JP5541575B2 - 温間鍛造用ステンレス鋼線材およびその塑性加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、通電加熱の温間鍛造用のステンレス鋼線材および塑性加工方法に係わり、例えば、従来の冷間鍛造部品，非磁性部品，高強度部品，切削加工部品を通電加熱の温間鍛造により製造することで安価に提供することに関する。
これまで、耐食性が必要とされる部品については、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０４Ｎ，ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ等のステンレス鋼を冷間鍛造加工することにより製造されてきた。
しかしながら、冷間鍛造部品において、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼は冷間鍛造をすることにより加工誘起マルテンサイトが生成して磁性を示すことから、Ｎｉ等の加工誘起マルテンサイトの生成を抑制する高価な元素を添加して、これを回避していた。更には、ＳＵＳ３０４ＮやＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等の高強度ステンレス鋼は強冷間鍛造時に加工割れが発生する上に工具寿命にも劣るという問題もあった。また、S含有の快削鋼は、冷間鍛造性が悪く冷間鍛造によるニアネットシェイプが不可能であり、全てを切削加工していたため、材料歩留まりが非常に悪かった。
そのため、ステンレス鋼短片サンプルに潤滑剤を塗布して、加熱炉でサンプルを１００〜３００℃に加熱して温間鍛造を実施し、加工誘起マルテンサイトの生成を抑制して金型寿命を向上させる技術が提案されている。（特許文献１）
また、温間鍛造用の潤滑剤として、高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩分散型の潤滑材をポンプで金型に供給することが提案されている。また従来使用されている潤滑剤として黒鉛系油分散型があることが記載されている。（特許文献２）
但し、該加熱方式や潤滑剤の塗布方式では、線材や鋼線を連続的に加熱してヘッダー加工，パーツフォーマ加工することが困難であり、生産性に劣るという欠点があった。
また、温間鍛造用の潤滑剤として、高塩基性アルカリ土類金属有機酸塩分散型の潤滑材をポンプで金型に供給することが提案されている。また従来使用されている潤滑剤として黒鉛系油分散型があることが記載されている。（特許文献２）
但し、該加熱方式や潤滑剤の塗布方式では、線材や鋼線を連続的に加熱してヘッダー加工，パーツフォーマ加工することが困難であり、生産性に劣るという欠点があった。
一方、線材又は鋼線を連続的に供給して、鍛造加工直前にインラインの誘導加熱により加熱してパーツフォーマする技術が提案されている。（特許文献３）
誘導加熱により加熱しているため潤滑剤の種類に依存することなく、スパークの発生を防止して安定的に加熱できる一方で、誘導加熱は設備費が高いという欠点があった。
誘導加熱により加熱しているため潤滑剤の種類に依存することなく、スパークの発生を防止して安定的に加熱できる一方で、誘導加熱は設備費が高いという欠点があった。
好ましくは、設備費が安いインラインの通電加熱により加熱し、ヘッダー加工やパーツフォーマ加工することが望まれ、回転電極を通じて直接通電加熱する技術が提案されている（特許文献４）。しかしながら、ステンレス鋼線材のヘッダー加工やパーツフォーマ加工用の潤滑材は蓚酸塩被膜に代表されるように導電性が悪く、通電加熱時にスパークが発生する等、安定して通電加熱して温間鍛造することができないという欠点があった。
以上、これまでのステンレス鋼の温間鍛造において、安価な通電加熱方式にて線材や鋼線をインラインで加熱し、高生産性のヘッダー加工やパーツフォーマ加工で安定して部品を温間鍛造する技術は提案されていなかった。
本発明の目的は、通電加熱性と温間潤滑性に優れるステンレス鋼線材および塑性加工方法を提供し、安定して高生産性の温間鍛造を実施することで冷間鍛造部品，非磁性部品，高強度部品，切削加工部品等のステンレス鋼部品の製造コストを大幅に下げることにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討した結果、ステンレス鋼線材表面にグラファイトを含有する導電性および高温潤滑性を有する潤滑被膜を付着量，粒子径を制御して付与し、安価な通電加熱方式で鍛造直前にインラインで加熱することにより、スパークの発生なく安定して温間鍛造が可能であり（図１）、鍛造時の工具寿命を大幅に低減する，加工誘起マルテンサイトの生成を防止し非磁性部品の製造コストを大幅に低減できる，安定的に高強度材を鍛造加工できる，S快削鋼のニアネット鍛造ができる等の効果を見出した。本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）グラファイトを含有する潤滑被膜を表面に有し、前記潤滑被膜の３００℃における摩擦係数が０．３以下であり、且つ体積抵抗率が１×１０-4Ω・ｍ以下であることを特徴とする温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（２）非磁性部品製造用のオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、下記の（ａ）式で示されるＭ値が−８０〜１００であることを特徴とする前記（１）に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
