JP3546421B2 - 高強度・高耐食含窒素オーステナイ ト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば屋外、工業、沿岸地域等に使用されるセルフタッピン、ドリルネジやボルト等や船尾シャフト等の高強度および高耐食性などが要求される部品の素材として使用されるステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来技術】
屋外、工業、沿岸地域等に使用されるセルフタッピン、ドリルネジやボルト等の強度および耐食性などが要求される部品の素材として、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ ＸＭ７、ＳＵＳ３０４等が使用されている。しかし、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳ３０４等では必要な強度が得られず、耐食性についても、特に、環境が厳しい沿岸地域では、発錆が確認されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、近年、セルフドリルネジは、被締結材に、下穴を必要とせず、現場施行性に優れるため、需要が増加している。しかし、現用鋼であるＳＵＳ ＸＭ７やＳＵＳ ３０４では、ドリル刃先硬度がＨＶ≦４００であり、Ａｌ板、薄い鋼板等に使用が限られ、冷間加工により硬度を上げるため耐食性が低下してしまう欠点も合わせ持っている。現在では、耐海水用ステンレス鋼として、窒素を多量添加した高硬度、高耐食ステンレス鋼が各種発明されているが、何れもＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏといった高価な合金元素を多量に含有し、また、冷間加工性に悪影響を及ぼす窒化物を固溶させるためには、１２００℃近くの高温固溶化熱処理が必要でコストが高く、ネジ、ボルト用材料には適していない。また、ＳＵＳ ３０４に窒素を添加し、強度、耐食性を向上させたＳＵＳ ３０４Ｎが開発されているが、それでも硬度が不足しているのが現状である。
【０００４】
そのため、沿岸地域等の使用にも耐えられる耐食性と、厚い鋼板に使用できる高強度を有し、コストの上昇をできる限り抑えた材料の開発が求められている。本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、通常の固溶化熱処理炉で窒化物が固溶し、ＳＵＳ ＸＭ７やＳＵＳ ３０４、ＳＵＳ ３０４Ｎよりも耐食性に優れ、高強度が得られるオーステナイト系ステンレス鋼の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明によるステンレス鋼は、
重量％でＣ：０．１０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：５〜１０％、Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：８〜１５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｎ：０．４〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜３％、残部実質的にＦｅから成る組成を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明は、熱間加工性の改善を目的にＢ、強度の向上を目的にＮｂ、Ｖ、Ｗの何れか１種または２種以上をＢ：０．０１％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下の量で、含有させてもよい。
【０００７】
【作用および発明の効果】
本発明の成分範囲の限定理由を述べる。
【０００８】
Ｃ：０．１０％以下
Ｃは侵入型元素であって、強度の向上に寄与する。しかし、多量の添加は、Ｎの固溶量を低下させると共に、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、母相の固溶Ｃｒ量を低下させ耐食性を劣化させるため、その上限０．１％とする必要がある。
【０００９】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは主として溶解精錬時の脱酸剤として作用する元素である。しかし、多量に含有すると製造性を劣化させるため、その上限を１．０％とした。
【００１０】
Ｍｎ：５〜１０％
Ｍｎはオーステナイト生成元素であり、且つ窒素の固溶量を著しく増加させる。相バランスでオーステナイト単相にするためには、５％以上の添加が必要である。また、１０％を越えると熱間加工性を劣化させるため、その範囲を５〜１０％とした。
【００１１】
Ｓ：０．０１以下％
Ｓは、ＭｎＳとなり、冷間加工時、割れの起点となるため、冷間加工性を著しく劣化させる。そのため、その上限を０．０１％とした。
【００１２】
Ｎｉ：８〜１５％
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト相安定に寄与する。また、変形抵抗を低下させ、冷間加工性を向上させるが、多量の添加は逆に強度の低下を招くため、その範囲を８〜１５％とした。
【００１３】
Ｃｒ：１５〜２５％
Ｃｒはステンレス鋼の窒素の固溶量増加、及び耐食性を向上させる元素として有効であると共に、フェライト生成元素である。１５％以下だと耐食性が十分でないが、その増加と共に窒素固溶量、耐食性は増加する。しかし、２５％以上となるとフェライト・オーステナイト２相組織となるため、その範囲を１５％〜２５％とした。
【００１４】
Ｍｏ：０．５〜４％
Ｍｏは、ステンレス鋼の窒素の固溶量増加、及び耐食性を向上させる元素として有効であると共に、フェライト生成元素である。０．５％以下だと特性向上の効果は薄く、その増加と共に増加する。しかし、４％以上となると熱間加工性を劣化させると共にコスト高となるため、その範囲を０．５％〜４％とした。
【００１５】
Ｎ：０．３〜１．０％
Ｎは侵入型元素であって、強度の向上、及びオーステナイト相の安定と耐食性向上及び加工後の時効処理による強度向上に寄与する。０．３％以下ではその効果は低く、１％以上となると、窒化物が完全に固溶せず、ＳＴ温度が高くなると共に冷間加工性、靭延性を劣化させるため、そのその範囲を０．３％〜１．０％までとした。
