JP7462439B2 - オーステナイト系ステンレス鋼およびｎの上限値の算出方法 - Google Patents
オーステナイト系ステンレス鋼およびｎの上限値の算出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7462439B2 JP7462439B2 JP2020043213A JP2020043213A JP7462439B2 JP 7462439 B2 JP7462439 B2 JP 7462439B2 JP 2020043213 A JP2020043213 A JP 2020043213A JP 2020043213 A JP2020043213 A JP 2020043213A JP 7462439 B2 JP7462439 B2 JP 7462439B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- austenitic stainless
- stainless steel
- less
- mass
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims description 126
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 34
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 34
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 34
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 26
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 26
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 19
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 17
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
本発明はオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
強度および耐食性が要求される用途に用いられるオーステナイト系ステンレス鋼として、ＳＵＳ３０１に代表される準安定オーステナイト系ステンレス鋼が知られている。このようなオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば自動車におけるエンジンのシリンダヘッドガスケットのようなばね材等に用いられる。
特許文献１では、ばね材に好適なステンレス鋼として、窒素を添加して、窒素吸収による結晶粒微細化を行った、高強度なオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。特許文献２では、積層欠陥エネルギーおよびγ相の安定度を調整することで強度および加工性を確保したオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。また特許文献３および４には、Ｎｉの含有量を下げ、コストと高強度とを両立したオーステナイト系ステンレス鋼が開示されている。
しかしながら、特許文献１および２に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼は、高価なＮｉの含有量が多いため、オーステナイト系ステンレス鋼のコストが高くなる。そこで、Ｎｉの含有量をより低減した、安価なオーステナイト系ステンレス鋼が求められている。
また、特許文献１～４に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼はいずれも、耐食性の向上に有効なＣｒの含有量が約１７質量％である。このため、特許文献１～４に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼は、よりＣｒを多く含むＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼に比べると耐食性が低く、使用環境および耐食性の要求レベルによっては使用に不適な場合がある。オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性の向上には、ＣｒまたはＮの含有量を増加させることが有効であるが、強度および延性のバランスを確保しつつ、オーステナイト系ステンレス鋼のＣｒまたはＮの含有量を増加させることは、技術的に容易ではない。
本発明の一態様は、安価かつ、強度と延性のバランスに優れ、さらに耐食性にも優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．３％以下の条件を満たす。
本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎの含有量が、質量％で、下記（１）式で示す値の範囲内であって、下記（１）式中のＮｍｉｄの値は、下記（２）式により算出され、下記（３）式で示すＭｄ３０の値が５～４０であり、かつ、下記（４）式で示すδｃａｌの値が１０以下であってよい。
Ｎｍｉｄ－０．０１５≦Ｎ≦Ｎｍｉｄ＋０．０１５ （１）
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （２）
Ｍｄ３０＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ （３）
δｃａｌ＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２０Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ （４）
上記（２）～（４）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （２）
Ｍｄ３０＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ （３）
δｃａｌ＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２０Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ （４）
上記（２）～（４）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．５％以下およびＢ：０．０００１～０．０１％以下の、少なくとも何れか１つの条件をさらに満たしてよい。
本発明の一態様に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｓｉ：０．２０～０．６０％以下、Ｍｎ：３．００～７．５０％以下、Ｎｉ：１．５～５．０％以下、Ｃｒ：１８．０～２０．０％以下、およびＣｕ：２．０％以下の、少なくとも何れか１つの条件をさらに満たしてよい。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るＮの上限値の算出方法は、質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．３％以下の条件を満たすオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値の算出方法であって、下記（５）式で表すＮｍｉｄの値を基準として、Ｎｍｉｄ＋０．０１５質量％をＮの上限値とする。
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （５）
上記（５）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
上記（５）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