Ｍ＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）―９．２Ｓｉ―８．１Ｍｎ
−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ―１８．５Ｍｏ ・・・・・・・（ａ）
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは上記温間鍛造用ステンレス鋼線材中の各成分の含有量（質量％）を表す。
（３）高強度部品製造用のオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、常温での引張強さが７００〜１２００Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（４）切削加工性も良好なオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、質量％でＳを０．０２％以上０．４０％以下含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（５）前記潤滑被膜が含有するグラファイトの平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（６）前記潤滑被膜中に、更にＭｏＳ2を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（７）前記潤滑被膜の付着量が０．１〜３０ｇ/ｍ2であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（８）ステンレス鋼線材にグラファイトを含有する潤滑剤を塗布した後、３〜４０%の減面率で冷間伸線加工することを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材の製造方法である。
（９）グラファイトを１０質量%以上含有する潤滑剤を充填した伸線ダイスを用いることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のいずれかの温間鍛造用ステンレス鋼線材の製造方法である。
（１０）前記（１）〜（７）のいずれかのいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材を通電加熱により５０〜６００℃に加熱し、引き続き温間鍛造加工を行うことを特徴とする温間鍛造用ステンレス鋼線材の塑性加工方法である。
（２）非磁性部品製造用のオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、下記の（ａ）式で示されるＭ値が−８０〜１００であることを特徴とする前記（１）に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
Ｍ＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）―９．２Ｓｉ―８．１Ｍｎ
−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ―１８．５Ｍｏ ・・・・・・・（ａ）
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは上記温間鍛造用ステンレス鋼線材中の各成分の含有量（質量％）を表す。
（３）高強度部品製造用のオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、常温での引張強さが７００〜１２００Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（４）切削加工性も良好なオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、質量％でＳを０．０２％以上０．４０％以下含有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（５）前記潤滑被膜が含有するグラファイトの平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（６）前記潤滑被膜中に、更にＭｏＳ2を含有することを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（７）前記潤滑被膜の付着量が０．１〜３０ｇ/ｍ2であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材である。
