JP6983321B2 - Austenitic stainless steel - Google Patents

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Description

本発明は、非磁性オーステナイト系ステンレス鋼に係り、より詳しくは、非磁性特性と共に、強度および表面伝導性が要求される環境にも適用可能な強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼に関する。 The present invention relates to non-magnetic austenitic stainless steel, and more specifically, non-magnetic austenitic stainless steel having improved strength and surface conductivity that can be applied to environments where strength and surface conductivity are required as well as non-magnetic properties. Regarding steel.

最近の多様な分野の産業発展に伴い、電子部品用素材は、高強度と非磁性特性あるいは高強度と非磁性特性以外に表面伝導性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が要求されている。一般的に、電子部品用素材は、高価なNiを多量に含有するため、原料費が高騰する問題がある。
STS304に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、良好な耐食性を有し、焼なまし熱処理により非磁性のオーステナイト組織を構成して、非磁性鋼として各種機器および装置に使用されている。しかしながら、用途に応じた加工を実施する場合があり、STS304鋼にディップドローイング加工およびプレス加工を適用する場合、塑性誘起マルテンサイト組織への相変態に起因して非磁性特性を維持しにくいと共に、遅延クラックが発生する虞がある。
With the recent industrial development in various fields, austenitic stainless steel having excellent surface conductivity in addition to high strength and non-magnetic properties or high strength and non-magnetic properties is required as a material for electronic parts. Generally, a material for electronic parts contains a large amount of expensive Ni, so that there is a problem that the raw material cost rises.
Austenitic stainless steel typified by STS304 has good corrosion resistance, constitutes a non-magnetic austenitic structure by annealing heat treatment, and is used as non-magnetic steel in various devices and devices. However, processing may be performed depending on the application, and when dip drawing processing and press processing are applied to STS304 steel, it is difficult to maintain non-magnetic properties due to phase transformation to a plastic-induced martensite structure, and it is also difficult to maintain non-magnetic properties. Delayed cracks may occur.

したがって、これを補完するために、Ni含量を低減しながらも、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼と同等以上の強度および表面伝導性を確保することができる新しい鋼種の開発が必要となっている。 Therefore, in order to supplement this, it is necessary to develop a new steel grade capable of ensuring strength and surface conductivity equal to or higher than that of general austenitic stainless steel while reducing the Ni content.

本発明の目的とするところは、上記の問題点を解決するため、Ni添加なしに構成元素を制御して塑性誘起マルテンサイトを抑制し、凝固時にδ−フェライト含量を制御して、強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems by controlling the constituent elements without adding Ni to suppress plastic-induced martensite, and controlling the δ-ferrite content during solidification to control the strength and surface. It is an object of the present invention to provide a non-magnetic austenitic stainless steel having improved conductivity.

本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、重量%で、C:0.07〜0.2%、N:0.15〜0.4%、Si:0.8〜2%、Mn:16〜22%、S:0.01%以下(0を除く)、Cr:12.5〜20%、Cu:1〜3%、残部Feおよびその他不可避の不純物からなり、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
(1)Ni+0.65Cr+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N≧40
ここで、Ni、Cr、Mn、Si、C、Nは、各元素の重量%である。
The austenitic stainless steel of the present invention has C: 0.07 to 0.2%, N: 0.15 to 0.4%, Si: 0.8 to 2%, Mn: 16 to 22% in weight%. , S: 0.01% or less (excluding 0), Cr: 12.5 to 20%, Cu: 1-3%, balance Fe and other unavoidable impurities, and is characterized by satisfying the following formula (1). And.
(1) Ni + 0.65Cr + 1.05Mn + 0.35Si + 12.6C + 33.6N ≧ 40
Here, Ni, Cr, Mn, Si, C, and N are% by weight of each element.

前記オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式(2)で表される降伏強度が450MPa以上であることがよい。
(2)降伏強度(MPa)=185+1977C+605N+3.65Cu−3.63Mn
ここで、C、N、Cu、Mnは、各元素の重量%である。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、70%冷間加工後に測定されたフェライト含量が0.1%以下であることが好ましい。
The austenitic stainless steel preferably has a yield strength represented by the following formula (2) of 450 MPa or more.
(2) Yield strength (MPa) = 185 + 1977C + 605N + 3.65Cu-3.63Mn
Here, C, N, Cu, and Mn are% by weight of each element.
Further, the austenitic stainless steel preferably has a ferrite content of 0.1% or less as measured after 70% cold working.

前記オーステナイト系ステンレス鋼は、70%冷間加工でも透磁率が1.005以下であることができる。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式(3)で表される積層欠陥エネルギー(SFE)が41mJ/m以上であることがよい。
(3)SFE(mJ/m)=25.7+1.59(Ni+Cu)−0.85Cr+0.001Cr+38.2N0.5−2.8Si−1.34Mn+0.06Mn
ここで、Ni、Cu、Cr、N、Si、Mnは、各元素の重量%である。
The austenitic stainless steel can have a magnetic permeability of 1.005 or less even in 70% cold working.
Further, the austenitic stainless steel preferably has a laminated defect energy (SFE) represented by the following formula (3) of 41 mJ / m 2 or more.
(3) SFE (mJ / m 2) = 25.7 + 1.59 (Ni + Cu) -0.85Cr + 0.001Cr 2 + 38.2N 0.5 -2.8Si-1.34Mn + 0.06Mn 2
Here, Ni, Cu, Cr, N, Si, and Mn are% by weight of each element.