本発明の一態様によれば、安価かつ、強度と延性のバランスに優れ、さらに耐食性にも優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提供できる。
以下、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼について詳細に説明する。また、以下の記載は発明の趣旨をよりよく理解させるものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。なお、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
本明細書において「オーステナイト系ステンレス鋼」は、オーステナイト相のみを含むステンレス鋼であってよく、オーステナイト相と当該オーステナイト相の一部が加工誘起変態塑性（ＴＲＩＰ）現象により変態したマルテンサイト相とを含むステンレス鋼であってよい。さらに、オーステナイト系ステンレス鋼は、オーステナイト相およびマルテンサイト相以外の相を含んでもよく、例えばδフェライト相を含んでもよい。
オーステナイト系ステンレス鋼がδフェライト相を含む場合、当該オーステナイト系ステンレス鋼の体積に対するδフェライト相の体積％は、スラブの時点で平均１５％以下、最終製品の時点で平均５．０％以下であることが好ましい。このようなオーステナイト系ステンレス鋼であれば、Ｎが固溶しにくいδフェライト相が過剰とならないため、当該オーステナイト系ステンレス鋼に含有できるＮの量が低下することを抑制することができる。
また、δフェライト相が過剰に生成すると、δフェライト相に含有できなかったＮが溶鋼中に拡散する。その結果、溶鋼中のＮの濃度が過剰に高い箇所が発生することにより、Ｎ２ガスの気泡が発生してしまう。すなわち、δフェライト相の生成を抑制すれば、Ｎ２ガスの気泡の発生を抑制できる。この結果、オーステナイト系ステンレス鋼の強度および耐食性が低下することを低減できる。なお、本明細書において「溶鋼」とは、オーステナイト系ステンレス鋼の製造過程で生じる溶鋼を意図する。
〔成分組成〕
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は成分組成として、質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．３％以下の条件を満たす。以下、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量の意義について説明する。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は成分組成として、質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．３％以下の条件を満たす。以下、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼に含まれる各元素の含有量の意義について説明する。
（Ｃ）
Ｃ（炭素）は、オーステナイト相を生成しやすくするオーステナイト生成元素であり、強度を得るために有効な元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０１～０．０８質量％のＣを含むことが好ましい。Ｃの含有量が０．０１質量％以上であれば、良好な強度を有するオーステナイト系ステンレス鋼が得られる。またＣの過剰添加はオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性の低下を招くことから、Ｃの含有量は０．０８質量％以下とする。
Ｃ（炭素）は、オーステナイト相を生成しやすくするオーステナイト生成元素であり、強度を得るために有効な元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０１～０．０８質量％のＣを含むことが好ましい。Ｃの含有量が０．０１質量％以上であれば、良好な強度を有するオーステナイト系ステンレス鋼が得られる。またＣの過剰添加はオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性の低下を招くことから、Ｃの含有量は０．０８質量％以下とする。
（Ｓｉ）
Ｓｉ（ケイ素）は、脱酸剤として有効な元素であり、フェライト相を生成しやすくするフェライト生成元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０５～０．８０質量％のＳｉを含むことが好ましく、０．２０～０．６０質量％のＳｉを含むことがより好ましい。Ｓｉの含有量が０．０５質量％以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼で脱酸剤として効果的に機能する。Ｓｉの含有量が０．２０質量％以上であればより好ましい。また、Ｓｉの過剰添加はδフェライト相の過剰な生成を招くため好ましくない。そのため、Ｓｉの含有量は０．８０質量％以下とし、また０．６０質量％以下とすることがより好ましい。
Ｓｉ（ケイ素）は、脱酸剤として有効な元素であり、フェライト相を生成しやすくするフェライト生成元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０５～０．８０質量％のＳｉを含むことが好ましく、０．２０～０．６０質量％のＳｉを含むことがより好ましい。Ｓｉの含有量が０．０５質量％以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼で脱酸剤として効果的に機能する。Ｓｉの含有量が０．２０質量％以上であればより好ましい。また、Ｓｉの過剰添加はδフェライト相の過剰な生成を招くため好ましくない。そのため、Ｓｉの含有量は０．８０質量％以下とし、また０．６０質量％以下とすることがより好ましい。
（Ｍｎ）
Ｍｎ（マンガン）は、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために必要な元素である。また、Ｍｎは溶鋼に対するＮの溶解度を高める作用を有する元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、２．５０～８．００質量％のＭｎを含むことが好ましく、３．００～７．５０質量％のＭｎを含むことがより好ましい。Ｍｎの含有量が２．５０質量％以上であれば、溶鋼に対するＮの溶解度を確保でき、Ｍｎの含有量が３．００質量％以上であればより好ましい。また、Ｍｎの過剰添加はオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性の低下を招いてしまう。このため、Ｍｎの含有量は８．００質量％以下とし、また７．５０質量％以下とすることがより好ましい。
Ｍｎ（マンガン）は、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために必要な元素である。また、Ｍｎは溶鋼に対するＮの溶解度を高める作用を有する元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、２．５０～８．００質量％のＭｎを含むことが好ましく、３．００～７．５０質量％のＭｎを含むことがより好ましい。Ｍｎの含有量が２．５０質量％以上であれば、溶鋼に対するＮの溶解度を確保でき、Ｍｎの含有量が３．００質量％以上であればより好ましい。また、Ｍｎの過剰添加はオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性の低下を招いてしまう。このため、Ｍｎの含有量は８．００質量％以下とし、また７．５０質量％以下とすることがより好ましい。
（Ｐ）
Ｐ（リン）は、不可避的不純物として混入する元素であり、Ｐの含有量は低いほど好ましい。製造性の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０４質量％以下のＰを含んでよい。Ｐの含有量が０．０４質量％以下であれば、オーステナイト系ステンレス鋼の加工性等の材料特性への悪影響を低減できる。
