格上の観点か
ら、軽希土類、特にLaあるいはCeを使用することが
望ましい。ただし、希土類分離過程等にて不可避的に残
留する微量の放射性希土類元素(例えばThやUなど)
が含有されていても差し支えない。また、原料コスト低
減等の観点から、ミッシュメタルやジジムなど、非分離
希土類を使用することもできる。
レス鋼は、Nb、V、Ta、及びHfから選ばれる1種
又は2種以上を0.01〜0.5質量%含有するとする
ことができる。Nb、V、Ta、及びHfは炭窒化物を
形成して鋼の結晶粒を微細化し、強靭性を高める効果が
あるため、それぞれ0.5質量%までの範囲で添加する
ことができる。なお強靭性を高める効果を明瞭にするた
めには、0.01質量%以上含有させるのが望ましい。
の実験を行った。まず、表1に示す配合組織により、各
々50kg鋼塊を高周波誘導炉にて溶製し、これを、1
050〜1100℃に加熱し、熱間鍛造により20mm
の丸棒に加工した。それら丸棒をさらに800℃で1時
間加熱した後空冷(焼きなまし処理)し、各試験に供し
た。
(S、Se)2C2であったが、(Ti、Zr)S、及
び(Ti、Zr)S3等の介在物も一部認められた。ま
た、Mn含有量が高いNo.7などには、(Mn、C
r)Sが僅かではあるが認められた。なお、各介在物の
同定方法は、以下のようにして行っている。すなわち、
各丸棒から適量の試験片を取り出して、これをテトラメ
チルアンモニウムクロライドと10%のアセチルアセト
ンを含むメタノール溶液を電解質として用いることによ
り、金属マトリックス部分を電解する。そして、溶解後
の電解液をろ過することにより、鋼中に含有されていた
不溶の化合物を抽出して乾燥後、これをX線回折ディフ
ラクトメータ法にて分析し、その回折プロファイルの出
現ピークから化合物の特定を行う。なお、鋼組織中の化
合物粒子の組成は別途EPMAにより分析を行ってお
り、その二次元マッピングから、X線回折にて観察され
た化合物に対応する組成の化合物が形成されていること
を確認している。図1はNo.5の発明鋼のディフラク
トメータ法によるX線回折プロファイルを示しており、
図2は発明鋼No.5の鋼表面の光学顕微鏡観察画像
(倍率:400倍)を示す。また、表1においてNo.
1〜14が本発明に該当する実施例の鋼種であり、N
o.15〜28は比較例の鋼種である。
た。 1.熱間加工性試験:熱間加工性の評価は、熱間鍛造時
に、割れなどの欠陥が発生したか否かを目視観察によっ
て評価した。「○」は熱間鍛造加工によって実質的に欠陥
が発生しなかったことを、「×」は熱間鍛造加工によって
大きな割れが確認されたこと、「△」は、熱間鍛造加工に
よって軽微な割れが存在していることをそれぞれ示して
いる。
工時の切削抵抗、仕上げ面粗さ、切粉形状により評価す
る。切削工具にはサーメットを用いて、周速150m/
min、一回転当りの切り込み量0.1mm、一回転当
りの送り量0.05mmで乾式にて切削加工を実施し
た。切削抵抗は、加工時に工具に発生する主分力を測定
したものである(単位:N)。仕上げ面粗さは、JIS
−B0601に規定されている方法で測定した加工後の
供試材表面の算術平均粗さ(Ra:μm)である。さら
に、切粉形状を目視観察し、破砕性が良好であるものは
「良」、破砕性が悪く切粉がつながった状態のものは「劣」
として表している。
の評価は、Sの発生量を規定することによって行った。
具体的には、寸法が、縦が15mm、横が3mm、厚さ
が25mmの直方体形状で、かつ、全面を番手#400
のエメリーペーパーによって研磨加工した試験片を用い
る。そして、容積が250ccの密閉容器中に、前記試
験片と銀箔(寸法:縦0.1mm、横5mm、厚さ10