前記オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間圧延材の硬度(Hv)値が215以上であることができる。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、不動態被膜2nm以内領域内Cu+Mn含量が0.2%以上であることが好ましい。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼は、表面抵抗が10mΩcm未満であることがよい。
The austenitic stainless steel can have a hardness (Hv) value of 215 or more for the cold-rolled material.
Further, the austenitic stainless steel preferably has a Cu + Mn content of 0.2% or more in the passivation film within 2 nm.
Further, the austenitic stainless steel preferably has a surface resistance of less than 10 mΩcm 2.

本発明によれば、Ni添加なしに含量元素を制御して塑性誘起マルテンサイトを抑制し、凝固時にδ−フェライト含量を制御することにより、強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
また、本発明の強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼は、各種機器または装置に使用される非磁性部品用に多様な適用が可能である。
さらに、δ−フェライトによる磁性を除去するために、長時間素材を熱処理する追加工程を必要としないので、製造工程が簡単な非磁性オーステナイト系ステンレス鋼の製造が可能である。
According to the present invention, non-magnetic austenitic stainless steel with improved strength and surface conductivity by controlling the content element without adding Ni to suppress plastic-induced martensite and controlling the δ-ferrite content during solidification. Can be provided.
Further, the non-magnetic austenitic stainless steel having improved strength and surface conductivity of the present invention can be applied in various ways to non-magnetic parts used in various devices or devices.
Further, since the additional step of heat-treating the material for a long time is not required to remove the magnetism due to δ-ferrite, it is possible to manufacture a non-magnetic austenitic stainless steel having a simple manufacturing step.

Ni当量と透磁率の相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of Ni equivalent and magnetic permeability. Ni当量と降伏強度の予測式との相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation between the Ni equivalent and the prediction formula of a yield strength.

本発明の一実施例による強度、表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼は、重量%で、C:0.07〜0.2%、N:0.15〜0.4%、Si:0.8〜2%、Mn:16〜22%、S:0.01%以下(0は除く)、Cr:12.5〜20%、Cu:1〜3%、残部Feおよびその他不可避の不純物からなり、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
(1)Ni+0.65Cr+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N≧40
ここで、Ni、Cr、Mn、Si、C、Nは、各元素の重量%である。
The non-magnetic austenitic stainless steel with improved strength and surface conductivity according to one embodiment of the present invention has a weight% of C: 0.07 to 0.2%, N: 0.15 to 0.4%, and Si. : 0.8 to 2%, Mn: 16 to 22%, S: 0.01% or less (excluding 0), Cr: 12.5 to 20%, Cu: 1 to 3%, balance Fe and other inevitable It is composed of impurities and is characterized by satisfying the following formula (1).
(1) Ni + 0.65Cr + 1.05Mn + 0.35Si + 12.6C + 33.6N ≧ 40
Here, Ni, Cr, Mn, Si, C, and N are% by weight of each element.

以下では、本発明の実施例を添付の図面を基にして詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の思想を十分に伝達するために提示するものである。本発明は、ここで提示した実施例に限定されず、他の形態に具体化されることもできる。図面は、本発明を明確にするために説明と関係ない部分を省略し、理解を助けるために構成要素のサイズを多少誇張して表現することができる。
明細書全体で、任意の部分が或る構成要素を「含む」というとき、これは、特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
単数の表現は、文脈上明白に例外がない限り、複数の表現を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented in order to fully convey the idea of the present invention to a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. The present invention is not limited to the examples presented here, and can be embodied in other embodiments. The drawings may omit parts unrelated to the description to clarify the present invention and may exaggerate the size of the components to aid understanding.
When any part of the specification "contains" a component, this does not exclude other components unless otherwise stated to be the opposite, but may further include other components. Means that you can.
A singular expression includes multiple expressions, unless there are explicit exceptions in the context.

以下では、鋼の微細組織内に存在するδ−フェライト含量を制御して、δ−フェライトを分解するための追加工程を必要としないので、通常の工程で製造しても、非磁性特性を確保することができると共に、通常使用されるSTS304系ステンレス鋼に比べ向上した強度および表面伝導性を有する非磁性オーステナイト系ステンレス鋼について説明する。 In the following, the content of δ-ferrite present in the fine structure of steel is controlled, and no additional step for decomposing δ-ferrite is required. Therefore, non-magnetic properties are ensured even when manufactured by a normal step. A non-magnetic austenitic stainless steel having improved strength and surface conductivity as compared with the commonly used STS304 stainless steel will be described.

