JP6423232B2 - 伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Description
この出願はフィルター用やスクリーン印刷メッシュ用等の極細線素材に関し、特に伸線工程において断線を生じることが少ない、伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
ステンレス鋼線は線径を２０μｍ程度まで伸線して使用されることがある。しかし、この２０μｍ程度に伸線されたステンレス鋼線は鋼中の介在物の大きさに起因して断線することがある。そこで、このステンレス鋼線は、繰り返し脱酸やＥＢＲ（電子ビーム溶解）による特殊溶解により、鋼中の介在物の量や径を減少させることで、伸線性を向上させることが可能であるが、一方、コストが増加する。
上記のＥＢＲの溶解による技術の他の技術として、伸線時に巨大介在物が鋼中に存在していても、伸線中に巨大介在物が伸びるようにするために、この巨大介在物を可塑性介在物に組成制御して軟質化および微細化することで、伸線性に優れたステンレス鋼が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この提案のステンレス鋼はその化学成分であるＡｌやＳｉの成分範囲が広いため、介在物組成は不均一となってＣａＯの多い硬質介在物が生成されるので、このステンレス鋼からなる線材が断線する要因となる。
本発明が解決しようとする課題は、鋼中の介在物を生成する元素の成分範囲を限定することで、均一な軟質介在物を持つ伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提案することである。
上記の課題を解決するための手段は、請求項１の手段では、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼である。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
請求項２の手段では、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：４．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下の中の１種又は２種以上を選択的に含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼である。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
請求項３の手段では、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、Ｎ：０．３％以下、Ｂ：０．０１％以下の中のいずれか１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼である。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
請求項４の手段では、質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：４．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下の中の１種又は２種以上を選択的に含有し、さらに、Ｎ：０．３％以下、Ｂ：０．０１％以下のいずれか１種または２種を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼である。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ただし、上記の自然対数のＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
本発明は、鋼中の酸化物系介在物が均一な軟質介在物となって鋼中に含有されるので、３μｍを超える酸化物系介在物が存在する場合においても、伸線とともに酸化物系介在物が伸線方向に引き伸ばされることで断線することが少なく容易に極細線へ伸線できる。その結果、本発明によって、オーステナイト系ステンレス鋼の極細線からなる各種のフィルター用の素材やスクリーン印刷用のメッシュ素材などとしての優れた極細線を得ることができる。
先ず、本願の各請求項に係るオーステナイト系ステンレス鋼の構成要素である化学成分の範囲の限定理由、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）の範囲の限定理由、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｎＯ、Ｃｒ2Ｏ3、およびＭｇＯの酸化物系介在物の組成の範囲の限定理由について以下に説明する。
Ｃ：０．１％以下
Ｃは、鋼中のＦｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂなどと炭窒化物を形成し高温での強度を高める。しかし、Ｃは０．１％より多いとＣｒと結合することにより耐酸化性に有効なＣｒ量を減少して耐食性を悪化する。そこで、Ｃは０．１％以下とする。
Ｃは、鋼中のＦｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂなどと炭窒化物を形成し高温での強度を高める。しかし、Ｃは０．１％より多いとＣｒと結合することにより耐酸化性に有効なＣｒ量を減少して耐食性を悪化する。そこで、Ｃは０．１％以下とする。
Ｓｉ：０．５〜１．０％
Ｓｉは、脱酸剤であり、軟質酸化物の生成に必要な元素で、このためには０．５％以上とする必要がある。しかし、Ｓｉは１．０％より過度に含有されると靱性を低下する。そこで、Ｓｉは０．５〜１．０％とする。
Ｓｉは、脱酸剤であり、軟質酸化物の生成に必要な元素で、このためには０．５％以上とする必要がある。しかし、Ｓｉは１．０％より過度に含有されると靱性を低下する。そこで、Ｓｉは０．５〜１．０％とする。
Ｍｎ：０．２〜２．０％
Ｍｎは、溶製時の脱酸剤としての働きをする元素で、このためには０．２％以上が必要である。しかし、Ｍｎは０．２％より多く添加されると耐食性を悪化する。そこで、Ｍｎは０．２〜２．０％とする。
Ｍｎは、溶製時の脱酸剤としての働きをする元素で、このためには０．２％以上が必要である。しかし、Ｍｎは０．２％より多く添加されると耐食性を悪化する。そこで、Ｍｎは０．２〜２．０％とする。
Ｐ：０．０４５％以下
Ｐは、不純物として含有される元素であるであるが、Ｐは０．０４５％より多いと、鋼の硬さを高めて熱間加工性を阻害する。そこで、Ｐは０．０４５％以下とする。
Ｐは、不純物として含有される元素であるであるが、Ｐは０．０４５％より多いと、鋼の硬さを高めて熱間加工性を阻害する。そこで、Ｐは０．０４５％以下とする。
