JPH0153347B2

JPH0153347B2 -

Info

Publication number: JPH0153347B2
Application number: JP59053695A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; Tooru Matsuo; Koji Murata
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1989-11-14
Also published as: US4957700A; JPS60197853A; US5009723A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、VTRのマイクロシヤフト、電磁弁
等に用いられる強度、非磁性および耐食性に優れ
たステンレス鋼およびその製造法に関する。 VTR機器のコンパクト化に従い、駆動方式が
ベルトによる駆動から、直接回転軸を駆動させる
方式に変更され、マイクロシヤフト用素材として
はHv500以上の硬さに加えて、さらに引抜後の透
磁率（μ）が1.01以下であることが要求されるよ
うになり、従来のSUS420J2では非磁性が劣り、
使用に供し得ないものであつた。上記鋼に対して、Hv500以上の硬さと、透磁率
（μ）が1.01以下の鋼として18Mn−5Cr鋼がある。
しかし、この鋼についても硬さと、引抜材の非磁
性については優れているが耐食性については著し
く劣るものである。また、一方高強度又は非磁性の優れた低コスト
ステンレス鋼として、低Ni−高Mnの次のような
鋼がある。 0.1C−0.6Si−12.5Mn−1.6Ni−17.5Cr−0.35N
（ASTM XM−28） 0.05C−0.6Si−13Mn−3.2Ni−17.5Cr−0.32N
（ASTM XM−29） 0.1C−0.6Si−16Mn−0.1Ni−18Cr−0.4N
（ASTM XM−31） 0.18C−0.6Si−15Mn−1.25Ni−17Cr−0.35N
（205）しかし、これらの鋼についてもASTM XM−
28は引抜によつてHv500以上の硬さを有するもの
の透磁率は1.05と高いものであり、また、
ASTM XM−29は透磁率が1.01以下と優れてい
るが、Hv500以上の硬さを得ることはできないも
のであり、さらに、ASTM XM−31および205
についてはXM−29同様に透磁率1.01以下を満足
するが、Hv500以上を確実に得ることはできない
ものであり、かつMn含有量が多いことにより熱
間加工性、引抜後の延性についても劣るという問
題があり、50％以上の伸線加工は困難であつた。さらに、前記鋼はいずれも低Ni−高Mn鋼であ
るためSUS304に比べて耐食性、引抜後の延性が
劣るという問題があつた。本発明は従来鋼の上記欠点に鑑みてなしたもの
で、VTRのマイクロシヤフト、電磁弁素材とし
て要求されるSUS420J2並みのHv500以上の硬さ
と、ASTM XM−29、31並みの引抜後において
1.01以下の透磁率と、SUS304並みの耐食性を有
する安価な高強度非磁性ステンレス鋼およびその
製造法を得ることを目的とするものである。本発明はCr−Mn−Ｎ、低Niステンレス鋼につ
い強度、非磁性、耐食性に対する合金元素の影響
について鋭意研究を重ねた結果、開発に成功した
ものである。本発明は、第１に透磁率1.01以下を
満足し、Hv500以上の硬さを得るためには非常に
大きな加工硬化能を有する鋼であることが必要で
あり、かつ高度な引抜を行つてもγ相が安定して
いること、第２に加工硬化能を得るためMn、Ｎ
を多量に含有させ、Niを殆ど含有しないもので
あるが、耐食性、熱間加工性および引抜材の延性
が低下しないことが必要であり、Ｃ、Mn、Cr、
Ｎ、Ni等の合金バランスを考慮して最適組成を
見出したものである。本発明者等は透磁率に対するMn、Ｃ、Cr、
Ni、Ｎ、Si等の合金元素の影響について調べた
結果、透磁率は次式のMn当量によつて決ること
を見出したもので、第２図のように引抜率が60％
で透磁率1.01以下を得ることはMn当量を少なく
とも30以上にする必要があることを知見したもの
である。 Mn当量＝Mn＋20C＋0.4Cr＋Ni＋18N＋0.35Si
第１図はＣ＋Ｎ含有量を0.47％と一定とし、60％
引抜後の硬さに対するMn当量とNi量の影響につ
いて調べたものであり、第１図より明らかなよう
にNi量又はMn当量が増加するように従つて硬さ
が低下し、Hv500以上の硬さを得るためにはMn
当量の上限を33とし、かつNi量を少なくとも1.0
％以下にする必要があることを見出したものであ
る。さらにMn当量を増加させるほど熱間加工
性、引抜後の強度、延性が低下するので、Mn当