（８）ステンレス鋼線材にグラファイトを含有する潤滑剤を塗布した後、３〜４０%の減面率で冷間伸線加工することを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材の製造方法である。
（９）グラファイトを１０質量%以上含有する潤滑剤を充填した伸線ダイスを用いることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のいずれかの温間鍛造用ステンレス鋼線材の製造方法である。
（１０）前記（１）〜（７）のいずれかのいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材を通電加熱により５０〜６００℃に加熱し、引き続き温間鍛造加工を行うことを特徴とする温間鍛造用ステンレス鋼線材の塑性加工方法である。
本発明において、「線材」とは、鋳造した鋼片を熱間圧延した棒鋼や鋼線材、および、これに熱処理や伸線加工を施した鋼線をいう。（以下、同様）
本発明による通電加熱の温間鍛造用のステンレス鋼線材は、高強度部品やＮｉ等の高価な元素の添加を抑制した非磁性部品を連続してヘッダー等で温間鍛造できると共に金型の工具寿命を大幅に向上させ、更にはＳ快削鋼のニアネット鍛造をも可能にする効果を発揮する。
以下に、先ず、前述の（１）に記載の限定理由について説明する。鍛造加工直前にステンレス鋼線材をインラインで安価な設備・方法で安定して５０〜６００℃に急速加熱するにはロール間電極で通電加熱することが有効である。この時、表面の潤滑被膜を合わせた線材または鋼線の体積抵抗率が１×１０-4Ω・ｍを超えると通電時にスパークが発生し易く、また、短時間で加熱が不可能になり、安定して高生産性の温間鍛造ができなくなる。
また、潤滑性能については、潤滑被膜付き鋼線の摩擦係数が３００℃で０．３を超える場合、通電加熱ができても温間鍛造時に焼き付きが生じ易くなり安定して高生産性の温間鍛造ができなくなる。そのため、ステンレス鋼の鍛造用潤滑被膜中に導電性と温間潤滑性に優れるグラファイトを混ぜることが必要であり、好ましくはグラファイトを被膜中５質量％以上含有させ、更には、１０質量％以上含有させることが望ましい。本発明の鋼線材に形成させる潤滑被膜は、温間鍛造の温度に耐える耐熱性と鋼線材を取り扱う際に脱落しない密着性と強度が必要である。そのため、潤滑被膜の成分には水溶性無機塩、無機粒子、水溶性樹脂の１種以上に必須成分としてグラファイトを配合した水溶液、或は、水系の分散液に浸漬・乾燥で処理する、又は、通電過熱直前にインラインで塗布することで形成
する。本発明に用いる水溶性無機塩としては、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、りん酸塩、バナジン酸塩、硫酸塩などが挙げられる。被膜中の水溶性無機塩の配合量は９０質量％以下が好ましい。水溶性無機塩の比率が高いと、被膜の耐熱性は高くなるが滑剤の比率が下がるため摩擦係数が高くなる。
する。本発明に用いる水溶性無機塩としては、ホウ酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩、りん酸塩、バナジン酸塩、硫酸塩などが挙げられる。被膜中の水溶性無機塩の配合量は９０質量％以下が好ましい。水溶性無機塩の比率が高いと、被膜の耐熱性は高くなるが滑剤の比率が下がるため摩擦係数が高くなる。
無機粒子としては、水酸化カルシウム、シリカなどが挙げられる。無機粒子は密着性を上げるとともに鍛造時の高い面圧に耐え、素材と金型との金属接触を防止する。被膜中の無機粒子の配合量は９０％以下が好ましい。また、水溶性樹脂は鋼線材を取り扱う際の被膜の密着性を高めることができる。配合する樹脂は本発明の鋼線材を通電加熱する温度で蒸散しないものであれば特に限定されない。本発明に用いる水溶性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。水溶性樹脂の配合比率が高いと被膜の密着性は高くなるが、被膜の強度が低下するため、被膜中の水溶性樹脂の配合量は５０％以下が好ましい。
次に、前述の（２）に記載の限定理由について述べる。オースナイト系ステンレス鋼を冷間鍛造すると加工誘起マルテンサイトが生成し、磁性を示すようになるため、非磁性用の冷間鍛造部品に対してはＮｉ等の高価な元素を添加してオーステナイトの安定度を示す（ａ）式のＭ値を−８０未満にしており、コストアップを余儀なくされている。しかしながら、前記の本発明のステンレス鋼線材を５０〜６００℃で温間鍛造することによりＭ値が−８０以上の安価なオーステナイト系ステンレス鋼でも磁性を生じさせることなく鍛造加工が可能となり、本発明の経済的効果が大きくなる。一方、Ｍ値が１００を超えると本発明の温間鍛造を実施しても磁性を抑制できなくなる。そのため、非磁性を得ることを目的とする部品に対しては好ましくはＭ値の上限を１００に限定する。