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓは、不純物として含有される元素であるであるが、０．０３０％より多いと耐食性が低下する。そこで、Ｓは０．０３０％以下とする。
Ｓは、不純物として含有される元素であるであるが、０．０３０％より多いと耐食性が低下する。そこで、Ｓは０．０３０％以下とする。
Ｎｉ：８．０〜１５．０％
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素である。しかし、Ｎｉは８．０％未満ではオーステナイトは安定化しない。一方、Ｎｉは高価な元素であるので１５．０％より多く含有するとコストが上昇する。そこで、Ｎｉは８．０〜１５．０％とする。
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素である。しかし、Ｎｉは８．０％未満ではオーステナイトは安定化しない。一方、Ｎｉは高価な元素であるので１５．０％より多く含有するとコストが上昇する。そこで、Ｎｉは８．０〜１５．０％とする。
Ｃｒ：１６．０〜２０．０％
Ｃｒは、耐食性を確保するために必要な元素である。しかし、Ｃｒは１６．０％未満では十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒは高価な元素であるので２０．０％より多く含有するとコストが上昇する。そこで、Ｃｒは１６．０〜２０．０％とする。
Ｃｒは、耐食性を確保するために必要な元素である。しかし、Ｃｒは１６．０％未満では十分な耐食性が得られない。一方、Ｃｒは高価な元素であるので２０．０％より多く含有するとコストが上昇する。そこで、Ｃｒは１６．０〜２０．０％とする。
Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％
Ａｌは、脱酸剤であり、軟質酸化物の生成に必要な元素で、このためには０．０００８％以上とする必要がある。しかし、Ａｌは０．００１４％より多く含有されると、Ａｌ2Ｏ3濃度が２５％を超える高融点介在物である硬質酸化物が形成され、伸線時に断線する原因となる。そこで、Ａｌは０．０００８〜０．００１４％とする。
Ａｌは、脱酸剤であり、軟質酸化物の生成に必要な元素で、このためには０．０００８％以上とする必要がある。しかし、Ａｌは０．００１４％より多く含有されると、Ａｌ2Ｏ3濃度が２５％を超える高融点介在物である硬質酸化物が形成され、伸線時に断線する原因となる。そこで、Ａｌは０．０００８〜０．００１４％とする。
Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％
Ｃａは、脱酸剤であり、軟質酸化物の生成に必要な元素で、このためには０．００２４％以上とする必要がある。しかし、Ｃａは０．００７５％より多く含有されると、ＣａＯ濃度が４５％を超える高融点介在物である硬質酸化物が形成され、伸線時に断線する原因となる。そこで、Ｃａは０．００２４〜０．００７５％とする。
Ｃａは、脱酸剤であり、軟質酸化物の生成に必要な元素で、このためには０．００２４％以上とする必要がある。しかし、Ｃａは０．００７５％より多く含有されると、ＣａＯ濃度が４５％を超える高融点介在物である硬質酸化物が形成され、伸線時に断線する原因となる。そこで、Ｃａは０．００２４〜０．００７５％とする。
Ｏ：０．００５〜０．０１５％
Ｏは、低融点介在物の生成に必要な元素で、このために０．００５％以上とする必要がある。しかし、Ｏが０．０１５％より多く含有されると、ＭｎやＣｒを主体とする高融点介在物である硬質酸化物が形成され、靱性が悪化する。そこで、Ｏは０．００５〜０．０１５％とする。
Ｏは、低融点介在物の生成に必要な元素で、このために０．００５％以上とする必要がある。しかし、Ｏが０．０１５％より多く含有されると、ＭｎやＣｒを主体とする高融点介在物である硬質酸化物が形成され、靱性が悪化する。そこで、Ｏは０．００５〜０．０１５％とする。
Ｍｏ：３．０％以下
Ｍｏは、耐食性を改善する元素として選択的に用いられるが、高価な元素であるのでコストの上昇を抑制する必要がある。そこで、Ｍｏは３．０％以下とする。
Ｍｏは、耐食性を改善する元素として選択的に用いられるが、高価な元素であるのでコストの上昇を抑制する必要がある。そこで、Ｍｏは３．０％以下とする。
Ｃｕ：４．０％以下
Ｃｕは、耐食性を改善する元素として選択的に用いられるが、４．０％を超えて使用すると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｃｕは４．０％以下とする。
Ｃｕは、耐食性を改善する元素として選択的に用いられるが、４．０％を超えて使用すると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｃｕは４．０％以下とする。
Ｔｉ：１．０％以下
Ｔｉは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｔｉは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｔｉは１．０％以下とする。
Ｔｉは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｔｉは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｔｉは１．０％以下とする。
Ｎｂ：１．０％以下
Ｎｂは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｎｂは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｎｂは１．０％以下とする。
Ｎｂは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｎｂは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｎｂは１．０％以下とする。
Ｖ：１．０％以下
Ｖは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｖは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｖは１．０％以下とする。
Ｖは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｖは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｖは１．０％以下とする。
Ｗ：１．０％以下
Ｗは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｗは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｗは１．０％以下とする。