量は非磁性確保に必要な最小限の値にした方が望
ましいことを見出したものである。また、第３，４図はC0.12％、Si0.62％、
Mn14.5％、Cr17％、Ni0.8％、N0.35％鋼につい
て、Ｓ含有量に対する耐食性、引抜後の延性につ
いて調べたものであり、第３，４図より明らかな
ようにＳ量の減少にともない腐食減量、伸びが向
上しており、Ｓ量を0.005％以下にすることによ
つてSUS304並みの腐食減量0.4ｇ／m²・Hrと、
伸び５％以上を得ることを見出したものである。
そして、本発明は高い加工硬化能を付与するため
Ｃ＋Ｎ含有量を0.40〜0.55％とするとともにNi量
を1.0％以下とすることによつてHv500以上の硬
さを得、かつγ相を安定化させるためMn当量を
30〜33とすることによつて引抜材の透磁率を1.01
以下とし、さらにNi量の減少による耐食性の低
下、Ｎ量の増加による熱間加工性、引抜後の延性
の低下を補うため、Ｓ量を0.005％以下、Mn当量
を33以下とすることによつてSUS304並みの耐食
性、熱間加工性、引抜後の延性を得ることに成功
したものである。すなわち、本発明鋼は重量化にしてC0.20％以
下、Si1.00％以下、Mn14〜16％、S0.005％以下、
Ni0.2〜１・０％、Cr15〜19％、N0.30〜0.40％を
含有し、（Ｃ＋Ｎ）が0.40〜0.55％であり、かつ
Mn当量が30〜33で、残部Feならびに不純物元素
からなるものであり、必要に応じてAl0.10％以下
を含有し、P0.020％以下、O0.0050％以下として
耐食性、熱間加工性および引抜後の延性をさらに
向上させたものである。また、本発明は高い加工硬化能を付与した鋼で
あり、Hv500以上の硬さを安定して得るには加工
硬化させる必要があり、本発明において第５図の
ように50〜70％の引抜を施し、加工強化させるも
のである。さらに、一層、強度を向上させる場合
には第６図のように250〜550℃で低温焼鈍を行う
ものである。以下に本発明鋼の成分限定理由について説明す
る。Ｃは加工硬化能を付与するとともにγ相を安定
化させる元素である。しかしＣ量が0.20％を越え
て含有させると耐食性を劣化するのでその上限を
0.20％とした。 Siは製鋼時の脱酸に必要な元素であるが、必要
以上のSiの含有は高温でのδ／γバランスを乱し
熱間加工性を損うのでその上限を1.00％とした。 Mnは加工硬化能を付与するとともにγ相を安
定化させ、加工硬化性の高いγ相を得ることがで
き、かつＮの固溶量を増加させる本発明において
は主要な元素であり、これらの効果を得るには14
％以上含有させる必要があり、その下限を14％と
した。しかし16％を越えて含有させるとγ相安定
化度が過度になり、γ相の加工硬化能が低下し、
また、熱間加工性および耐食性が低下するので、
その上限を16％とした。Ｓは本発明鋼の耐食性、熱間加工性を大幅に低
下させるとともに引抜材の延性を劣化させる元素
であり、その含有量をできる限り低減させる必要
があり、その下限を0.005％とした。より望ましくは0.001％以下にすることである。 Niはγ相を安定化する元素であり、少なくと
も0.2％以上含有する必要があり、その下限を0.2
％とした。しかし、1.0％を越えて含有させると
γ相の加工硬化能を著しく低下せしめ、かつＮの
固溶量を低下させるのでその上限を1.0％とした。 Crは耐食性を付与するとともに加工硬化性の
高いγ相を得ることができ、かつ引抜時のγ相を
安定化させ、さらにＮの固溶量を増加させる元素
で、本発明においては主要な元素であり、これらの
効果を得るには15％以上の含有が必要であり、そ
の下限を15％とした。しかし含有量が増加すると
高温でのδ／γバランスを乱し、熱間加工性を損
うのでその上限を19％とした。Ｎはγ相を安定化させるとともに加工硬化能と
耐食性を付与する元素であり、0.30％以上含有さ
せる必要がある。しかし、0.40％を越えて含有さ
せると熱間加工性を著しく損い、かつ鋼塊凝固時
にブロホールが発生する危険があり、その上限を
0.40％とした。Ｐ、Ｏについては耐食性、熱間加工性および引
抜材の延性を損う元素で、その含有をできるだけ
減少させる必要があり、その上限をP0.020％、
O0.0050％とした。より望ましくはP0.015％以下、O0.0040％以下
にすることである。また、Alは耐食性、熱間加工性および引抜後
の延性を向上させる元素である。しかし0.10％を
越えて含有させるとかえつて熱間加工性を損うの
で上限を0.10％とした。つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ
実施例でもつて明らかにする。第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの
である。