【００１６】
Ｃｕはオーステナイト生成元素であり、また冷間加工性、耐食性を向上させる効果がある。しかし、３％を超えて含有させると熱間加工性を低下させるため、その上限を３％とした。
【００１７】
Ｂ：０．０１以下
Ｂは熱間加工性の改善に寄与するため、必要により添加しても良い。しかし、０．０１％以上添加すると窒素と結合し、逆に熱間加工性を低下させるため０．０１％以下とする必要がある。
【００１８】
Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下
Ｎｂ、Ｖ、Ｗは結晶粒の微細化、及び強度の向上に寄与するため、必要により１種または２種以上添加しても良い。しかし、多量に添加すると、窒素と結合し固溶Ｎ量を低下させるため、その上限を１．０％以下とした。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下にその実施例を詳述する。表１に示す化学成分のものを５０ｋｇ高周波誘導炉で溶製したのち、５０ｋｇ鋼塊に鋳造し、続いて鍛伸によって２０ｍｍの丸棒にし、１１００℃×１ｈｒ加熱後水冷の固溶化熱処理を施した。その後各丸棒より試験片を切り出して引張試験、ＣＰＴ試験、限界割れ試験を行った。なお、比較鋼は、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌである。
【００２０】
ここで、常温引張試験は、ＪＩＳ ４号試験片を使用し、０．２％耐力、引張強度を測定した。ＣＰＴ試験は、ＪＩＳ Ｇ ０５７８に則り腐食液を作製し、２．５℃刻みで昇温し測定した。また、限界割れ試験は、端面拘束圧縮試験を行い、目視で割れが確認できる減面率を測定した。その結果を表２に示す。また、顕微鏡により組織確認（×１００）したところによれば、固溶化熱処理状態で未固溶の窒化物はほとんど確認できないこともわかった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
表２に示すように、本発明鋼１〜１３は、ＳＵＳ３０４Ｎ、
ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌと比較しても、室温での０．２％耐力および引張強さが優れ、耐孔食性はＳＵＳ３１６Ｌよりはるかに優れており、耐海水ステンレス鋼に近い特性を有している。また、加工性はＳＵＳＸＭ７等に比べれば若干劣っているが、ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌよりはるかに優れている。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明は、１１００℃以下の固溶化熱処理で窒素を完全に固溶させることで、コストの上昇と加工性の低下を抑えて、強度と耐食性を向上させたオーステナイト系ステンレス鋼を提供でき、屋外、工業、沿岸地域等に使用されるセルフタッピン、ドリルネジやボルト等や船尾シャフト等に最適である。
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば屋外、工業、沿岸地域等に使用されるセルフタッピン、ドリルネジやボルト等や船尾シャフト等の高強度および高耐食性などが要求される部品の素材として使用されるステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来技術】
屋外、工業、沿岸地域等に使用されるセルフタッピン、ドリルネジやボルト等の強度および耐食性などが要求される部品の素材として、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ ＸＭ７、ＳＵＳ３０４等が使用されている。しかし、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳ３０４等では必要な強度が得られず、耐食性についても、特に、環境が厳しい沿岸地域では、発錆が確認されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、近年、セルフドリルネジは、被締結材に、下穴を必要とせず、現場施行性に優れるため、需要が増加している。しかし、現用鋼であるＳＵＳ ＸＭ７やＳＵＳ ３０４では、ドリル刃先硬度がＨＶ≦４００であり、Ａｌ板、薄い鋼板等に使用が限られ、冷間加工により硬度を上げるため耐食性が低下してしまう欠点も合わせ持っている。現在では、耐海水用ステンレス鋼として、窒素を多量添加した高硬度、高耐食ステンレス鋼が各種発明されているが、何れもＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏといった高価な合金元素を多量に含有し、また、冷間加工性に悪影響を及ぼす窒化物を固溶させるためには、１２００℃近くの高温固溶化熱処理が必要でコストが高く、ネジ、ボルト用材料には適していない。また、ＳＵＳ ３０４に窒素を添加し、強度、耐食性を向上させたＳＵＳ ３０４Ｎが開発されているが、それでも硬度が不足しているのが現状である。
【０００４】
そのため、沿岸地域等の使用にも耐えられる耐食性と、厚い鋼板に使用できる高強度を有し、コストの上昇をできる限り抑えた材料の開発が求められている。本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、通常の固溶化熱処理炉で窒化物が固溶し、ＳＵＳ ＸＭ７やＳＵＳ ３０４、ＳＵＳ ３０４Ｎよりも耐食性に優れ、高強度が得られるオーステナイト系ステンレス鋼の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明によるステンレス鋼は、
重量％でＣ：０．１０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：５〜１０％、Ｓ：０．０１％以下、Ｎｉ：８〜１５％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｎ：０．４〜１．０％、Ｃｕ：０．０１〜３％、残部実質的にＦｅから成る組成を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明は、熱間加工性の改善を目的にＢ、強度の向上を目的にＮｂ、Ｖ、Ｗの何れか１種または２種以上をＢ：０．０１％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下の量で、含有させてもよい。