Ｐ（リン）は、不可避的不純物として混入する元素であり、Ｐの含有量は低いほど好ましい。製造性の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０４質量％以下のＰを含んでよい。Ｐの含有量が０．０４質量％以下であれば、オーステナイト系ステンレス鋼の加工性等の材料特性への悪影響を低減できる。
（Ｓ）
Ｓ（硫黄）は、不可避的不純物として混入する元素であり、Ｓの含有量は低いほど好ましい。製造性の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０１０質量％以下のＳを含んでよい。Ｓの含有量が０．０１０質量％以下であれば、オーステナイト系ステンレス鋼の加工性等の材料特性への悪影響を低減できる。より好ましくは０．００３質量％以下である。
Ｓ（硫黄）は、不可避的不純物として混入する元素であり、Ｓの含有量は低いほど好ましい。製造性の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０１０質量％以下のＳを含んでよい。Ｓの含有量が０．０１０質量％以下であれば、オーステナイト系ステンレス鋼の加工性等の材料特性への悪影響を低減できる。より好ましくは０．００３質量％以下である。
（Ｎｉ）
Ｎｉ（ニッケル）は、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために必要な元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、１．０～６．０質量％のＮｉを含むことが好ましく、１．５～５．０質量％のＮｉを含むことがより好ましい。Ｎｉの含有量が１．０質量％以上であれば、オーステナイト相が良好に生成し、また維持できる。Ｎｉの含有量が１．５質量％以上であればより好ましい。また、Ｎｉの過剰添加は溶鋼に対するＮの溶解度を低下させてしまう。さらに、Ｎｉは高価な元素であることから、コスト低減の観点からも、Ｎｉの含有量は６．０質量％以下とし、また５．０質量％以下とすることがより好ましい。
Ｎｉ（ニッケル）は、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために必要な元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、１．０～６．０質量％のＮｉを含むことが好ましく、１．５～５．０質量％のＮｉを含むことがより好ましい。Ｎｉの含有量が１．０質量％以上であれば、オーステナイト相が良好に生成し、また維持できる。Ｎｉの含有量が１．５質量％以上であればより好ましい。また、Ｎｉの過剰添加は溶鋼に対するＮの溶解度を低下させてしまう。さらに、Ｎｉは高価な元素であることから、コスト低減の観点からも、Ｎｉの含有量は６．０質量％以下とし、また５．０質量％以下とすることがより好ましい。
（Ｃｒ）
Ｃｒ（クロム）は、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を確保するために有効であり、かつ、溶鋼に対するＮの溶解度を高める作用を有する元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、１７．５～２０．５質量％のＣｒを含むことが好ましく、１８．０～２０．０質量％のＣｒを含むことがより好ましい。Ｃｒの含有量が１７．５質量％以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を確保できる。また、Ｃｒは溶鋼中に溶解できるＮの量を上昇させるため、Ｎと合わせて添加することによりオーステナイト系ステンレス鋼の強度および耐食性をさらに効果的に向上できる。Ｃｒの含有量が１８．０質量％以上であればより好ましい。
Ｃｒ（クロム）は、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を確保するために有効であり、かつ、溶鋼に対するＮの溶解度を高める作用を有する元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、１７．５～２０．５質量％のＣｒを含むことが好ましく、１８．０～２０．０質量％のＣｒを含むことがより好ましい。Ｃｒの含有量が１７．５質量％以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を確保できる。また、Ｃｒは溶鋼中に溶解できるＮの量を上昇させるため、Ｎと合わせて添加することによりオーステナイト系ステンレス鋼の強度および耐食性をさらに効果的に向上できる。Ｃｒの含有量が１８．０質量％以上であればより好ましい。
一方で、Ｃｒはフェライト生成元素でもあるため、Ｃｒの含有量を増加させる場合、オーステナイト相が生成されにくくなる。そこで、Ｃｒの含有量を増加させた上でオーステナイト系ステンレス鋼を製造するには、オーステナイト系ステンレス鋼に含まれる他のオーステナイト生成元素（例えばＣ、Ｎ、Ｎｉ、ＭｎまたはＣｕ等）の含有量を増加させる必要がある。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼に含まれるオーステナイト生成元素の含有量が過剰となると、オーステナイト相が安定化し、オーステナイト相のマルテンサイト相への変態が起こり難くなる。そのため、Ｃｒの含有量は２０．５質量％以下とし、また２０．０質量％以下とすることがより好ましい。
（Ｃｕ）
Ｃｕ（銅）は、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために有効な元素である。一方で、Ｃｕは、溶鋼に対するＮの溶解度を低下させる作用を有する元素である。また、Ｃｕを過剰添加すると、スラブが凝固する過程において当該スラブの中心にＣｕＭｎ相が生成してしまい、スラブの熱間加工性が低下する。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼は、２．５質量％以下のＣｕを含むことが好ましく、また２．０質量％以下のＣｕを含むことがより好ましい。また、オーステナイト系ステンレス鋼が含有するＣｕは、０．０１質量％以上であってもよい。
Ｃｕ（銅）は、オーステナイト生成元素であり、またオーステナイト相を維持するために有効な元素である。一方で、Ｃｕは、溶鋼に対するＮの溶解度を低下させる作用を有する元素である。また、Ｃｕを過剰添加すると、スラブが凝固する過程において当該スラブの中心にＣｕＭｎ相が生成してしまい、スラブの熱間加工性が低下する。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼は、２．５質量％以下のＣｕを含むことが好ましく、また２．０質量％以下のＣｕを含むことがより好ましい。また、オーステナイト系ステンレス鋼が含有するＣｕは、０．０１質量％以上であってもよい。
（Ｎ）
Ｎ（窒素）は、オーステナイト生成元素であり、また固溶強化作用および耐食性向上作用を有する元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．１質量％以上のＮを含むことが好ましい。Ｎの含有量が０．１質量％以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼に要求される強度および耐食性の確保に有効である。また、過剰に添加されたＮは溶鋼中に溶けることができず、オーステナイト系ステンレス鋼中に気泡として残ってしまうため、最終製品の欠陥原因となる。したがって、Ｎの含有量は、固溶できる上限値以上に添加しないことが好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値については後述する。
