JP3446394B2 - 析出硬化型ステンレス鋼 - Google Patents
析出硬化型ステンレス鋼Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
Description
鋼に関し、詳しくは冷間加工性及びピーク時効温度より
も高い温度で時効処理されたときの耐力に優れた析出硬
化型ステンレス鋼に関する。
食性,強度に優れた析出硬化型ステンレス鋼SUS63
0が用いられている。このSUS630を用いてボルト
等を製造する際、成形加工方法として熱間鍛造が用いら
れるが、熱間鍛造は加工を容易に行えるもののその後の
切削加工等が必要であるなど製造工程数が多くなり、コ
ストが高くなる問題がある。
工にて行えれば望ましいが、SUS630はST(固溶
化熱処理)状態で硬さがHRC35程度と硬く、冷間加
工性の悪いものである。
間加工性を高める方法が考えられている。即ち低C+N
化によりST状態の母相(マルテンサイト相)の硬さを
通常のSUS630のそれよりも低くすることによって
冷間加工性を高めようというのである。
30はST後に時効処理を施し、母相より析出硬化相を
析出させることによって高強度を得るものである。
効処理)を行ったときに最も強い強度が得られるが、ピ
ーク時効処理の場合には靱性が低くなる問題があり、そ
こで靱性を必要とする場合にはそのピーク時効温度より
も高い温度(例えば620℃)での過時効処理を行って
所要の靱性を確保するといったことが行われている。
理を施した場合、母相からγ(オーステナイト)が逆変
態にて析出する問題があり、而してこのような逆変態γ
が析出すると時効処理後の耐力の低下が著しく、特に上
記のように低C+N化した析出硬化型ステンレス鋼の場
合、過時効処理状態での母相の強度が通常のSUS63
0よりも低いものとなってしまい、γの析出により耐力
がJIS規格以下になる場合もあることが明らかとなっ
た。
ステンレス鋼はこのような課題を解決するために開発さ
れたものである。 而して本願発明の析出硬化型ステンレス鋼は、重量%で
C:≦0.010%,N:0.010〜0.025%,
C+N:≦0.025%,Si:≦1.0%,Mn:≦
1.2%,P:≦0.04%,S:≦0.03%,C
u:3.0〜5.0%,Ni:3.0〜4.65%,C
r:13.0〜16.5%,Mo:≦1.0%,Nb:
(−11.43(C+N)+0.6%)〜0.5%,残
部実質的にFeからなり且つ下記式(1) 452(C+N)+11.1(Ni+Mn)≦73.1 式(1) を満たすようにC,N,Ni,Mnが成分調整されて成
る、時効処理後のγ量が20%以下であることを特徴と
する。
時効処理後の耐力の低下はγの析出に基づくものであ
り、またそのγの析出量はγ形成元素の添加量によって
大きく左右される。
元素の影響を調べたところ、γ形成元素であるC,N,
Ni,Mnの添加量を適正バランスとなし、またNi,
Mnの添加量を所定値以下に規制することによって、良
好な冷間加工性と時効処理(過時効処理)後の所定の耐
力をともに確保できる知見を得た。
理時に耐力の低下をもたらす元素である。しかしながら
Cuは析出硬化に必要不可欠な成分であり、そこで本発
明においてはCu添加量を特に下げることは行っていな
い。
のであって、かかる本発明によれば、ST状態での冷間
加工性に優れ且つ時効処理後において良好な耐力を有す
る析出硬化型ステンレス鋼を得ることができる。
るボルトその他の部材の生産性を高めることができ、析
出硬化型ステンレス鋼の用途を拡大することができる。
何れか1種又は2種以上をそれぞれ0.0005〜0.
0100%の範囲で含有させることが望ましい。これら
成分の添加により熱間加工性を高めることができる。
鋼における各化学成分の限定理由について詳述する。 C:≦0.010% CはST状態での硬度に最も影響し、その量は少ない方
が望ましい。本発明においてはその上限を0.010%
とした。
が良いがCほど影響を及ぼさない。そこで本発明ではC
を低減する一方、Nを利用してNbの炭窒化物を生成さ
せ、以て結晶粒の粗大化を防止すべく最低のN量を規定
し、その下限値を0.010%とした。そしてこの作用
を得るための好ましいNの範囲は0.015%以上0.