【０００７】
【作用および発明の効果】
本発明の成分範囲の限定理由を述べる。
【０００８】
Ｃ：０．１０％以下
Ｃは侵入型元素であって、強度の向上に寄与する。しかし、多量の添加は、Ｎの固溶量を低下させると共に、Ｃｒと結合して炭化物を形成し、母相の固溶Ｃｒ量を低下させ耐食性を劣化させるため、その上限０．１％とする必要がある。
【０００９】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは主として溶解精錬時の脱酸剤として作用する元素である。しかし、多量に含有すると製造性を劣化させるため、その上限を１．０％とした。
【００１０】
Ｍｎ：５〜１０％
Ｍｎはオーステナイト生成元素であり、且つ窒素の固溶量を著しく増加させる。相バランスでオーステナイト単相にするためには、５％以上の添加が必要である。また、１０％を越えると熱間加工性を劣化させるため、その範囲を５〜１０％とした。
【００１１】
Ｓ：０．０１以下％
Ｓは、ＭｎＳとなり、冷間加工時、割れの起点となるため、冷間加工性を著しく劣化させる。そのため、その上限を０．０１％とした。
【００１２】
Ｎｉ：８〜１５％
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、オーステナイト相安定に寄与する。また、変形抵抗を低下させ、冷間加工性を向上させるが、多量の添加は逆に強度の低下を招くため、その範囲を８〜１５％とした。
【００１３】
Ｃｒ：１５〜２５％
Ｃｒはステンレス鋼の窒素の固溶量増加、及び耐食性を向上させる元素として有効であると共に、フェライト生成元素である。１５％以下だと耐食性が十分でないが、その増加と共に窒素固溶量、耐食性は増加する。しかし、２５％以上となるとフェライト・オーステナイト２相組織となるため、その範囲を１５％〜２５％とした。
【００１４】
Ｍｏ：０．５〜４％
Ｍｏは、ステンレス鋼の窒素の固溶量増加、及び耐食性を向上させる元素として有効であると共に、フェライト生成元素である。０．５％以下だと特性向上の効果は薄く、その増加と共に増加する。しかし、４％以上となると熱間加工性を劣化させると共にコスト高となるため、その範囲を０．５％〜４％とした。
【００１５】
Ｎ：０．３〜１．０％
Ｎは侵入型元素であって、強度の向上、及びオーステナイト相の安定と耐食性向上及び加工後の時効処理による強度向上に寄与する。０．３％以下ではその効果は低く、１％以上となると、窒化物が完全に固溶せず、ＳＴ温度が高くなると共に冷間加工性、靭延性を劣化させるため、そのその範囲を０．３％〜１．０％までとした。
【００１６】
Ｃｕはオーステナイト生成元素であり、また冷間加工性、耐食性を向上させる効果がある。しかし、３％を超えて含有させると熱間加工性を低下させるため、その上限を３％とした。
【００１７】
Ｂ：０．０１以下
Ｂは熱間加工性の改善に寄与するため、必要により添加しても良い。しかし、０．０１％以上添加すると窒素と結合し、逆に熱間加工性を低下させるため０．０１％以下とする必要がある。
【００１８】
Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下
Ｎｂ、Ｖ、Ｗは結晶粒の微細化、及び強度の向上に寄与するため、必要により１種または２種以上添加しても良い。しかし、多量に添加すると、窒素と結合し固溶Ｎ量を低下させるため、その上限を１．０％以下とした。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下にその実施例を詳述する。表１に示す化学成分のものを５０ｋｇ高周波誘導炉で溶製したのち、５０ｋｇ鋼塊に鋳造し、続いて鍛伸によって２０ｍｍの丸棒にし、１１００℃×１ｈｒ加熱後水冷の固溶化熱処理を施した。その後各丸棒より試験片を切り出して引張試験、ＣＰＴ試験、限界割れ試験を行った。なお、比較鋼は、ＪＩＳ ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳＸＭ７、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌである。
【００２０】
ここで、常温引張試験は、ＪＩＳ ４号試験片を使用し、０．２％耐力、引張強度を測定した。ＣＰＴ試験は、ＪＩＳ Ｇ ０５７８に則り腐食液を作製し、２．５℃刻みで昇温し測定した。また、限界割れ試験は、端面拘束圧縮試験を行い、目視で割れが確認できる減面率を測定した。その結果を表２に示す。また、顕微鏡により組織確認（×１００）したところによれば、固溶化熱処理状態で未固溶の窒化物はほとんど確認できないこともわかった。
【００２１】
【表１】
【表２】
表２に示すように、本発明鋼１〜１３は、ＳＵＳ３０４Ｎ、
ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌと比較しても、室温での０．２％耐力および引張強さが優れ、耐孔食性はＳＵＳ３１６Ｌよりはるかに優れており、耐海水ステンレス鋼に近い特性を有している。また、加工性はＳＵＳＸＭ７等に比べれば若干劣っているが、ＳＵＳ３１７Ｊ４Ｌよりはるかに優れている。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明は、１１００℃以下の固溶化熱処理で窒素を完全に固溶させることで、コストの上昇と加工性の低下を抑えて、強度と耐食性を向上させたオーステナイト系ステンレス鋼を提供でき、屋外、工業、沿岸地域等に使用されるセルフタッピン、ドリルネジやボルト等や船尾シャフト等に最適である。
Claims (2)
- 重量％で
Ｃ：０．１０％以下
Ｓｉ：１．０％以下
Ｍｎ：５〜１０％
Ｓ：０．０１％以下
Ｎｉ：８〜１５％
Ｃｒ：１５〜２５％
Ｍｏ：０．５〜４％
Ｎ：０．４〜１．０％
Ｃｕ：０．０１％〜３％
残部実質的にＦｅから成る組成を有する高強度・高耐食含窒素オーステナイト系ステンレス鋼。 - 請求項１の成分に加え更にＮｂ、Ｂ、Ｖ、Ｗの何れか１種または２種以上を
Ｂ：０．０１％以下
Ｎｂ：１．０％以下
Ｖ：１．０％以下