Ｗは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｗは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｗは１．０％以下とする。
Ｔａ：１．０％以下
Ｔａは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｔａは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｔａは１．０％以下とする。
Ｔａは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｔａは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｔａは１．０％以下とする。
Ｚｒ：１．０％以下
Ｚｒは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｚｒは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｚｒは１．０％以下とする。
Ｚｒは、鋼中での炭化物形成元素で、耐食性を改善する元素として選択的に用いられる。しかし、Ｚｒは１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｚｒは１．０％以下とする。
Ｎ：０．３％以下
Ｎは、鋼の耐食性を改善し強度を向上させる元素である。しかし、Ｎは０．３％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｎは０．３％以下とする。
Ｎは、鋼の耐食性を改善し強度を向上させる元素である。しかし、Ｎは０．３％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｎは０．３％以下とする。
Ｂ：０．０１％以下
Ｂは、鋼の強度を向上する元素である。しかし、Ｂは０．０１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｂは０．０１％以下とする。
Ｂは、鋼の強度を向上する元素である。しかし、Ｂは０．０１％を超えて含有されると熱間加工性を悪化する。そこで、Ｂは０．０１％以下とする。
ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２
ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）は、軟質酸化物を生成するためには−７．５以上である必要がある。しかし、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）が−６．２より大きくなると硬質酸化物が生成され、伸線性が悪化する。そこで、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）は−７．５〜−６．２とする。
ただし、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］である。なお、［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）は、軟質酸化物を生成するためには−７．５以上である必要がある。しかし、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）が−６．２より大きくなると硬質酸化物が生成され、伸線性が悪化する。そこで、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）は−７．５〜−６．２とする。
ただし、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］である。なお、［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４
ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）は、軟質酸化物を生成するためには−７．１以上である必要がある。しかし、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）が−６．４より大きくなると硬質酸化物が生成され、伸線性が悪化する。そこで、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）は−７．１〜−６．４とする。
ただし、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］である。なお、［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）は、軟質酸化物を生成するためには−７．１以上である必要がある。しかし、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）が−６．４より大きくなると硬質酸化物が生成され、伸線性が悪化する。そこで、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）は−７．１〜−６．４とする。
ただし、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］である。なお、［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９
ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）は、軟質酸化物を生成するためには０．０以上である必要がある。しかし、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）が０．９より大きくなると硬質酸化物が生成され、伸線性が悪化する。そこで、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）は０．０〜０．９とする。
ただし、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。なお、［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）は、軟質酸化物を生成するためには０．０以上である必要がある。しかし、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）が０．９より大きくなると硬質酸化物が生成され、伸線性が悪化する。そこで、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）は０．０〜０．９とする。