mm、純度:99.9%以上)と0.5ccの純水をい
れ、その容器内の温度を85℃に維持しつつ20時間保
持させた。また、そして試験後の銀箔中のS含有量WSO
を燃焼赤外線吸収法にて測定した。
は、No.1〜5、及びNo.13のサンプルについ
て、圧縮試験時の限界圧縮歪を測定することにより行っ
た。圧縮試験片は直径15mm、高さ22.5mmの円
柱状とし、600t油圧プレスにより圧縮加工し、限界
圧縮歪(1n(H0/H):H0は初期試験片高さ、Hは
割れの発生しなかった限界の高さ、n(X)はXの自然
対数を表す)を求めた。No.1〜5のサンプルは比較
鋼No.15と同等程度、また、比較鋼No.16と比
較して20%ほど高い限界圧縮率を有しており、冷間加
工性も良好であることが確認された。
水噴霧試験によって行った。試験片としては、直径10
mm、高さ50mmの円柱形上のものを用い、表面をエ
メリー紙により番手#400まで研磨加工し、洗浄した
後、これを35℃の5質量%塩化ナトリウム水溶液噴霧
環境中にて96時間暴露する。評価は目視により行い、
全く発錆が確認されなかったものを「A」、点状のしみが
数カ所に認められたものを「B」、面積率5%以下の範囲
で赤錆が確認されたものを「C」、面積率5%を超える範
囲で赤錆が確認されたものを「D」として評価した。以上
の結果を表2に示す。
熱間加工性、冷間加工性、耐食性も従来のステンレス鋼
と比較して遜色なく、さらに、快削性が従来のステンレ
ス鋼に比べて向上していることがわかる。また、サンプ
ルNo.16、及び18の比較鋼と比べると、本発明の
実施例品はWSOも少なく耐アウトガス性に優れているこ
とがわかる。比較例No.16及び18の鋼種のWSOが
多いのは、Ti及びZrを含有していないことから、炭
硫化物が生成しにくくなっており、マトリックス中のS
の量が過剰となっているためだと考えられる。また、比
較例No.18においては、熱間加工性も損なわれてお
り、被削性の評価が行えなかった。
が、これはあくまで一例示であり、本発明は、その趣旨
を逸脱しない範囲で、当事者の知識に基づき、その他の
変更を加えた態様で実施可能である。
回折プロファイルを示す図。
図。
Claims (9)
- 【請求項1】 Niを含有しないか、又は含有していて
もその含有率が2質量%以下とされ、 12〜35質量%のCr及び0.01〜0.4質量%の
Cを含有し、 Tiの含有量をWTi(質量%)、Zrの含有量をWZr
(質量%)として、WTi+0.52WZrが0.03〜
3.5質量%となるように、TiとZrとの少なくとも
いずれかを含有し、 0.01〜1.0質量%のSと、0.01〜0.8質量
%のSeとの少なくともいずれかを含有し、Sの含有量をWS(質量%)、Cの含有量をWC(質量
%)としたとき、WS/(WTi+0.52WZr)の値が
0.45以下であり、 S及びSeの合計含有量(質量%)がCの含有量(質量
%)の2倍以上であり、 さらに、 TiとZrとの少なくともいずれかを金属元素成分とし
て含有し、その金属成分との結合成分として、必須成分
としてのCと、さらにSとSeとの少なくともいずれか
を含有する(Ti、Zr)系化合物が組織中に形成され
たステンレス鋼であって、以下の条件によるアウトガス
性試験、すなわち: ステンレス鋼試験片として、縦15mm、横3mm、厚
さ25mmの直方体形状を有し、かつ全面を番手#40
0のエメリーペーパーを用いて研磨したものを用意し、
硫黄成分ゲッターとしての、縦10mm、横5mm、厚
さ0.1mmの純度99.9%以上の銀箔と、0.5c
cの純水とを、前記試験片とともに内容積250ccの
容器中に封入し、容器内の温度が85℃となるように昇
温して20時間保持した後、前記銀箔中の硫黄成分含有
量WSOの分析を行ったとき、 前記WSOの値が0.035質量%以下となることを特徴
とするフェライト系快削ステンレス鋼。 - 【請求項2】 Niを含有しないか、又は含有していて
もその含有率が2質量%以下とされ、 12〜35質量%のCr及び0.01〜0.4質量%の
Cを含有し、 Tiの含有量をWTi(質量%)、Zrの含有量をWZr
(質量%)として、WTi+0.52WZrが0.03〜
3.5質量%となるように、TiとZrとの少なくとも
いずれかを含有し、 0.01〜1質量%のSと、0.01〜0.8質量%の
Seとの少なくともいずれかを含有し、Sの含有量をWS(質量%)、Cの含有量をWC(質量
%)としたとき、WS/(WTi+0.52WZr)の値が
0.45以下であり、 S及びSeの合計含有量(質量%)がCの含有量(質量
%)の2倍以上であり、 さらに、 TiとZrとの少なくともいずれかを金属元素成分とし
て含有し、その金属成分との結合成分として、必須成分
としてのCと、さらにSとSeとの少なくともいずれか
を含有する(Ti、Zr)系化合物が組織中に形成され
ており、 かつ、0.01〜0.3質量%のPbが含有されている
フェライト系快削ステンレス鋼であって、以下の条件に
よるアウトガス性試験、すなわち: ステンレス鋼試験片として、縦15mm、横3mm、厚
さ25mmの直方体形状を有し、かつ全面を番手#40
0のエメリーペーパーを用いて研磨したものを用意し、
硫黄成分ゲッターとしての、縦10mm、横5mm、厚
さ0.1mmの純度99.9%以上の銀箔と、0.5c
cの純水とを、前記試験片とともに内容積250ccの
容器中に封入し、容器内の温度が85℃となるように昇
温して20時間保持した後、前記銀箔中の硫黄成分含有
量WSOの分析を行ったとき、 前記WSOの値が0.035質量%以下となることを特徴
とするフェライト系快削ステンレス鋼。 - 【請求項3】 Si:2質量%以下、Mn:2質量%以
下、P:0.05質量%以下、Cu:2質量%以下、C
o:2質量%以下、O:0.03質量%以下、N:0.
05質量%以下とされる請求項1又は2に記載のフェラ
イト系快削ステンレス鋼。 - 【請求項4】 0.1〜4質量%のMoと、0.1〜3
質量%のWとの少なくともいずれかを含有する請求項1
ないし3のいずれかに記載のフェライト系快削ステンレ
ス鋼。 - 【請求項5】 0.005〜0.1質量%のTeと、
0.01〜0.2質量%のBiとの少なくともいずれか
を含有する請求項1ないし4のいずれかに記載のフェラ
イト系快削ステンレス鋼。 - 【請求項6】 Ca、Mg、B、REM(ただしREM
は元素周期律表にて3A族として分類される金属元素の
1種又は2種以上)から選ばれる1種以上を合計にて
0.0005〜0.01質量%含有する請求項1ないし
5のいずれかに記載のフェライト系快削ステンレス鋼。 - 【請求項7】 Nb、V、Ta、Hfから選ばれる1種
以上を0.01〜0.5質量%含有する請求項1ないし
6のいずれかに記載のフェライト系快削ステンレス鋼。 - 【請求項8】 前記(Ti、Zr)系化合物が、フェラ
イト系マトリックス相中に分散形成されている請求項1
ないし7のいずれかに記載のフェライト系快削ステンレ
ス鋼。 - 【請求項9】 前記(Ti、Zr)系化合物は、組成式
(Ti、Zr)4(S、Se)2C2にて表される化合
物を少なくとも含有する請求項1ないし8のいずれかに
記載のフェライト系快削ステンレス鋼。
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