Ｍ＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−
１３．７Ｃｒ―１８．５Ｍｏ ・・・・・・・・・・・・・・(a)
ここに、Ｃ，Ｎ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏは各成分の質量％を示す。
Ｍ＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−
１３．７Ｃｒ―１８．５Ｍｏ ・・・・・・・・・・・・・・(a)
ここに、Ｃ，Ｎ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏは各成分の質量％を示す。
次に、前述の（３）に記載の限定理由について述べる。通常、常温での引張強さが７００Ｎ／ｍｍ2以上の高強度ステンレス鋼線材および鋼線を冷間鍛造すると、加工割れを引き起こすばかりか金型の工具寿命が大幅に劣化する。しかしながら、前記の本発明のステンレス鋼線材および鋼線を５０〜６００℃で温間鍛造することにより加工割れ，工具寿命の劣化を抑制して鍛造加工が可能となり、本発明の経済的効果が大きくなる。そのため、好ましくは、７００Ｎ／ｍｍ2以上に限定する。一方、常温での引張強さが１２００Ｎ／ｍｍ2を超えると本発明の温間鍛造を実施しても加工割れや工具寿命の劣化を抑制する効果がなくなる。そのため、好ましくは、上限を１２００Ｎ／ｍｍ2に限定する。更に望ましくは、８００〜１１００Ｎ／ｍｍ2である。
次に、前述の（４）に記載の限定理由について述べる。通常、切削加工を施すためにステンレス鋼にＳを添加するが、Ｓが０．０２質量％以上含有するステンレス鋼を常温で冷間鍛造すると加工割れが発生する。しかしながら、前記の本発明のステンレス鋼線材を５０〜６００℃で温間鍛造することにより加工割れを抑制できるため、ニアネットシェイプの鍛造加工が可能となり、材料歩留まりが著しく向上し、経済的効果が大きくなる。そのため、好ましくは、Ｓが０．０２質量％以上含有したステンレス鋼に限定する。一方、Ｓ量が０．４質量％を超えるステンレス鋼に対しては本発明の温間鍛造を適用してもその効果はなくなる。そのため、ステンレス鋼中のＳ含有量の上限を０．４質量％に限定する。好ましくは、０．０３〜０．３５質量％である。
次に、前述の（５）に記載の限定理由について述べる。潤滑被膜中のグラファイトは、導電性および温間潤滑性の観点から非常に重要な役割を果たすため、その存在状態は重要である。潤滑被膜中のグラファイトの平均粒径が１０μmを超えると、温間での密着性が劣化し、温間潤滑性が劣化傾向を示す。好ましくは、潤滑被膜中のグラファイトの平均粒径は８μm以下である。
次に、前述の（６）に記載の限定理由について述べる。導電性と温間潤滑性を確保するにはグラファイトが有効であるが、更に、ＭｏＳ2を含有させると温間潤滑性が更に向上する。そのため、必要に応じて、ＭｏＳ2を潤滑被膜中に１質量％以上含有させる。
またスキンパスなどの伸線加工性を向上させるためには、金属石けん、ＷＡＸなどの固体潤滑粒子を配合すると効果的である。
次に、前述の（７）に記載の限定理由について述べる。付着量は、温間潤滑性の確保に有効であり、０．１ｇ／ｍ2以上を付着させる。しかしながら、３０ｇ／ｍ2を超えて付着させると不経済的であるばかりか、スキンパスなどの伸線加工時に潤滑被膜が脱落し、カスとなり作業性を劣化させるばかりか、工具内に潤滑剤が過剰に入り、工具寿命を低下させる。好ましくは１ｇ／ｍ2以上、２０ｇ／ｍ2以下とする。
次に、前述の（８）に記載の限定理由について述べる。本発明のポイントであるグラファイトを含有した潤滑剤が塗布されたステンレス鋼線材を温間鍛造する場合、温間鍛造時の潤滑剤の密着性が問題となる。密着性を向上させるために、好ましくは、温間鍛造前に３％以上の減面率で伸線加工する。しかしながら、４０％の減面率を超えて伸線すると、線材が加工硬化して温間鍛造時の鍛造割れや工具寿命を低下させる。そのため、好ましくは、温間鍛造前に３〜４０％の減面率の範囲で伸線加工を施す。
次に、前述の（９）に記載の限定理由について述べる。前記でグラファイトを含有した潤滑剤を塗布された線材を伸線加工したが、グラファイトを含有、或いは、グラファイトを含有しない潤滑材を塗布し、或いは、塗布しないで、グラファイトを１０質量％以上含有する乾式潤滑剤を充填した伸線ダイスで伸線することでも本発明の導電性と温間鍛造性を有する温間鍛造用ステンレス鋼線を得ることが出来る。ここで、伸線ダイス中に充填された潤滑剤中のグラファイトが１０質量％未満の場合、導電性と温間鍛造性の確保が不十分になる。そのため、伸線ダイス中に充填された潤滑剤中のグラファイトは１０質量％以上で伸線加工することが好ましい。また、乾式潤滑剤を用いて伸線加工する前に塗布する潤滑剤は、グラファイトを含有しない潤滑剤を用いることが出来るが、付着量が過剰に多くなると導電性が悪くなるため、潤滑被膜の付着量は３０ｇ／ｍ2以下が好ましい。