ただし、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。なお、［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
ＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％
本発明の鋼が伸線工程において断線が少なく伸線されるためには、鋼中の３μｍを超える大きさの酸化物系介在物がＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする低融点の軟質介在物であることを必要とする。そして、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物が融点の低い軟質介在物であるためには、介在物の組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％の範囲内である必要があり、これを逸脱すると介在物の融点は高くなり高質化する。そこで、ＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％とする。
本発明の鋼が伸線工程において断線が少なく伸線されるためには、鋼中の３μｍを超える大きさの酸化物系介在物がＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする低融点の軟質介在物であることを必要とする。そして、ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物が融点の低い軟質介在物であるためには、介在物の組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％の範囲内である必要があり、これを逸脱すると介在物の融点は高くなり高質化する。そこで、ＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％とする。
ＭｎＯ：１５％以下
ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物中にＭｎＯは不純物として１５％まで含有されてもよい。しかし、ＭｎＯが１５％を超えると硬質酸化物の生成が多くなり、伸線性が悪化する。そこで、ＭｎＯは１５％以下とする。
ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物中にＭｎＯは不純物として１５％まで含有されてもよい。しかし、ＭｎＯが１５％を超えると硬質酸化物の生成が多くなり、伸線性が悪化する。そこで、ＭｎＯは１５％以下とする。
Ｃｒ2Ｏ3：５％以下
ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物中にＣｒ2Ｏ3は不純物として５％まで含有されていてもよい。しかし、Ｃｒ2Ｏ3が５％を超えると介在物が硬質となり、伸線性が悪化する。そこで、Ｃｒ2Ｏ3は５％以下とする。
ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物中にＣｒ2Ｏ3は不純物として５％まで含有されていてもよい。しかし、Ｃｒ2Ｏ3が５％を超えると介在物が硬質となり、伸線性が悪化する。そこで、Ｃｒ2Ｏ3は５％以下とする。
ＭｇＯ：５％以下
ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物中にＭｇＯは不純物として５％まで含有されてもよい。しかし、ＭｇＯが５％を超えると介在物は硬質となり、伸線性が悪化する。そこで、ＭｇＯは５％以下とする。
ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする介在物中にＭｇＯは不純物として５％まで含有されてもよい。しかし、ＭｇＯが５％を超えると介在物は硬質となり、伸線性が悪化する。そこで、ＭｇＯは５％以下とする。
なお、上記のＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主体とする酸化物系介在物の組成は短径３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成である。
次いで、発明の実施形態について記載する。すなわち、酸化物系介在物を生成する元素の成分範囲を限定することで、均一に軟質介在物を生成させ、伸線工程で断線を生じ難くし得るための、実施の形態について以下に記載する。
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼として、表１に示す化学成分のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｏと残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるＮｏ．１〜６の請求項１に係る発明鋼と、表１の化学成分と選択成分であるＭｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒのいずれか１種又は２種以上と残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるＮｏ．７〜１５の請求項２に係る発明鋼と、表１の化学成分と選択成分であるＮ、Ｂの１種又は２種と残部Ｆｅおよび不純物からなるＮｏ．１６〜１７の請求項３に係る発明鋼と、表１の化学成分と選択成分であるＭｏとさらに他の選択成分であるＮの組み合わせからなるＮｏ．１８と、表１の化学成分と選択成分であるＴｉと他の選択成分であるＢの組み合わせからなるＮｏ．１９と、表１の化学成分と選択成分であるＴｉと他の選択成分であるＢとＮの組合せと残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるＮｏ．２０、および表１の化学成分と選択成分であるＴｉ、Ｎｂの２種とさらに他の選択成分であるＮ、Ｂの２種との組合せと残部Ｆｅおよび不可避不純物からなるＮｏ．２１の請求項４に係る発明鋼と、並びにＮｏ．２２〜２７の比較鋼とからなるＮｏ．１〜２７の全ての鋼について、それぞれ１００ｋｇ真空誘導溶解炉により溶解して鋼とし、該鋼からなる鋼材を、圧下による鍛造比を約３０として径１５ｍｍの棒鋼に鍛伸した。
次いで、この棒鋼について、介在物組成について分析を行ない（ＳＥＭ／ＥＤＳ）、鍛伸方向に平行な面を観察面として、光学顕微鏡にて１００ｍｍ2の範囲を観察し、短径３μｍを超える酸化物系介在物についてアスペクト比を測定し、アスペクト比が５以上の酸化物系径介在物を○とし、５未満の酸化物系介在物を×として、これらの酸化物系介在物の可塑性を評価して、表２に示した。