【表】

【表】第１表においてＡ〜Ｆ鋼は従来鋼で、Ａ鋼は
SUS420J2、Ｂ鋼はASTM XM−28、Ｃ鋼は
ASTM XM−29、Ｄ鋼はASTM XM−31、Ｅ
鋼は205、Ｆ鋼はSUS304で、Ｇ〜Ｊ鋼は比較鋼
で、Ｋ〜Ｑ鋼は本発明鋼である。第２表は第１表の固溶化熱処理を施したＡ〜Ｑ
鋼の60％引抜後の硬さ、透磁率、耐食性、延性お
よび熱間加工性を示したものである。硬さについては、前記60％引抜後と、400℃×
20分、低温焼鈍後の硬さを測定したものであり、
耐食性については、40℃3.5％NaCl＋２％H₂O₂
水溶液中に48Hr浸漬した場合の腐食減量を示し
たものであり、熱間加工性については300Kg鋼塊
を分塊圧延した場合の割れ発生の有無を調べたも
ので、割れの発生しないものを〇、割れが発生し
たものを×として示した。

【表】

【表】第２表から知られるように、従来鋼であるＡ鋼
は60％引抜後の硬さについてはHv520と優れてい
るが、透磁気率は1.010を大幅に越え、耐食性に
ついても0.50ｇ／m²Hrを越えいずれも大幅に劣
るものであり、Ｂ鋼については延性、熱間加工性
については優れているが硬さについてはHv470、
透磁率については1.012耐食性については0.55
ｇ／m²Hrといずれも若干劣るものであり、Ｃ鋼
は透磁率について優れているが、硬さについては
Hv435、耐食性については0.52ｇ／m²Hrといず
れも劣るものであり、Ｄ鋼については硬さ、透磁
率については優れているが、耐食性、延性、熱間
加工性については劣るものであり、Ｅ鋼について
は低温焼鈍することによつてHv520と硬さについ
ては優れており、かつ透磁率についても1.003と
優れているが、耐食性、延性、熱間加工性につい
てはいずれも劣るものであり、Ｆ鋼については耐
食性、延性熱間加工性については優れているが、
硬さについてはHv415、透磁率については2.15と
いずれも劣るものであり、このように従来鋼につ
いては硬さ、透磁率、耐食性のいずれをも満足す
る鋼はなかつた。また比較鋼について、Ｇ鋼は透磁率、耐食性に
ついては優れているが、Mn量が17.34％と多量に
含有させたことよりγ相の加工硬化能が低下し、
引抜後の硬さがHv495と低いものであり、かつ熱
間加工性についても劣るものである。Ｈ鋼は硬さ
については優れているが、Mn当量が29.8と低く、
かつCr量が14.77％と低いため透磁率1.021、耐食
性1.15ｇ／m²Hrといずれも劣るものである。Ｊ
鋼はMn当量が29.5と低く、かつＮ量が0.25％と
低いため、硬さHv492、透磁率1.019、耐食性0.67
ｇ／m²Hrといずれも劣るものである。これらに対して本発明鋼であるＫ〜Ｑ鋼につい
てはMn、Ｃ、Cr、Ni、Ｎ等の含有量を最適にす
るとともにMn当量を30〜33と調整することによ
つて、引抜打Hv500以上、低温焼鈍後Hv520以上
の硬さが得ることができ、かつ60％引抜後におい
ても透磁率1.010以下であり、耐食性については
腐食減量0.50ｇ／m²Hr以下と、優れており硬さ、