Ｎ（窒素）は、オーステナイト生成元素であり、また固溶強化作用および耐食性向上作用を有する元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．１質量％以上のＮを含むことが好ましい。Ｎの含有量が０．１質量％以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼に要求される強度および耐食性の確保に有効である。また、過剰に添加されたＮは溶鋼中に溶けることができず、オーステナイト系ステンレス鋼中に気泡として残ってしまうため、最終製品の欠陥原因となる。したがって、Ｎの含有量は、固溶できる上限値以上に添加しないことが好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値については後述する。
（Ａｌ）
Ａｌ（アルミニウム）は、強力な脱酸作用を有する元素である。ただしＡｌの過剰添加は、オーステナイト系ステンレス鋼の靱性に悪影響を及ぼす。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．３質量％以下のＡｌを含むことが好ましい。
Ａｌ（アルミニウム）は、強力な脱酸作用を有する元素である。ただしＡｌの過剰添加は、オーステナイト系ステンレス鋼の靱性に悪影響を及ぼす。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．３質量％以下のＡｌを含むことが好ましい。
本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は成分組成として、質量％で、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．５％以下およびＢ：０．０００１～０．０１％以下の、少なくとも何れか１つの条件をさらに満たすことが好ましい。
（Ｍｏ、Ｖ）
Ｍｏ（モリブデン）およびＶ（バナジウム）は、耐食性の向上に有効な元素である。一方、ＭｏおよびＶはフェライト生成元素であり、高価な元素でもあることから、過剰な添加は好ましくない。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼は、１．０質量％以下のＭｏを含むことが好ましい。また、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．５質量％以下のＶを含むことが好ましい。
Ｍｏ（モリブデン）およびＶ（バナジウム）は、耐食性の向上に有効な元素である。一方、ＭｏおよびＶはフェライト生成元素であり、高価な元素でもあることから、過剰な添加は好ましくない。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼は、１．０質量％以下のＭｏを含むことが好ましい。また、オーステナイト系ステンレス鋼は、０．５質量％以下のＶを含むことが好ましい。
（Ｂ）
Ｂ（ホウ素）は、熱間加工性を改善する元素であり、熱間圧延における耳切れ等の発生の抑制に有効な元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０００１～０．０１質量％のＢを含むことが好ましい。Ｂの含有量が０．００１質量％以上であれば、熱間加工性の改善に有効である。ただし、Ｃｒが含まれるオーステナイト系ステンレス鋼へのＢの過剰添加は、Ｃｒ２Ｂの析出による耐食性の低下を招く。したがって、Ｂの含有量は０．０１質量％以下であることが好ましい。
Ｂ（ホウ素）は、熱間加工性を改善する元素であり、熱間圧延における耳切れ等の発生の抑制に有効な元素である。オーステナイト系ステンレス鋼は、０．０００１～０．０１質量％のＢを含むことが好ましい。Ｂの含有量が０．００１質量％以上であれば、熱間加工性の改善に有効である。ただし、Ｃｒが含まれるオーステナイト系ステンレス鋼へのＢの過剰添加は、Ｃｒ２Ｂの析出による耐食性の低下を招く。したがって、Ｂの含有量は０．０１質量％以下であることが好ましい。
以上のように、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、上述のような成分組成を有することにより、高価なＮｉの含有量を抑え安価に製造できる。また、ＣｒおよびＮの添加量を上述の範囲とすることにより、強度および耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼を安定的に製造できる。さらに、オーステナイト生成元素の含有量を上述の範囲とすることにより、強度および延性のバランスにも優れる。
〔成分回帰式〕
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎの含有量が、質量％で、下記（１）式で示す値の範囲内であって、下記（１）式中のＮｍｉｄの値は、下記（２）式により算出され、下記（３）式で示すＭｄ３０の値が５～４０であり、かつ、下記（４）式で示すδｃａｌの値が１０以下である。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｎの含有量が、質量％で、下記（１）式で示す値の範囲内であって、下記（１）式中のＮｍｉｄの値は、下記（２）式により算出され、下記（３）式で示すＭｄ３０の値が５～４０であり、かつ、下記（４）式で示すδｃａｌの値が１０以下である。
Ｎｍｉｄ－０．０１５≦Ｎ≦Ｎｍｉｄ＋０．０１５ （１）
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （２）
Ｍｄ３０＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ （３）
δｃａｌ＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２０Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ （４）
上記（２）～（４）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （２）
Ｍｄ３０＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ （３）
δｃａｌ＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２０Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ （４）
上記（２）～（４）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
上述のＮの含有量、Ｍｄ３０の値およびδｃａｌの値を満たすことにより、強度および耐食性により一層優れるオーステナイト系ステンレス鋼を実現できる。
（Ｎの含有量）
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼におけるＮの含有量は、質量％で、上記（１）式で示す値の範囲内であって、上記（１）式中のＮｍｉｄの値は、上記（２）式により算出される。なお、上記（２）式より導き出されるＮｍｉｄは、本発明者らが、ＣｒおよびＭｎはＮの溶鋼に対する溶解度を高めること、またＮｉおよびＣｕは当該溶解度を低めることに着目した上で、鋭意検討の結果、新たに導き出した指標である。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼におけるＮの含有量は、質量％で、上記（１）式で示す値の範囲内であって、上記（１）式中のＮｍｉｄの値は、上記（２）式により算出される。なお、上記（２）式より導き出されるＮｍｉｄは、本発明者らが、ＣｒおよびＭｎはＮの溶鋼に対する溶解度を高めること、またＮｉおよびＣｕは当該溶解度を低めることに着目した上で、鋭意検討の結果、新たに導き出した指標である。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼において、Ｎｍｉｄの値は、オーステナイト系ステンレス鋼に含ませることができるＮの上限値に関する指標である。そして、オーステナイト系ステンレス鋼に含ませることができるＮの上限値は、Ｎｍｉｄの値を用いて示せば、Ｎｍｉｄ＋０．０１５質量％である。上述のＮの上限値を超える量のＮを当該オーステナイト系ステンレス鋼に添加した場合、添加したＮの一部が溶鋼中にＮ２ガスの気泡として発生し、オーステナイト系ステンレス鋼に空隙が形成される。この結果、オーステナイト系ステンレス鋼の強度が低くなる。