具体的に、本発明は、熱処理追加工程を経なくても、高価なNi添加なしに、合金元素成分系の制御だけで優れた非磁性特性を示すオーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる。
本発明の一態様によるオーステナイト系ステンレス鋼は、重量%で、C:0.07〜0.2%、N:0.15〜0.4%、Si:0.8〜2%、Mn:16〜22%、S:0.01%以下(0は除く)、Cr:12.5〜20%、Cu:1〜3%、残部Feおよびその他不可避の不純物からなり、下記式(1)を満たす。
(1)0.65Cr+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N≧40
ここで、Ni、Cr、Mn、Si、C、Nは、各元素の重量%である。
Specifically, the present invention can provide an austenitic stainless steel exhibiting excellent non-magnetic properties only by controlling the alloy element component system without adding expensive Ni, without going through an additional heat treatment step.
The austenitic stainless steel according to one aspect of the present invention has C: 0.07 to 0.2%, N: 0.15 to 0.4%, Si: 0.8 to 2%, Mn: 16 in weight%. ~ 22%, S: 0.01% or less (excluding 0), Cr: 12.5 ~ 20%, Cu: 1-3%, balance Fe and other unavoidable impurities, satisfying the following formula (1). ..
(1) 0.65Cr + 1.05Mn + 0.35Si + 12.6C + 33.6N ≧ 40
Here, Ni, Cr, Mn, Si, C, and N are% by weight of each element.

以下、本発明の実施例における合金成分含量の数値限定理由について説明する。以下では、特別な言及がない限り、単位は、重量%である。
Cの含量は、0.07〜0.2%である。
炭素(C)は、強力なオーステナイト相安定化元素であり、固溶強化による材料強度の増加のために0.07%以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、耐食性に有効なCrのような炭化物形成元素と容易に結合して、結晶粒界の周囲のCr含量を低減して耐食性を低下させるため、その上限を0.2%に限定する。
Hereinafter, the reason for limiting the numerical value of the alloy component content in the examples of the present invention will be described. In the following, unless otherwise specified, the unit is% by weight.
The content of C is 0.07 to 0.2%.
Carbon (C) is a strong austenite phase stabilizing element, and it is preferable to add 0.07% or more in order to increase the material strength by solid solution strengthening. However, if the content is too large, it easily binds to a carbide-forming element such as Cr, which is effective for corrosion resistance, and reduces the Cr content around the grain boundaries to reduce the corrosion resistance. Therefore, the upper limit is set to 0. Limited to 2%.

Nの含量は、0.15〜0.4%である。
窒素(N)は、強力なオーステナイト相安定化元素であり、Niを添加しない鋼では必須に添加される元素であって、本発明では、0.15%以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、窒化物析出および窒素ポア(pore)による表面欠陥を発生させるため、その上限を0.4%に限定する。
The content of N is 0.15 to 0.4%.
Nitrogen (N) is a strong austenite phase stabilizing element and is an element that is indispensably added to steel to which Ni is not added. In the present invention, it is preferable to add 0.15% or more. However, if the content is too high, surface defects due to nitride precipitation and nitrogen pores will occur, so the upper limit is limited to 0.4%.

Siの含量は、0.8〜2%である。
ケイ素(Si)は、脱酸に有用な元素であり、Niを添加しない場合、耐食性の向上に寄与する効果があるので、0.8%以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、衝撃靭性と関連した機械的特性を低下させるため、その上限を2%に限定する。
The content of Si is 0.8 to 2%.
Silicon (Si) is an element useful for deoxidation, and when Ni is not added, it has an effect of contributing to improvement of corrosion resistance, so it is preferable to add 0.8% or more. However, if the content is too high, the upper limit is limited to 2% because it reduces the mechanical properties associated with impact toughness.

Mnの含量は、16〜22%である。
マンガン(Mn)は、Niを添加しない場合、オーステナイト相の安定化に必須的に添加される重要な元素であって、16%以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、表面欠陥が発生するため、その上限を22%に限定する。
The content of Mn is 16 to 22%.
Manganese (Mn) is an important element that is essential for stabilizing the austenite phase when Ni is not added, and it is preferable to add 16% or more. However, if the content is too large, surface defects will occur, so the upper limit is limited to 22%.

Sの含量は、0.01%以下である。
硫黄(S)は、MnSを形成し、このMnSは、腐食の基点となって耐食性を減少させるので、0.01%以下に制限する。
The content of S is 0.01% or less.
Sulfur (S) forms MnS, which serves as a starting point for corrosion and reduces corrosion resistance, and is therefore limited to 0.01% or less.

Crの含量は、12.5〜20%である。
クロム(Cr)は、ステンレス鋼の耐食性向上元素のうち最も多く含有されて基本となる元素であり、耐食性の発現のために12.5%以上添加することが好ましい。しかしながら、Crは、フェライト安定化元素であって、Cr含量が高まれば、フェライト分率が増加してオーステナイト安定化を阻害するため、その上限を20%に限定する。
The Cr content is 12.5 to 20%.
Chromium (Cr) is the most contained and basic element among the elements for improving the corrosion resistance of stainless steel, and it is preferable to add 12.5% or more in order to develop the corrosion resistance. However, Cr is a ferrite stabilizing element, and if the Cr content is high, the ferrite fraction increases and austenite stabilization is hindered, so the upper limit is limited to 20%.

Cuの含量は、1〜3%である。
銅(Cu)は、Mnのように本発明において必須に添加される元素であって、オーステナイト相の安定性を増加させ、耐食性を向上させることはもちろん、Mnと共に添加されて、不動態被膜内固溶されて表面伝導性を増加することができるため、1%以上添加することが好ましい。ただし、その含量が多すぎる場合、成形性を低下させるため、その上限を3%に限定する。
The content of Cu is 1 to 3%.
Copper (Cu) is an element essentially added in the present invention, such as Mn, which not only increases the stability of the austenite phase and improves corrosion resistance, but is also added together with Mn in the passivation film. It is preferably added in an amount of 1% or more because it can be dissolved in a solid solution to increase surface conductivity. However, if the content is too large, the upper limit is limited to 3% in order to reduce moldability.

ニッケル(Ni)は、微量添加時にかえって溶出および成形性が低下するため、本発明では、不純物として管理する。
本発明の残りの成分は、鉄(Fe)である。ただし、通常の製造過程では、原料または周囲環境から意図しない不純物が不可避に混入されることがあるので、これを排除することはできない。これらの不純物は、通常の製造過程の技術者であれば、誰でも知ることができるものであるため、そのすべての内容を特に本明細書で言及しない。
Nickel (Ni) is controlled as an impurity in the present invention because its elution and moldability deteriorate when a small amount is added.
The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, in the normal manufacturing process, unintended impurities may be unavoidably mixed from the raw materials or the surrounding environment, and this cannot be excluded. Since these impurities can be known to any engineer in a normal manufacturing process, all the contents thereof are not specifically mentioned in the present specification.

一般的に、電子部品用途に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼は、板材成形、ディップドローイングなどの工程が要求され、成形完成品では、変形量が約50%以上である変形組織が形成され、このような変形部でも非磁性特性が維持されなければならない。
鋼の非磁性特性を用いた電子部品用素材において、正常な作動のためには、部品に適用された鋼の透磁率(magnetic permeability,μ)は1.005以下でなければならない。これを満たすためには、鋼の凝固時に形成されるδ−フェライトの含量を制御しなければならない。
Generally, austenitic stainless steel used for electronic parts requires processes such as plate forming and dip drawing, and in the finished molded product, a deformed structure having a deformation amount of about 50% or more is formed. Non-magnetic properties must be maintained even in such deformed parts.
In a material for an electronic component using the non-magnetic properties of steel, the magnetic permeability (μ) of the steel applied to the component must be 1.005 or less for normal operation. In order to satisfy this, the content of δ-ferrite formed during solidification of steel must be controlled.

一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼の微細組織内に存在するδ−フェライトは、体心立方形構造(Body Centered Cubic Structure,BCC)を有する組織の特性によって磁性を呈することになり、オーステナイトは、面心立方形構造(Face Center Cubic Structure,FCC)を有し、磁性を呈しない。したがって、δ−フェライトの分率を制御して所望の大きさの磁性特性を得ることができ、非磁性鋼の場合には、δ−フェライトの分率を最大限低くするか、なくすことが必要である。
特にオーステナイト安定化元素を添加することによって、δ−フェライト分率を減少させることができるが、一般的に他の物性が低下することなくオーステナイトを安定化させるのに有用なNi含量を制御して、δ−フェライトの形成を抑制する。
In general, δ-ferrite present in the microstructure of austenitic stainless steel will exhibit magnetism due to the characteristics of the structure having a body-centered cubic structure (BCC), and austenite is a surface. It has a face center cubic structure (FCC) and does not exhibit magnetism. Therefore, it is possible to control the fraction of δ-ferrite to obtain the desired magnitude of magnetic properties, and in the case of non-magnetic steel, it is necessary to minimize or eliminate the fraction of δ-ferrite. Is.
In particular, the addition of an austenite stabilizing element can reduce the δ-ferrite fraction, but generally controls the Ni content useful for stabilizing austenite without degrading other physical characteristics. , Δ-Suppresses the formation of ferrite.

ただし、Niは、非常に高価な元素であるから、その使用範囲が制限される場合がある。このため、本発明者らは、Ni添加なしにMn、Si、C、Nの含量を制御してオーステナイト系ステンレス鋼の非磁性特性を確保することを目的とした。非磁性特性は、オーステナイト安定化度を示すNi当量(Nieq)値で表現することができる。
Ni当量(Nieq)は、与えられた組成成分系でδ−フェライトが形成されないようにする最小Ni含量を意味し、下記のように表現することができる。
Nieq=Ni+0.65Cr+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N
ここで、Ni、Cr、Mn、Si、C、Nは、各元素の重量%である。
本発明者らは、Ni当量値が40以上である場合に、実際苛酷成形部を模写して70%冷間加工後に測定されたフェライト含量が0.1%以下を満たす場合、透磁率が1.005以下として示され、非磁性特性を満足することができることを発見した。
However, since Ni is a very expensive element, its range of use may be limited. Therefore, the present inventors aimed to secure the non-magnetic properties of austenitic stainless steel by controlling the contents of Mn, Si, C, and N without adding Ni. The non-magnetic property can be expressed by a Ni equivalent (Nieq) value indicating the degree of austenite stabilization.
The Ni equivalent (Nieq) means the minimum Ni content that prevents the formation of δ-ferrite in a given compositional component system and can be expressed as follows.
Nieq = Ni + 0.65Cr + 1.05Mn + 0.35Si + 12.6C + 33.6N
Here, Ni, Cr, Mn, Si, C, and N are% by weight of each element.
The present inventors have a magnetic permeability of 1 when the Ni equivalent value is 40 or more and the ferrite content measured after 70% cold working by actually copying the severely molded portion satisfies 0.1% or less. Shown as .005 or less, it was discovered that the non-magnetic properties can be satisfied.