次に、前述の（１０）に記載の限定理由について述べる。本発明による鍛造直前の通電加熱温度が５０℃未満の場合、金型の工具寿命改善の効果に加え、部品の磁性抑制の効果や高強度部品やS含有鋼の鍛造化効果がなくなる。そのため、通電加熱温度を５０℃以上に限定する。一方、６００℃を超えると温間鍛造時に厚いスケールが生成し、鍛造加工後のバレル研磨等、安価な方法でスケール除去が困難となり、大幅な製造コストアップとなる。そのため、５０℃〜６００℃に限定する。好ましくは、通電加熱温度は２００〜５００℃である。
以下に本発明の実施例について説明する。表１に実施例の線材の化学組成を示す。
これらの化学組成の鋼線は、１５０ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造し、その鋳片をφ９．５〜１５ｍｍまで熱間の線材圧延を行い、１０５０℃で熱間圧延を終了し、そのまま、１０５０℃で５分保持後，水冷の連続熱処理を施して、酸洗を行い線材とした。その後、冷間鍛造用の代表的な化成処理の蓚酸塩被膜を付与したものと、潤滑被膜の導電率を変化させるために水溶性塩機塩、ステアリン酸Ｃａ、グラファイト、ＭｏＳ2の含有率や粒子径を変化させた溶液へ浸漬して乾燥させたものを供試材として作成した。そして、伸線ダイス中にグラファイト粒子を種々の含有率で含有させて各々φ９．４ｍｍまで伸線加工を施して鍛造用素材となる鋼線とした。その後、２ロール方式（Ｃｕ電極）の通電加熱により常温〜７００℃に急速加熱を施し、続けてヘッダーにより頭
部８５％の平頭への据え込み加工と、減面率３０％の軸絞り加工を１００本／分の加工速度で１０００本加工を実施した。供試材の試験条件を表２に示す。
部８５％の平頭への据え込み加工と、減面率３０％の軸絞り加工を１００本／分の加工速度で１０００本加工を実施した。供試材の試験条件を表２に示す。
評価は、潤滑被膜付き鋼線の体積抵抗率，潤滑被膜付き鋼線の高温摩擦係数，鋼線の引張強さ，潤滑被膜の付着量，潤滑被膜中のグラファイト粒子の平均粒径，通電加熱性（スパーク発生の有無），鍛造加工時の加工割れ・工具寿命，鍛造品の透磁率を評価した。その評価結果を表３に示す。
潤滑被膜付き線材の体積抵抗率は、線材に潤滑被膜処理をした後に、４端子法によりＡＣミリオームハイテスタ３５６０型により測定した。なお、被膜保護のため純銅板を挟んで電極とした。本発明例の線材では、全て１．０×１０-4Ω・ｍ以下の範囲であった。
潤滑被膜の摩擦係数は鋼線から長さ１００ｍｍ片を採取し、トライボギア試験機（新東科学製ＦＷ１４）で評価した。試験片を３００℃に加熱した状態で、試験片の長手方向に、ＳＵＪ２のシリンダー（５ｍｍφ×１０ｍｍ長さ）を摺動距離５０ｍｍ、摺動速度１０ｍｍ／ｓｅｃ、垂直加重５ｋｇで往復摺動させ、１０回目の摩擦係数で評価した。本発明例では、３００℃における摩擦係数が全て０．３以下であった。
鋼線の引張強さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験での引張強さを評価した。本発明例の鋼線では、７００Ｎ／ｍｍ2以上であるにもかかわらず良好な温間鍛造性（加工割れ，工具寿命）を示した。
鋼線の潤滑剤の付着量は、次の手順で潤滑剤を完全に剥離し、剥離前後の重量差から被膜量を算出した。まず、１００ｍｍ長さの試験片を１００℃の電気オーブンで乾燥し、初期の質量を測定する。その後、イソプロピルアルコール６０％，ノルマルヘプタン３０％，エトキシエタノール１０％に調整した沸騰状態の溶剤に１５分間浸漬する。その後水洗して、６０℃のアルカリ剥離液（日本パーカライジング株式会社製：ファインクリーナーＤ５４１０を１リットル当りの水に２０ｇ溶かした液）に６０分浸漬して、水洗する。次いで、常温の１５％の硝酸に１５分浸漬、その後水洗して潤滑被膜を完全に剥離した。剥離した試料は完全に乾燥させて、剥離前後の重量を測定した。本発明例では、潤滑剤の付着量は全て０．１ｇ／ｍ2以上であった。
潤滑被膜中のグラファイト粒子の平均粒径は、１００ｍｍ長さの試験片を純水中で超音波洗浄し、洗浄水を０．２μm穴径のフィルターでろ過して、グラファイト粒子を抽出した。そして、ろ過したグラファイト粒子は完全に乾燥させて、ＳＥＭ観察(倍率５００倍)にて、ランダムに２０箇所の視野を選び、該視野中に存在する全粒子(５個以上)の長径・短径の二軸平均径を測定し、それらの平均径を算出した。ただし、SEM画像中で凝集によって粒子の一部が他の粒子で隠れてしまっている粒子や、凝結によって粒子の一部が他の粒子と接合されているような、１つの粒子として粒子径の測定が困難なものについては粒子径測定対象から除くこととした。
通電加熱性は、通電加熱によりスパークが発生することなく、所定の温度に通電加熱が可能で、１０００本安定して温間鍛造が可能か否かで評価した。スパークが発生せずに安定して所定の温度に安定して通電加熱可能である場合を○：合格，スパークが発生，または、予定の温度に安定して通電加熱が不可能である場合を×：不合格とした。
鍛造時の加工割れは、頭部の平頭の据え込み加工部分で割れ無く加工できたかどうかで評価した。１００本観察し、加工割れが全くない場合を◎，加工割れが１割未満である場合を○：合格，加工割れが１割以上ある場合を×：不合格として評価した。本発明例では、加工割れが１割未満であった。
鍛造時の金型の工具寿命は、軸部の絞り加工を工具損傷無く、加工が可能か否かで評価した。１０００本以上工具損傷が無い場合を◎，５００本以上工具損傷がない場合を○：合格，工具損傷が５００本未満で発生する場合を×：不合格とした。本発明例では工具損傷無く、５００本以上軸絞り加工が可能であった。
透磁率の評価は、透磁率計で鍛造部品の頭部の比透磁率を測定し、２．０未満であれば非磁性（○：合格）として評価し、２．０以上であれば磁性（×：不合格）として評価した。本発明例のγ系ステンレス鋼では、Ｍ値が−８０以上でも非磁性が得られている。
一方、比較例は、本発明の範囲外にあり、通電加熱性，高温での摩擦係数，鍛造時の加工割れ性，工具寿命に劣っており、本発明の優位性は明らかである。
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、ステンレス鋼線を安価な通電加熱方式で加熱して連続して安定して温間鍛造ができ、金型の工具寿命を大幅に改善すると共に高強度部品やＮｉ等の高価な元素の添加を抑制した非磁性部品，切削加工部品を安価に提供することができ、産業上極めて有用である。
Claims (10)
- グラファイトを含有する潤滑被膜を表面に有し、前記潤滑被膜の３００℃における摩擦係数が０．３以下であり、且つ体積抵抗率が１×１０-4Ω・ｍ以下であることを特徴とする温間鍛造用ステンレス鋼線材。
- 非磁性部品製造用のオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、下記の（a）式で示されるＭ値が−８０〜１００であることを特徴とする請求項１に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材。
Ｍ＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）―９．２Ｓｉ―８．１Ｍｎ
−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ―１８．５Ｍｏ ・・・・・・・（ａ）
ここで、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏは上記温間鍛造用ステンレス鋼線材中の各成分の含有量（質量％）を表す。 - 高強度部品製造用のオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、常温での引張強さが７００〜１２００Ｎ／ｍｍ2であることを特徴とする請求項１または２に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材。
- 切削加工性も良好なオーステナイト系ステンレス鋼線材であって、質量％でＳを０．０３％以上０．４０％以下含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材。
- 前記潤滑被膜が含有するグラファイトの平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材。
- 前記潤滑被膜中に、更にＭｏＳ2を含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材。
- 前記潤滑被膜の付着量が０．１〜３０ｇ/ｍ2であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材。
- ステンレス鋼線材にグラファイトを含有する潤滑剤を塗布した後、３〜４０%の減面率で冷間伸線加工することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材の製造方法。
- グラファイトを１０質量%含有する潤滑剤を充填した伸線ダイスを用いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材の製造方法。
- 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の温間鍛造用ステンレス鋼線材を通電加熱により５０〜６００℃に加熱し、引き続き温間鍛造加工を行うことを特徴とする温間鍛造用ステンレス鋼線材の塑性加工方法。
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