Ｎの含有量が、質量％で、上記（１）式で示す値の範囲内（Ｎｍｉｄ－０．０１５～Ｎｍｉｄ＋０．０１５）であることにより、当該オーステナイト系ステンレス鋼は、添加したＮがＮ２ガスの気泡とならない範囲で、最大限にＮを含有することができる。したがって、耐食性の確保に有効なＮを最大限に含有した、強度と耐食性とを備えたオーステナイト系ステンレス鋼を安定的に製造することができる。
（Ｍｄ３０の値）
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼において、Ｍｄ３０の値は、オーステナイト相単相のオーステナイト系ステンレス鋼に対し３０％の引張り歪みを与えた時に、オーステナイト系ステンレス鋼の組織の５０％がマルテンサイト相に変態する温度（℃）を示す。このため、Ｍｄ３０の値は、オーステナイト相の安定度の指標として用いることができる。また、Ｍｄ３０の値は、オーステナイト系ステンレス鋼においてＴＲＩＰ現象の生じやすさに影響する指標としても用いることができる。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼において、Ｍｄ３０の値は、オーステナイト相単相のオーステナイト系ステンレス鋼に対し３０％の引張り歪みを与えた時に、オーステナイト系ステンレス鋼の組織の５０％がマルテンサイト相に変態する温度（℃）を示す。このため、Ｍｄ３０の値は、オーステナイト相の安定度の指標として用いることができる。また、Ｍｄ３０の値は、オーステナイト系ステンレス鋼においてＴＲＩＰ現象の生じやすさに影響する指標としても用いることができる。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼のＭｄ３０の値は、５～４０であることが好ましい。Ｍｄ３０の値は、その値が大きいほど、オーステナイト相から加工誘起マルテンサイト相への変態が起こりやすく、軽度の冷延ひずみの付与で高強度が得られるとともに、優れた延性を確保できる。また、成形が施される場合においても、曲げ部等の加工歪みが付与された部分は、ＴＲＩＰ現象によりさらに高い強度を得られやすい。このような効果は、Ｍｄ３０の値が５以上の場合に顕著に現れる。また、Ｍｄ３０の値が４０を超えると、曲げ加工を施した部分における加工誘起マルテンサイト相の生成量が過剰となるため、割れが誘発されることにより、曲げ性が劣化する可能性がある。したがって、オーステナイト相の安定度の指標であるＭｄ３０の値が５～４０であれば、高強度でかつ良好な延性を備えるオーステナイト系ステンレス鋼を安定して確保できる。
（δｃａｌの値）
δｃａｌは、連続鋳造後に１２３０℃で２時間の加熱処理を施した後の鋳片においてδフェライト相が生成する量（体積％）を示し、δフェライト相の生成しやすさを表す指標である。なお、連続鋳造後のスラブに対する加熱処理は、１２３０℃で２時間の条件に限定されるものではない。
δｃａｌは、連続鋳造後に１２３０℃で２時間の加熱処理を施した後の鋳片においてδフェライト相が生成する量（体積％）を示し、δフェライト相の生成しやすさを表す指標である。なお、連続鋳造後のスラブに対する加熱処理は、１２３０℃で２時間の条件に限定されるものではない。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼のδｃａｌの値は、１０以下であることが好ましい。δｃａｌの値が１０以下のオーステナイト系ステンレス鋼は、オーステナイト相に比べＮを含有しにくいδフェライト相の生成が抑制される。したがって、このようなオーステナイト系ステンレス鋼であれば、含有できるＮの量を確保しやすい。さらに、δフェライト相に含有できないＮが溶鋼中に拡散することで、溶鋼中のＮの濃度が過剰に高くなる箇所が発生することによるＮ２ガスの気泡の発生についても、δｃａｌの値が１０以下であれば効果的に抑制できる。以上より、Ｎ２ガスの気泡の発生を抑制しつつ、最大限にＮを添加することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の強度および耐食性を効果的に向上させることができる。
〔Ｎの上限値の算出方法〕
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値の算出方法は、質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．３％以下の条件を満たすオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値の算出方法であって、下記（５）式で表すＮｍｉｄの値を基準として、Ｎｍｉｄ＋０．０１５質量％をＮの上限値として算出する。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値の算出方法は、質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．３％以下の条件を満たすオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値の算出方法であって、下記（５）式で表すＮｍｉｄの値を基準として、Ｎｍｉｄ＋０．０１５質量％をＮの上限値として算出する。
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （５）
上記（５）式の元素記号の箇所には、上記オーステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
上記（５）式の元素記号の箇所には、上記オーステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値は、上記（５）式を用いて算出されるＮｍｉｄの値を基準として、Ｎｍｉｄ＋０．０１５質量％として算出できる。具体的には、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの量は、質量％で、（Ｎｍｉｄ－０．０１５～Ｎｍｉｄ＋０．０１５）の範囲内となるように設定することが好ましい。これにより、オーステナイト系ステンレス鋼に含有できるＮの上限値または上限近傍の値の量のＮを含むオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができる。この結果、Ｎを最大限含むことにより、強度および耐食性を高いオーステナイト系ステンレス鋼が安定的に得られる。さらに、Ｎ２ガスの気泡の発生によって当該オーステナイト系ステンレス鋼の強度が低下することを抑制できる。
〔製造方法〕
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、Ｎ添加工程を含む。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、Ｎ添加工程を含む。
（Ｎ添加工程）
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、Ｎの含有量が、質量％で、下記（６）式で示す値の範囲内となるようにＮを添加するＮ添加工程を含み、下記（６）式中のＮｍｉｄの値は、下記（７）式により算出される。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、Ｎの含有量が、質量％で、下記（６）式で示す値の範囲内となるようにＮを添加するＮ添加工程を含み、下記（６）式中のＮｍｉｄの値は、下記（７）式により算出される。
Ｎｍｉｄ－０．０１５≦Ｎ≦Ｎｍｉｄ＋０．０１５ （６）
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （７）
上記（７）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （７）
上記（７）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