図1は、Ni当量と透磁率の相関関係を示すグラフである。図1に示したとおり、Ni当量値が40以上の場合に、オーステナイト系ステンレス鋼の70%冷間変形後に透磁率が1.005以下を満たすことが分かる。
本発明の一実施例によれば、オーステナイト系ステンレス鋼の冷延焼なまし板は、下記式(2)で表される降伏強度が450Mpa以上および硬度(Hv)値が215以上を満たすことができる。
(2)降伏強度(Mpa)の予測式=185+1977C+605N+3.65Cu−3.63Mn
ここで、C、N、Cu、Mnは、各元素の重量%である。
FIG. 1 is a graph showing the correlation between Ni equivalent and magnetic permeability. As shown in FIG. 1, it can be seen that when the Ni equivalent value is 40 or more, the magnetic permeability of the austenitic stainless steel satisfies 1.005 or less after 70% cold deformation.
According to one embodiment of the present invention, the cold-spread annealed plate of austenitic stainless steel can satisfy the yield strength of 450 MPa or more and the hardness (Hv) value of 215 or more represented by the following formula (2). ..
(2) Prediction formula for yield strength (Mpa) = 185 + 1977C + 605N + 3.65Cu-3.63Mn
Here, C, N, Cu, and Mn are% by weight of each element.

電子部品用素材において、多様な加工環境に対する強度を確保する必要がある。本発明は、Niを添加せず、降伏強度の増大に効果的なC、NおよびCuの含量を制御してオーステナイト系ステンレス鋼の高強度化を実現ししたものである。
本発明者らは、式(2)で表現される、C、NおよびCu含量を含む降伏強度の予測式が、鋼の強度をよく反映していることに気づき、式(2)の範囲が450以上である場合、目的とする強度を確保することができることを発見した。
It is necessary to ensure the strength of materials for electronic components against various processing environments. The present invention realizes high strength of austenitic stainless steel by controlling the contents of C, N and Cu, which are effective for increasing the yield strength, without adding Ni.
The present inventors have noticed that the yield strength prediction formula including the C, N and Cu contents expressed by the formula (2) reflects the strength of the steel well, and the range of the formula (2) is expanded. It was discovered that when it is 450 or more, the desired strength can be secured.

図2は、Ni当量と降伏強度の予想式との相関関係を示すグラフである。
図2に示したとおり、Ni当量値が40以上である場合に、オーステナイト系ステンレス鋼の冷延焼なまし板の降伏強度が450Mpa以上を満たすことが分かる。
本発明の一実施例によれば、オーステナイト系ステンレス鋼は、下記式(3)で表される積層欠陥エネルギーが41mJ/m以上を満たすことができる。
(3)SFE(mJ/m)=25.7+1.59(Ni+Cu)−0.85Cr+0.001Cr+38.2N0.5−2.8Si−1.34Mn+0.06Mn
ここで、Ni、Cu、Cr、N、Si、Mnは、各元素の重量%である。
FIG. 2 is a graph showing the correlation between the Ni equivalent and the prediction formula of the yield strength.
As shown in FIG. 2, it can be seen that when the Ni equivalent value is 40 or more, the yield strength of the cold-spread annealed plate of austenitic stainless steel satisfies 450 MPa or more.
According to one embodiment of the present invention, the austenitic stainless steel can satisfy the stacking defect energy represented by the following formula (3) of 41 mJ / m 2 or more.
(3) SFE (mJ / m 2) = 25.7 + 1.59 (Ni + Cu) -0.85Cr + 0.001Cr 2 + 38.2N 0.5 -2.8Si-1.34Mn + 0.06Mn 2
Here, Ni, Cu, Cr, N, Si, and Mn are% by weight of each element.

高強度と共に、板材成形、ディップドローイングなどの工程容易性を考慮してオーステナイト系ステンレス鋼の軟性を確保する必要がある。
オーステナイト相の積層欠陥エネルギー(SFE,mJ/m)は、オーステナイト相の変形機構を制御することが知られている。通常、オーステナイト相の積層欠陥エネルギーは、単相のオーステナイト系ステンレス鋼である場合、外部で付加した塑性変形エネルギーがオーステナイト相の変形に寄与する程度を示す。
In addition to high strength, it is necessary to ensure the softness of austenitic stainless steel in consideration of process easiness such as plate forming and dip drawing.
It is known that the stacking defect energy (SFE, mJ / m 2 ) of the austenite phase controls the deformation mechanism of the austenite phase. Usually, the stacking defect energy of the austenite phase indicates the degree to which the externally applied plastic deformation energy contributes to the deformation of the austenitic phase in the case of a single-phase austenitic stainless steel.

一般的に、積層欠陥エネルギーが低いほどオーステナイト相でイプシロンマルテンサイト相の形成後に鋼の加工硬化に寄与する塑性誘起マルテンサイト相が形成される程度が増加する。
積層欠陥エネルギーが中間程度である場合、オーステナイト相で機械的双晶が形成される。中間程度の積層欠陥エネルギーである場合、これら双晶の交差点で塑性誘起マルテンサイト相が形成されて、加えられた塑性変形エネルギーが機械的に相変化を招いて、オーステナイト相からマルテンサイト相に変態を起こす。したがって、ステンレス鋼の場合、非常に広範囲な範囲で中間相(イプシロンマルテンサイト相または機械的双晶)の差異点だけを除いて、塑性誘起マルテンサイト相が形成されることが知られている。したがって、積層欠陥エネルギーが41mJ/m未満の場合は、オーステナイト相でイプシロンマルテンサイト相が形成された後、塑性誘起マルテンサイト相が形成されたり、オーステナイト相で機械的双晶が形成された後、塑性誘起マルテンサイト相が形成される。
In general, the lower the stacking defect energy, the greater the degree to which a plastic-induced martensite phase that contributes to work hardening of steel is formed in the austenite phase after the formation of the epsilon martensite phase.
When the stacking defect energy is in the middle, mechanical twins are formed in the austenite phase. In the case of intermediate stacking defect energy, a plastic-induced martensite phase is formed at the intersection of these twins, and the applied plastic deformation energy mechanically causes a phase change to transform from the austenite phase to the martensite phase. Wake up. Therefore, in the case of stainless steel, it is known that a plastic-induced martensite phase is formed in a very wide range except for the difference of the intermediate phase (epsilon martensite phase or mechanical twin). Therefore, when the stacking defect energy is less than 41 mJ / m 2 , after the epsilon martensite phase is formed in the austenite phase, the plastic-induced martensite phase is formed, or after the mechanical twin crystals are formed in the austenite phase. , A plastic-induced martensite phase is formed.

しかしながら、積層欠陥エネルギーが41mJ/m以上である場合には、機械的双晶やイプシロンマルテンサイト相の形成なしに電位移動により変形が進行されるので、オーステナイト相からマルテンサイト相への変態が抑制されることが知られている。
本発明者らは、式(3)で表されるオーステナイト相の積層欠陥エネルギーが41mJ/m以上である場合は、透過電子顕微鏡を用いて調査した結果、塑性変形後にマルテンサイト相の形成が観察されないことを確認することができた。
However, when the stacking defect energy is 41 mJ / m 2 or more, the deformation proceeds by potential transfer without the formation of mechanical twins or epsilon martensite phase, so that the transformation from the austenite phase to the martensite phase occurs. It is known to be suppressed.
When the stacking defect energy of the austenite phase represented by the formula (3) is 41 mJ / m 2 or more, the present inventors investigated using a transmission electron microscope and found that the martensite phase was formed after plastic deformation. It was possible to confirm that it was not observed.

本発明の一実施例によれば、オーステナイト系ステンレス鋼は、表層から2nm以内領域で、Cu+Mn含量が0.2%以上であることがよい。
電子部品用途に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼で表面伝導性は、重要な因子である。本発明では、CuとMnの含量を制御して、不動態被膜の厚さ2nm以内領域内でCu+Mn含量が0.2%以上であるとき、表面抵抗が10mΩcm以下であることを確認することができた。これは、CuとMnがCr酸化物層から構成される不動態被膜に一部置換固溶されることによって、電子移動度が増加して表面伝導性が増加するものと考えられた。
According to one embodiment of the present invention, the austenitic stainless steel preferably has a Cu + Mn content of 0.2% or more in a region within 2 nm from the surface layer.
Surface conductivity is an important factor in austenitic stainless steels used in electronic component applications. In the present invention, the contents of Cu and Mn are controlled, and it is confirmed that the surface resistance is 10 mΩcm 2 or less when the Cu + Mn content is 0.2% or more in the region where the thickness of the passivation film is within 2 nm. Was done. It is considered that this is because Cu and Mn are partially substituted and solid-solved in the passivation film composed of the Cr oxide layer, so that the electron mobility is increased and the surface conductivity is increased.

以下、本発明の好ましい実施例を通じてさらに詳細に説明する。
実施例
表1のとおり鋼の各成分の含量を変更して50kgインゴット(Ingot)キャスティングを通じてステンレス鋼材を生産した。インゴットを1250℃で3時間加熱後、熱間圧延を実施して、厚さ4mmの熱延材を生産した。熱延材は、冷間圧延を実施して最終厚さ2.5mmに加工して、1100℃で大気中に30秒間焼なましを実施した後、酸洗した。
このような方法で製造された試験片に対して引張試験を通じて降伏強度(YS、Mpa)を測定して、降伏強度の予測式と比較した。また、ビッカース硬さ試験を通じて硬度(Hv)を測定した。
Hereinafter, it will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention.
Example As shown in Table 1, the content of each component of the steel was changed to produce a stainless steel material through 50 kg ingot casting. After heating the ingot at 1250 ° C. for 3 hours, hot rolling was carried out to produce a hot-rolled material having a thickness of 4 mm. The hot-rolled material was cold-rolled to a final thickness of 2.5 mm, annealed in the air at 1100 ° C. for 30 seconds, and then pickled.
The yield strength (YS, Mpa) was measured for the test piece manufactured by such a method through a tensile test and compared with the prediction formula of the yield strength. In addition, the hardness (Hv) was measured through the Vickers hardness test.

Figure 0006983321
Figure 0006983321

表1に示した発明鋼および比較鋼を実験に使用した。
2.5mm冷間圧延が施された試験片は、実際電子部品素材の成形品内の非磁性、表面抵抗特性を模写するために、70%冷間圧下率で冷間圧延して、厚さ0.75mmの冷間圧延板材を製造した。フェライトスコープ装備を活用して製造された冷間圧延板材のフェライト含量(%)を測定し、透磁率測定装備(FERROMASTER)を活用して透磁率を測定した。
また、GDS(Glow Discharge Spectrometer)分析装備を活用して冷間圧延板材の表層部から2nm地点での不動態被膜内のMn+Cu(重量%)を分析した。
The invention steels and comparative steels shown in Table 1 were used in the experiment.
The test piece subjected to 2.5 mm cold rolling is actually cold rolled at a cold rolling reduction rate of 70% in order to replicate the non-magnetic and surface resistance characteristics in the molded product of the electronic component material, and the thickness is increased. A 0.75 mm cold rolled plate material was manufactured. The ferrite content (%) of the cold-rolled plate material manufactured by utilizing the ferrite scope equipment was measured, and the magnetic permeability was measured by utilizing the magnetic permeability measuring equipment (FERROMASTER).
In addition, Mn + Cu (% by weight) in the passivation film at a point 2 nm from the surface layer of the cold-rolled plate was analyzed by utilizing the GDS (Glow Discharge Spectrometer) analysis equipment.

表面抵抗は、金がメッキされたCu−plate(面積2cm)を冷間圧延板材の上/下面に配置し、圧力を10N/cm印加してDC4端子法で抵抗を測定して、表面抵抗値で示した。表面抵抗の測定基準は、10mΩcm未満は良好、それ以上は不十分なものと評価した。
それぞれの成分でオーステナイト系ステンレス鋼の積層欠陥エネルギー(SFE)、フェライト含量、透磁率、降伏強度の予想値および実際値、硬度、表層部2nm地点のMn+Cu含量および表面抵抗の評価結果を下記表2に示した。
For the surface resistance, a Cu-plate (area 2 cm 2 ) plated with gold is placed on the upper / lower surface of the cold-rolled plate material, a pressure of 10 N / cm 2 is applied, and the resistance is measured by the DC4 terminal method to measure the surface. It is shown by the resistance value. The measurement standard of surface resistance was evaluated as good when it was less than 10 mΩcm 2 and insufficient when it was more than 10 mΩcm.
Table 2 below shows the evaluation results of the laminated defect energy (SFE), ferrite content, magnetic permeability, expected and actual values of yield strength, hardness, Mn + Cu content and surface resistance at the surface layer 2 nm point for each component. It was shown to.

Figure 0006983321
Figure 0006983321

図1は、Ni当量と透磁率の相関関係を示すグラフである。
図1および表2に示したとおり、実施例の場合、比較例と比較して式(1)で表されるNieq値が40以上を満たし、透磁率は、1.005以下として示されて、非磁性特性を満たすことを確認することができる。
FIG. 1 is a graph showing the correlation between Ni equivalent and magnetic permeability.
As shown in FIGS. 1 and 2, in the case of the example, the Nieq value represented by the formula (1) satisfies 40 or more and the magnetic permeability is shown as 1.005 or less as compared with the comparative example. It can be confirmed that the non-magnetic properties are satisfied.

図2は、Ni当量と降伏強度(MPa)の予測値との相関関係を示すグラフである。
図1および表2に示したとおり、実施例の場合、比較例と比較して式(1)で表されるNieq値が40以上を満たし、降伏強度は450MPa以上、硬度は215Hv以上を満たすことを確認することができる。また、表2に示したとおり、発明鋼の場合、降伏強度の予測式と降伏強度の実測値間の差異が極微で、式(2)がオーステナイト系ステンレス鋼の強度をよく反映していることが分かる。
FIG. 2 is a graph showing the correlation between the Ni equivalent and the predicted value of the yield intensity (MPa).
As shown in FIGS. 1 and 2, in the case of the example, the Nieq value represented by the formula (1) satisfies 40 or more, the yield strength satisfies 450 MPa or more, and the hardness satisfies 215 Hv or more as compared with the comparative example. Can be confirmed. Further, as shown in Table 2, in the case of the invention steel, the difference between the yield strength prediction formula and the measured yield strength value is extremely small, and the formula (2) well reflects the strength of the austenitic stainless steel. I understand.

また、実施例の場合、比較例と比較して積層欠陥エネルギー(SFE)値が41mJ/m以上と示され、塑性変形後にマルテンサイト相の形成を抑制して軟性を確保することができると共に、表層から2nm以内領域でCu+Mn含量が0.2%以上であってCuおよびMnの濃縮が発生して、表面抵抗は10mΩcm以下と測定された。すなわち、表面伝導性が向上することが確認された。
これに比べて、比較例1では、Niを8.1%含むが、Mn含量が1.5%と過度に低く、Nieq値は、40に達しなかった。具体的に、表1および表2に示したとおり、比較例1の場合、Nieq値が23.745であって、本発明の範囲を外れており、透磁率が5.2であって、磁性だけでなく、450MPa以上の高強度および目的とする表面伝導性も確保することができなかった。
Further, in the case of the example, the stacking defect energy (SFE) value is shown to be 41 mJ / m 2 or more as compared with the comparative example, and the formation of the martensite phase can be suppressed after the plastic deformation to secure the softness. The Cu + Mn content was 0.2% or more in the region within 2 nm from the surface layer, and the concentration of Cu and Mn occurred, and the surface resistance was measured to be 10 mΩcm 2 or less. That is, it was confirmed that the surface conductivity was improved.
In comparison with this, Comparative Example 1 contained 8.1% of Ni, but the Mn content was extremely low at 1.5%, and the Nieq value did not reach 40. Specifically, as shown in Tables 1 and 2, in the case of Comparative Example 1, the Nieq value is 23.745, which is outside the scope of the present invention, the magnetic permeability is 5.2, and the magnetism is high. Not only that, high strength of 450 MPa or more and the desired surface conductivity could not be ensured.

表1および表2に示したとおり、比較例2の場合には、C、Si、Mn含量が本発明の範囲を満たすが、Nieq値が38.45であって、40に達しておらず、透磁率が1.1であって、目的とする非磁性特性を確保することができずに、450MPa以上の高強度および目的とする表面伝導性を確保することができなかった。
表1および表2に示したとおり、比較例3の場合にもNieq値が30.38であって、40に達せず、透磁率が2.5であって、目的とする非磁性特性を確保することができず、450MPa以上の高強度特性も確保することができなかった。
また、比較例3の場合には、Mnと共に不動態被膜内に固溶されるべきCuが添加されず、表層から2nm以内領域でCu+Mn含量が0.0001%であり、これに伴い、表面抵抗は、45mΩcmと測定され、目的とする表面伝導性を確保することができなかった。
As shown in Tables 1 and 2, in the case of Comparative Example 2, the C, Si, and Mn contents satisfy the range of the present invention, but the Nieq value is 38.45 and does not reach 40. The magnetic permeability was 1.1, the desired non-magnetic properties could not be secured, and the high strength of 450 MPa or more and the desired surface conductivity could not be secured.
As shown in Tables 1 and 2, even in the case of Comparative Example 3, the Nieq value was 30.38, did not reach 40, the magnetic permeability was 2.5, and the desired non-magnetic characteristics were secured. It was not possible to secure high strength characteristics of 450 MPa or more.
Further, in the case of Comparative Example 3, Cu to be solid-solved in the passivation film was not added together with Mn, and the Cu + Mn content was 0.0001% in the region within 2 nm from the surface layer, and the surface resistance was accompanied by this. Was measured to be 45 mΩcm 2, and the desired surface conductivity could not be secured.

本発明の一実施例によるオーステナイト系ステンレス鋼は、Niの添加なしに含量元素を制御して、塑性誘起マルテンサイトを抑制し、凝固時にδ−フェライト含量を制御して強度、表面伝導性を高めながら、非磁性特性を確保することができる。 The austenitic stainless steel according to one embodiment of the present invention controls the content element without adding Ni to suppress plastic-induced martensite, and controls the δ-ferrite content during solidification to improve strength and surface conductivity. However, non-magnetic properties can be ensured.

以上、本発明の例示的な実施例を説明したが、本発明は、これに限定されず、該当技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない範囲内で多様な変更および変形が可能であることを理解することができる。 Although the exemplary embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and any person having ordinary knowledge in the relevant technical field does not deviate from the concept and scope of the claims. It can be understood that various changes and variations are possible within the range.

本発明の実施例による表面伝導性が向上した非磁性オーステナイト系ステンレス鋼は、電子部品用素材に適用可能である。

The non-magnetic austenitic stainless steel having improved surface conductivity according to the embodiment of the present invention can be applied as a material for electronic parts.

Claims (7)

重量%で、C:0.07〜0.2%、N:0.15〜0.4%、Si:0.8〜2%、Mn:16〜22%、S:0.01%以下(0を除く)、Cr:12.5〜20%、Cu:1〜3%、残部Feおよびその他不可避の不純物からなり、下記式(1)を満たすことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
(1)Ni+0.65Cr+1.05Mn+0.35Si+12.6C+33.6N≧40
ここで、Ni、Cr、Mn、Si、C、Nは、各元素の重量%である。
By weight%, C: 0.07 to 0.2%, N: 0.15 to 0.4%, Si: 0.8 to 2%, Mn: 16 to 22%, S: 0.01% or less ( An austenitic stainless steel comprising 0), Cr: 12.5 to 20%, Cu: 1-3%, balance Fe and other unavoidable impurities, and satisfying the following formula (1).
(1) Ni + 0.65Cr + 1.05Mn + 0.35Si + 12.6C + 33.6N ≧ 40
Here, Ni, Cr, Mn, Si, C, and N are% by weight of each element.
下記式(2)で表される降伏強度が450MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
(2)降伏強度(MPa)=185+1977C+605N+3.65Cu−3.63Mn
ここで、C、N、Cu、Mnは、各元素の重量%である。
The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the yield strength represented by the following formula (2) is 450 MPa or more.
(2) Yield strength (MPa) = 185 + 1977C + 605N + 3.65Cu-3.63Mn
Here, C, N, Cu, and Mn are% by weight of each element.
70%冷間加工後に測定されたフェライト含量が0.1%以下であることを特徴とする請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the ferrite content measured after 70% cold working is 0.1% or less. 70%冷間加工でも透磁率が1.005以下であることを特徴とする請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the magnetic permeability is 1.005 or less even in 70% cold working. 冷間圧延材の硬度(Hv)値が215以上であることを特徴とする請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the cold rolled material has a hardness (Hv) value of 215 or more. 不動態被膜2nm以内領域内Cu+Mn含量が0.2%以上であることを特徴とする請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein the Cu + Mn content in the passivation film within 2 nm is 0.2% or more. 表面抵抗が10mΩcm未満であることを特徴とする請求項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。 The austenitic stainless steel according to claim 1 , wherein the surface resistance is less than 10 mΩcm 2.
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