Ｗ：１．０％以下の量で含有させたことを特徴とする高強度・高耐食含窒素オーステナイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10989195A JP3546421B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 高強度・高耐食含窒素オーステナイ ト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10989195A JP3546421B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 高強度・高耐食含窒素オーステナイ ト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08269632A JPH08269632A (ja) | 1996-10-15 |
| JP3546421B2 true JP3546421B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=14521785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10989195A Expired - Lifetime JP3546421B2 (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 高強度・高耐食含窒素オーステナイ ト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546421B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019112142A1 (ko) * | 2017-12-06 | 2019-06-13 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 고경도 오스테나이트계 스테인리스강 |
| CN110241364A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-17 | 东北大学 | 一种高强塑纳米/亚微米晶冷轧304不锈钢带及其制备方法 |
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| JP3747590B2 (ja) * | 1997-09-18 | 2006-02-22 | 大同特殊鋼株式会社 | 高強度・高耐食非磁性ステンレス鋼線 |
| JP3597707B2 (ja) * | 1998-06-10 | 2004-12-08 | 日本精線株式会社 | ブラシ軸用線材と該線材を用いてなる歯間ブラシ製品 |
| JP2005281855A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-10-13 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱オーステナイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
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| US20110176914A1 (en) * | 2008-09-25 | 2011-07-21 | Borgwarner Inc. | Turbocharger and blade bearing ring therefor |
| US20120021917A1 (en) | 2009-09-29 | 2012-01-26 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Substrate for superconducting wiring, superconducting wiring and production method for same |
| MY180070A (en) | 2011-05-26 | 2020-11-20 | United Pipelines Asia Pacific Pte Ltd | Austenitic stainless steel |
| JP6801236B2 (ja) * | 2015-06-16 | 2020-12-16 | 日本製鉄株式会社 | 低温水素用オーステナイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
| DE102018133255A1 (de) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | Voestalpine Böhler Edelstahl Gmbh & Co Kg | Superaustenitischer Werkstoff |
| CN114574780B (zh) * | 2022-03-02 | 2022-11-04 | 中国医科大学附属第一医院 | 一种高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针及其制备方法 |
| JP2023166911A (ja) | 2022-05-10 | 2023-11-22 | 大同特殊鋼株式会社 | 非磁性オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP10989195A patent/JP3546421B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019112142A1 (ko) * | 2017-12-06 | 2019-06-13 | 주식회사 포스코 | 내식성이 우수한 고경도 오스테나이트계 스테인리스강 |
| CN110241364A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-09-17 | 东北大学 | 一种高强塑纳米/亚微米晶冷轧304不锈钢带及其制备方法 |
| CN110241364B (zh) * | 2019-07-19 | 2021-03-26 | 东北大学 | 一种高强塑纳米/亚微米晶冷轧304不锈钢带及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08269632A (ja) | 1996-10-15 |
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