Ｎ添加工程は、Ｎの含有量の範囲を上記（６）式で示す範囲内となるように算出する。これにより、オーステナイト系ステンレス鋼に含有できる量以上のＮが、オーステナイト系ステンレス鋼に添加されることを抑制できる。また、オーステナイト系ステンレス鋼に含有できるＮの含有量の上限値または上限の近傍の値までＮを含有させることができる。以上より、Ｎ２ガスの気泡の発生を抑制しつつ、最大限にＮを添加することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の強度および耐食性を効果的に向上させることができる。なお、Ｎ添加工程において、Ｎの添加方法は特に限定されない。
（その他の工程）
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、Ｎ添加工程以外の工程として、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を含んでよい。以下に、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すが、これに限られるものではない。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、Ｎ添加工程以外の工程として、一般的なオーステナイト系ステンレス鋼の製造工程を含んでよい。以下に、本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すが、これに限られるものではない。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法は、例えば、成分を調整した溶鋼を連続鋳造することによってスラブを製造する。そして、連続鋳造により製造したスラブを１１００～１３００℃に加熱した後、熱間圧延を施して熱延鋼帯を製造する。そして、熱間圧延を施した熱延鋼帯に酸洗を行う。なお、熱延鋼帯の酸洗前に焼鈍を施してもよく、焼鈍を施さずに酸洗を行ってもよい。そして、熱延鋼帯の酸洗前に焼鈍を施す場合、焼鈍温度は９００～１１５０℃の範囲の温度で行うことが好ましいが、上述の範囲に限定されない。
そして、酸洗後の熱延鋼帯は、所定の板厚になるまで冷間圧延を施した後、仕上げ焼鈍を行う。仕上げ焼鈍は７００～１１５０℃の範囲の温度で行うことが好ましいが、上述の範囲に限定されない。また、冷間圧延において、上述の所定の板厚が薄い場合等、必要に応じて中間焼鈍および中間圧延を行なってもよい。さらに、所定の板厚にした後、強度を高めるため、必要に応じて仕上げ焼鈍後に調質圧延を施してもよい。
＜好適な用途＞
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、既知のばね用ステンレス鋼であるＳＵＳ３０１－ＣＳＰ以上の強度と耐食性とを有する。さらに、当該オーステナイト系ステンレス鋼は、高い耐食性に加え、強度と延性とのバランスも良好である。したがって、当該オーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、シリンダヘッドガスケット、ぜんまいばね、電子機器部品用ばね、構造材、およびメタルパッキンなどの、強度と耐食性とが要求されるばね製品の素材として好適である。
本発明の一実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、既知のばね用ステンレス鋼であるＳＵＳ３０１－ＣＳＰ以上の強度と耐食性とを有する。さらに、当該オーステナイト系ステンレス鋼は、高い耐食性に加え、強度と延性とのバランスも良好である。したがって、当該オーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、シリンダヘッドガスケット、ぜんまいばね、電子機器部品用ばね、構造材、およびメタルパッキンなどの、強度と耐食性とが要求されるばね製品の素材として好適である。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の一実施例に係るオーステナイト系ステンレス鋼について以下に説明する。
＜実施例１＞
（成分組成）
本発明の実施例１に係るオーステナイト系ステンレス鋼の成分組成と、当該オーステナイト系ステンレス鋼の成分組成から算出したＮｍｉｄの値、Ｍｄ３０の値およびδｃａｌの値とを下記表１に示す。
（成分組成）
本発明の実施例１に係るオーステナイト系ステンレス鋼の成分組成と、当該オーステナイト系ステンレス鋼の成分組成から算出したＮｍｉｄの値、Ｍｄ３０の値およびδｃａｌの値とを下記表１に示す。
（製造方法）
本発明の実施例１として、表１に示す成分組成を有する鋼の溶製および熱延を行なった後、最終的に４５％の調質圧延を施すことにより、板厚０．２ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼板（４５％圧延材）を製造した。
本発明の実施例１として、表１に示す成分組成を有する鋼の溶製および熱延を行なった後、最終的に４５％の調質圧延を施すことにより、板厚０．２ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼板（４５％圧延材）を製造した。
（評価方法）
本発明の実施例１に係る４５％圧延材の引張特性および耐食性を評価した。
本発明の実施例１に係る４５％圧延材の引張特性および耐食性を評価した。
引張特性は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験によりＪＩＳ１３号Ｂ試験片を用い、評点間距離５０ｍｍ、クロスヘッド速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて、０．２％耐力および伸びを指標として評価した。「０．２％耐力」はオーステナイト系ステンレス鋼の強度の指標とし、０．２％耐力の値が１１００ＭＰａ以上の場合を良好な強度を有するオーステナイト系ステンレス鋼とした。「伸び」はオーステナイト系ステンレス鋼の延性の指標とし、伸びの値が７．５％以上の場合を良好な延性を有するオーステナイト系ステンレス鋼とした。伸びの値が１１％以上であれば、より良好な延性を有するといえる。さらに、「０．２％耐力×伸び」はオーステナイト系ステンレス鋼における強度と延性とのバランスの指標とし、０．２％耐力×伸びの値が８０００以上の場合を強度と延性とのバランスが良好なオーステナイト系ステンレス鋼とした。０．２％耐力×伸びの値が１００００以上であれば、強度と延性とのバランスがより良好であり、１２０００以上であれば、強度と延性とのバランスがさらに良好であるといえる。
耐食性は、孔食電位を指標として評価した。孔食電位は、面積１ｃｍ２の鋼板を用い、液温３０℃の３．５％ＮａＣｌ水溶液中で、掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎで掃引して評価した。参照電極にはＡｇ／ＡｇＣｌを用いた。孔食電位（Ｖ’ｃ１００）は、電気密度が１００μＡ／ｃｍ２を超えた時の電位であって、７回それぞれ別の鋼板を用いて測定し、それらの平均値として求めた。耐食性は、孔食電位の値が３００ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）以上の場合を良好なオーステナイト系ステンレス鋼とした。
＜実施例２～５＞
本発明の実施例２～５に係る４５％圧延材は、表１に示すように成分を変更したこと以外は、実施例１と同様にして製造および評価した。
本発明の実施例２～５に係る４５％圧延材は、表１に示すように成分を変更したこと以外は、実施例１と同様にして製造および評価した。
＜比較例１～４＞
本発明の比較例１～４に係る４５％圧延材は、表１に示すように成分組成を変更したこと以外は、実施例１と同様にして製造および評価した。なお、比較例４は一般的な高強度ステンレス鋼である、ＳＵＳ３０１を模したものである。また、表１において背景が灰色で示された値は、本発明の一実施形態の範囲外となる値であることを示している。