表１の発明鋼のＮｏ．１〜２１は、それらの全ての化学成分値が本願の請求項に係る発明の化学成分値の範囲内のものであり、さらにｌｎ（［Ｃａ］×１０A）、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）、およびｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）の値が本願の請求項に係る発明の範囲内の値である。したがって、表２のＮｏ．１〜２１の全ての発明鋼の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５以上で、可塑性の評価が○である。
表１の比較鋼のＮｏ．２２は、Ｓｉの含有量が０．４１％で本発明のＳｉの下限値の０．５０％より少なく、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）の値が−０．２で本発明の範囲の下限値の０．０より小さい。したがって、表２の比較鋼２２の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５未満で可塑性の評価が×である。
表１の比較鋼のＮｏ．２３は、Ａｌの含有量が０．０００２％で本発明のＡｌの下限値の０．０００８％より少なく、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）の値が−８．４で本発明の範囲の下限値の−７．５より小さい。したがって、表２の比較鋼２３の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５未満で可塑性の評価が×である。
表１のＮｏ．２４は、Ｃａの含有量が０．００９３％で本発明のＣａの上限値の０．００７５％より多く、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）の値が−５．７で本発明の範囲の上限値の−６．２より大きい。したがって、表２の比較鋼２４の２種の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５未満で可塑性の評価が×である。
表１の比較鋼のＮｏ．２５は、Ａｌの含有量が０．００２１％で本発明のＡｌの上限値の０．００１４％より多く、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）の値が−６．１で本発明の範囲の上限値の−６．４より大きい。したがって、表２比較鋼２５の２種の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５未満で可塑性の評価が×である。
表１のる比較鋼のＮｏ．２６は、Ｃａの含有量が０．００１９％で本発明のＣａの下限値の０．００２４％より多く、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）の値が−７．７で本発明の範囲の下限値の−７．５より小さい。したがって、表２の比較鋼２６の３種の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５未満で可塑性の評価が×である。
表１の比較鋼のＮｏ．２７は、Ｏの含有量が０．０１９％で本発明のＯの上限値の０．０１５％より多い。したがって、表２の比較鋼２７の３種の酸化物系介在物からなる矩形３μｍを超える全介在物のアスペクト比は５未満で可塑性の評価が×である。
Claims (4)
- 質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
ただし、上記の自然対数の指数であるＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。 - 質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：４．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下の中の１種又は２種以上を選択的に含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
ただし、上記の自然対数の指数であるＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。 - 質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、Ｎ：０．３％以下、Ｂ：０．０１％以下の中のいずれか１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
ただし、上記の自然対数の指数であるＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。 - 質量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．０〜１５．０％、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ａｌ：０．０００８〜０．００１４％、Ｃａ：０．００２４〜０．００７５％、Ｏ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、Ｍｏ：３．０％以下、Ｃｕ：４．０％以下、Ｔｉ：１．０％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下、Ｔａ：１．０％以下、Ｚｒ：１．０％以下の中の１種又は２種以上を選択的に含有し、なお、さらに、Ｎ：０．３％以下、Ｂ：０．０１％以下のいずれか１種または２種を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、上記のＣａ、Ａｌ、Ｓｉは軟質酸化物生成元素として、ｌｎ（［Ｃａ］×１０A）：−７．５〜−６．２、ｌｎ（［Ａｌ］×１０B）：−７．１〜−６．４、ｌｎ（［Ｓｉ］×１０C）：０．０〜０．９の関係を有し、さらに、鋼中に生成する短径が３μｍを超える大きさの酸化物系介在物の平均組成がＣａＯ：２０〜４５％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５％、ＳｉＯ2：３０〜６５％、ＭｎＯ：１５％以下、Ｃｒ2Ｏ3：５％以下、ＭｇＯ：５％以下から成り、かつ該酸化物系介在物の組成は合計で１００％であることを特徴とする伸線性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
ただし、上記の自然対数の指数であるＡ、Ｂ、Ｃは、Ａ＝−０．３４［Ｃ］−０．０９［Ｓｉ］−０．０４４［Ｎｉ］−０．０７２［Ａｌ］、Ｂ＝０．０９１［Ｃ］＋０．０５６［Ｓｉ］＋０．０４５［Ａｌ］、Ｃ＝０．３９［Ｃ］＋０．１４［Ｓｉ］＋０．００２［Ｍｎ］＋０．００５［Ｎｉ］＋０．００８［Ｃｒ］＋０．０５８［Ａｌ］である。
なお、上記の［元素］は鋼中に含まれる元素の質量％を示す。
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