透磁率、耐食性についていずれも満足し得るもの
であり、さらに延性、熱間加工性についても優れ
ているものである。上述のように本発明鋼はSUS420J2と同等の硬
さと、ASTM XM−29.31並みの透磁率と、
SUS304並みの耐食性を有し、さらに延性、熱間
加工性についても優れているので、VTRのマイ
クロシヤフト、電磁弁等に用いられる高強度非磁
性ステンレス鋼およびその製造法として極めて高
い実用性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は引抜後の硬さに対するMn当量とNi量
の影響を示した線図で、第２図は引抜後の透磁率
に及ぼすMn当量の影響を示した線図で第３，４
図は耐食性、引抜後の延性に及ぼすＳ量の影響を
示した線図で、第５図は引抜後の硬さに対する引
抜率との関係を示した線図で、第６図は引抜後の
引張り強さ、硬さに対する低温焼鈍との関係を示
した線図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比にしてC0.20％以下、Si1.00％以下、
Mn14〜16％、S0.005％以下、Ni0.2〜1.0％、
Cr15〜19％、N0.30〜0.40％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）
が0.40〜0.55％であり、かつMn当量が30〜33で、
残部Feならびに不純物元素からなることを特徴
とする高強度非磁性ステンレス鋼。２重量比にしてC0.20％以下、Si1.00％以下、
Mn14〜16％、S0.005％以下、Ni0.2〜1.0％、
Cr15〜19％、N0.30〜0.40％を含有し、さらに
Al0.10％以下、P0.020％以下、O0.0050％以下の
うちいずれか１種以上を含有し、（Ｃ＋Ｎ）が
0.40〜0.55％であり、かつMn当量が30〜33で、
残部Feならびに不純物元素からなることを特徴
とする高強度非磁性ステンレス鋼。３重量比にしてC0.20％以下、Si1.00％以下、
Mn14〜16％、S0.005％以下、Ni0.2〜1.0％、
Cr15〜19％、N0.30〜0.40％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）
が0.40〜0.55％であり、かつMn当量が30〜33で、
残部Feならびに不純物元素からなる鋼に、50〜
70％の引抜を施し、加工強化することを特徴とす
る高強度非磁性ステンレス鋼の製造法。４重量比にしてC0.20％以下、Si1.00％以下、
Mn14〜16％、S0.005％以下、Ni0.2〜1.0％、
Cr15〜19％、N0.30〜0.40％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）
が0.40〜0.55％であり、かつMn当量が30〜33で、
残部Feならびに不純物元素からなる鋼に、50〜
70％の引抜き施し、加工強化し、さらに250〜550
℃で低温焼鈍を施すことを特徴とする高強度非磁
性ステンレス鋼の製造法。