本発明の比較例１～４に係る４５％圧延材は、表１に示すように成分組成を変更したこと以外は、実施例１と同様にして製造および評価した。なお、比較例４は一般的な高強度ステンレス鋼である、ＳＵＳ３０１を模したものである。また、表１において背景が灰色で示された値は、本発明の一実施形態の範囲外となる値であることを示している。
＜結果＞
引張特性および耐食性の結果を表２に示す。
引張特性および耐食性の結果を表２に示す。
実施例１～４に係る４５％圧延材は、いずれもＮ２ガスの気泡が発生することなく製造することができた。また、これらの４５％圧延材における０．２％耐力の値は、いずれも１１００ＭＰａを超え、伸び（％）の値は、いずれも１１％を超えた。さらに、これらの４５％圧延材における０．２％耐力×伸びの値は、いずれも１２０００を超えた。以上より、実施例１～４に係る４５％圧延材は、０．２％耐力の値、伸びの値および０．２％耐力×伸びの値はいれも良好であり、引張特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼であった。さらに、実施例１～４に係る４５％圧延材の孔食電位の値はいずれも３００ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）を超えていた。すなわち、これらの４５％圧延材は引張特性に加え、耐食性にも優れたオーステナイト系ステンレス鋼であった。
また、実施例５に係る４５％圧延材についても、Ｎ２ガスの気泡が発生することなく製造することができた。また、実施例５に係る４５％圧延材における０．２％耐力の値は、１０００ＭＰａを超えており、孔食電位の値は３００ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）を超えていた。一方で、実施例５に係る４５％圧延材における伸び（％）の値は、７．５％であり、０．２％耐力×伸びの値も８０００であり、実施例１～４に比べ劣る結果だった。実施例５に係る４５％圧延材はＭｄ３０の値が－４７．６であったことから、実施例１～４に比べて加工性に劣るオーステナイト系ステンレス鋼が得られたと考えられる。
比較例１および２の４５％圧延材は、Ｎ２ガスの気泡が発生した。比較例１では、Ｃｒの添加量が本発明の一実施形態の範囲外（下限値以下）の値となる。また、Ｎｍｉｄの値を大きく超えた多量のＮを添加したことにより、Ｎ２ガスの気泡が発生したと考えられる。また比較例２では、Ｍｎの添加量が本発明の一実施形態の範囲外（下限値以下）の値となる。また、δｃａｌの値が１１．２と高く、多量のδフェライト相が生成したため、δフェライト相から溶鋼中にＮが拡散し、溶鋼中にＮの濃度が過剰に高い箇所が発生することにより、Ｎ２ガスの気泡が発生したと考えらえる。
また、比較例３の４５％圧延材は、Ｎｉの添加量が本発明の一実施形態の範囲外（上限値以上）の値となる。また、Ｍｄ３０の値が－８４．７と小さく、伸びの値および０．２％耐力×伸びの値に劣るオーステナイト系ステンレス鋼であった。
また、比較例４の４５％圧延材は、孔食電位が２５０ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ）であり、比較例４の４５％圧延材は、実施例１～４の４５％圧延材に比べ、耐食性に劣るオーステナイト系ステンレス鋼であった。
以上より、実施例１～４では、引張特性および耐食性に優れ、かつ、Ｎｉの含有量の低い安価なオーステナイト系ステンレス鋼が得られた。さらに、これらのオーステナイト系ステンレス鋼は、０．２％耐力と伸びとのバランスも良好であった。
Claims (5)
- 質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．００９％以上０．３％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
Ｎの含有量が、質量％で、下記（１）式で示す値の範囲内であって、下記（１）式中のＮｍｉｄの値は、下記（２）式により算出される、オーステナイト系ステンレス鋼。
Ｎｍｉｄ－０．０１５≦Ｎ≦Ｎｍｉｄ＋０．０１５ （１）
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （２）
上記（２）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。 - 下記（３）式で示すＭｄ３０の値が５～４０であり、かつ、
下記（４）式で示すδｃａｌの値が１０以下である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｍｄ３０＝５５１－４６２（Ｃ＋Ｎ）－９．２Ｓｉ－８．１Ｍｎ－２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）－１３．７Ｃｒ－１８．５Ｍｏ （３）
δｃａｌ＝－１５－４４．９１Ｃ－０．８８Ｍｎ－２．３１Ｎｉ＋２．２０Ｃｒ－１．０８Ｃｕ－２８．８Ｎ （４）
上記（３）～（４）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。 - 質量％で、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．５％以下およびＢ：０．０００１～０．０１％以下の、少なくとも何れか１つをさらに含む、請求項１または２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
- 質量％で、Ｓｉ：０．２０～０．６０％以下、Ｍｎ：３．００～７．５０％以下、Ｎｉ：１．５～５．０％以下、Ｃｒ：１８．０～２０．０％以下、およびＣｕ：２．０％以下の、少なくとも何れか１つをさらに含む、請求項１～３の何れか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
- 質量％で、Ｃ：０．０１～０．０８％、Ｓｉ：０．０５～０．８０％、Ｍｎ：２．５０～８．００％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：１．０～６．０％、Ｃｒ：１７．５～２０．５％、Ｃｕ：２．５％以下、Ｎ：０．１％以上およびＡｌ：０．００９％以上０．３％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼に含まれるＮの上限値の算出方法であって、
下記（５）式で表すＮｍｉｄの値を基準として、Ｎｍｉｄ＋０．０１５質量％をＮの上限値とする算出方法。
Ｎｍｉｄ＝０．０１０２（Ｃｒ＋Ｍｎ－０．１Ｎｉ－０．１Ｃｕ）－０．０６５４ （５）
上記（５）式の元素記号の箇所には、上記オーステナイト系ステンレス鋼が含有している各元素の含有量（質量％）が代入され、無添加の元素については０が代入される。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020043213A JP7462439B2 (ja) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | オーステナイト系ステンレス鋼およびｎの上限値の算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020043213A JP7462439B2 (ja) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | オーステナイト系ステンレス鋼およびｎの上限値の算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021143396A JP2021143396A (ja) | 2021-09-24 |
| JP7462439B2 true JP7462439B2 (ja) | 2024-04-05 |
Family