025%以下である。
とができ、冷間加工性を高めることができる。その上限
値は0.025%である。
Si含有量が多くなるとδフェライトを増加させて熱間
加工性を害するので、Si含有量の上限は1.0%とし
た。
制御や、高価なNiを低減させるのに有効である。しか
しながらMnはγ形成元素であるため、その添加量が多
いと過時効時のγ量を増加させることとなる。そこで本
発明では上限を1.2%とした。尚δフェライト制御や
Ni低減のためにより好ましい範囲は0.7〜1.2%
である。
ため0.04%以下とした。
下とした。
要な元素である。その効果は3.0%以上で有効であ
る。しかしながら過剰な添加は過時効時にγ量を増加さ
せ、また高温で粒界脆化を発生させ、熱間加工性を害す
るので上限を5.0%とした。
め3.0%以上必要である。しかしながらNiはγ形成
元素でもあるため、添加量が多すぎると過時効時にγ量
が増加し耐力が低下する。そこで本発明では上限値を
4.65%とした。
る。しかしながら強力なフェライト生成元素であるた
め、過剰に添加するとδフェライトを増加させ、熱間加
工性を害するので上限を16.5%とした。
ェライトを増加させる。そこで本発明では上限値を1.
0%に規制した。
6)〜0.50% NbはC,Nを固着し、ST状態での硬さを低下させ
る。またNbは炭窒化物を形成して結晶粒の粗大化を防
止する。その添加量は(C+N)とのバランスにより決
まり、そこで本発明では最低の量を−11.43(C+
N)+0.6とした。しかしながら過剰の添加はST時
の硬度を上昇させるため上限値を0.50%とした。こ
のNb含有量のより望ましい範囲は0.40%以下であ
る。
によるγの生成量は、含有するγ形成元素によって大き
く左右される。そこで本発明ではγ形成元素であるC,
N,Ni,Mnを、上記式を満たすように調整すること
で、過時効時のγ量を20%以下とすることができ、過
時効処理を行った場合においても良好な耐力を得ること
が可能となった。
ことができる。しかしながら過剰の添加は逆に熱間加工
性を劣化させるため0.0005%〜0.0100%の
範囲とした。
の化学成分のステンレス鋼を真空誘導炉で50kg溶製
した。溶製後1200℃で熱間鍛造を行い、直径20m
mに鍛伸した。その後1040℃/30分,水冷の条件
で固溶化熱処理(ST)を施し、そのときの硬度を測定
した。
5mmの試験片を切り出して圧縮試験を行い、ε=1と
なるときの圧縮応力を測定した。 更に620℃/24
0分,空冷の条件で時効処理を行い、時効後の硬度を測
定するとともに引張試験を行って耐力を測定した。また
時効後の残留γ量をX線回折によって(200)面/α
(211)のピークの積分強度比によって測定した。こ
れらの結果を表2に示している。
はそれぞれC,Nが本発明の範囲から外れており、この
結果ST材の硬度,圧縮試験時の応力が高く、冷間加工
性の悪いものとなっている。また620℃での時効時の
残留γ量も多く、時効処理後の耐力も低い値となってい
る。
が本発明の範囲外となっているとともに上記式(1)も
満たしていないものとなっており、この結果620℃で
の時効処理後のγ量が多く、引張試験での耐力がJIS
規格値726MPaよりも低い値となっている。
の硬度が何れも低く、圧縮試験の際の応力も低い値とな
っていて、冷間加工性の良好なものである。
0%以下の低い値となっており、この結果引張試験によ
る耐力は何れもJIS規格の726MPaよりも高い値
が得られている。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
性に優れ、且つ時効処理後においても良好な耐力の得ら
れる析出硬化型ステンレス鋼を製造することができる。
これにより、析出硬化型ステンレス鋼から成るボルトそ
の他の部材の生産性を高めることができ、析出硬化型ス
テンレス鋼の用途を拡大することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%でC :≦0.010% N :0.010〜0.025% C+N:≦0.025% Si:≦1.0% Mn:≦1.2% P :≦0.04% S :≦0.03% Cu:3.0〜5.0% Ni:3.0〜4.65% Cr:13.0〜16.5% Mo:≦1.0% Nb:(−11.43(C+N)+0.6%)〜0.5
% 残部実質的にFeからなり且つ下記式(1) 452(C+N)+11.1(Ni+Mn)≦73.1 式(1) を満たすようにC,N,Ni,Mnが成分調整されて成
る、時効処理後のγ量が20%以下であることを特徴と
する析出硬化型ステンレス鋼。 - 【請求項2】 重量%でC :≦0.010% N :0.010〜0.025% C+N:≦0.025% Si:≦1.0% Mn:≦1.2% P :≦0.04% S :≦0.03% Cu:3.0〜5.0% Ni:3.0〜4.65% Cr:13.0〜16.5% Mo:≦1.0% Nb:(−11.43(C+N)+0.6%)〜0.5
%を含有するとともにCa,B,REMの1種又は2種
以上をCa:0.0005〜0.0100%,B:0.
0005〜0.0100%,REM:0.0005〜
0.0100%の範囲で含有し、残部実質的にFeから
成り且つ下記式(1) 452(C+N)+11.1(Ni+Mn)≦73.1 式(1) を満たすようにC,N,Ni,Mnが成分調整されて成
る、時効処理後のγ量が20%以下であることを特徴と
する析出硬化型ステンレス鋼。
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