ID=77766046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020043213A Active JP7462439B2 (ja) | 2020-03-12 | 2020-03-12 | オーステナイト系ステンレス鋼およびｎの上限値の算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7462439B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007063632A (ja) | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Nippon Metal Ind Co Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼 |
| JP2001527156A5 (ja) | 1998-12-23 | 2008-03-21 | ||
| JP2011505497A (ja) | 2007-11-29 | 2011-02-24 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | オーステナイト系のリーンステンレス鋼 |
| JP2013112829A (ja) | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Nippon Metal Ind Co Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼及びこれを用いたプレスプレート |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2316332C (en) | 1997-12-23 | 2013-02-19 | Allegheny Ludlum Corporation | Austenitic stainless steel including columbium |
| US8337749B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
-
2020
- 2020-03-12 JP JP2020043213A patent/JP7462439B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001527156A5 (ja) | 1998-12-23 | 2008-03-21 | ||
| JP2007063632A (ja) | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Nippon Metal Ind Co Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼 |
| JP2011505497A (ja) | 2007-11-29 | 2011-02-24 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | オーステナイト系のリーンステンレス鋼 |
| JP2013509498A5 (ja) | 2010-10-14 | 2013-11-21 | ||
| JP2013112829A (ja) | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Nippon Metal Ind Co Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼及びこれを用いたプレスプレート |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021143396A (ja) | 2021-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101564152B1 (ko) | 내산화성과 고온 강도가 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법 | |
| AU742411B2 (en) | Austenitic stainless steel having a very low nickel content | |
| KR101648694B1 (ko) | 2상 스테인리스강, 2상 스테인리스강 주조편 및 2상 스테인리스강 강재 | |
| JP5534119B1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
| JP5709875B2 (ja) | 耐酸化性に優れた耐熱フェライト系ステンレス鋼板 | |
| WO2011118854A1 (ja) | 耐熱性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 | |
| CN102741445B (zh) | 韧性优异的高耐腐蚀性铁素体系不锈钢冷轧钢板及其制造方法 | |
| WO2011111871A1 (ja) | 耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼板並びに耐熱性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 | |
| CN102725432B (zh) | 韧性优异的高耐腐蚀性铁素体系不锈钢热轧钢板 | |
| JP5376927B2 (ja) | 曲げ加工性に優れた高比例限鋼板の製造方法 | |
| KR20120036296A (ko) | 내피로성이 우수한 석출 경화형 준안정 오스테나이트계 스테인리스 강선 및 그 제조 방법 | |
| JP2019157203A (ja) | 耐食性および加工性に優れた複相ステンレス鋼とその製造方法 | |
| CN104726789A (zh) | 低镍不锈钢 | |
| JP5677819B2 (ja) | 耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼板 | |
| US20130294960A1 (en) | Cost-effective Ferritic Stainless Steel | |
| JP3269799B2 (ja) | 加工性、耐粒界腐食性および高温強度に優れるエンジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼 | |
| JP6279118B1 (ja) | 耐食性及び曲げ加工性に優れた高強度の複相ステンレス鋼材 | |
| JP7462439B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼およびｎの上限値の算出方法 | |
| JP2017145487A (ja) | 成形性に優れたフェライト・オーステナイト系ステンレス鋼板及びその製造方法 | |
| US7429302B2 (en) | Stainless steel sheet for welded structural components and method for making the same | |
| JP4457492B2 (ja) | 加工性と溶接性に優れたステンレス鋼 | |
| JP6583885B2 (ja) | 耐食性および製造性に優れた高硬度ステンレス鋼 | |
| JP2022064692A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 | |
| JP7339123B2 (ja) | 高硬度耐水素脆化鋼 | |
| KR20180074322A (ko) | 내식성 및 열간가공성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231121 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231213 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240326 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7462439 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |