JPH02156046A - 高強度ステンレス鋼およびその製造方法 - Google Patents

高強度ステンレス鋼およびその製造方法

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JPH02156046A
JPH02156046A JP30966688A JP30966688A JPH02156046A JP H02156046 A JPH02156046 A JP H02156046A JP 30966688 A JP30966688 A JP 30966688A JP 30966688 A JP30966688 A JP 30966688A JP H02156046 A JPH02156046 A JP H02156046A
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Atsushi Nakatsuka
淳 中塚
Jun Araki
純 荒木
Wataru Murata
亘 村田
Hidehiko Sumitomo
住友 秀彦
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、通信機器、音響製品、コンピューター関連機
器、精密機器、自動車等の各種産業機械の部品等および
構造用材料等に好適な、引張強さが200 kgf/−
を越える超高強度ステンレス鋼およびその製造方法に関
するものである。
〔従来の技術〕
上述のような超高強度が要求される部品としては、音声
記憶装置(以下VTRと呼ぶ)に用いられるマイクロモ
ーターシャフト等のマイクロシャフト、仮ばねや線ばね
等の各種ばねがある。また、通信機器、音響製品、コン
ピューター関連機器。
精密電子機器および自動車等に用いられる各種ばねやプ
ーリー、チェーン、シャフト等も高強度であることが要
求される。さらに、構造用としてローブやボルトナツト
等も高強度鋼の必要性が畜まっている。これらの部品は
、耐錆性も要求されており、この点からステンレス鋼が
材料として使用される場合が多い。−船釣には、冷間加
工にて加工誘起マルテンサイトを生成し、高強度を得る
5US301.5OS304等の準安定オーステナイト
系ステンレス鋼が使用されている。
しかし上述のステンレス鋼を高強度化するために冷間加
工を施しても、引張強さは最高200kg f /−程
度しか得られない。
〔発明が解決しようとする課題〕
ステンレス鋼を高強度化するには、C,Nを多量に添加
し固溶硬化を利用する方法があるが、この方法では結晶
粒界等に炭窒化物が生成し耐錆性を劣化させる。冷間加
工による加工誘起マルテンサイトを生成させ高強度化す
る方法もあるが、この方法では引張強さ200 kgf
/−程度が上限である。さらに、M等を添加し析出硬化
を利用する方法も考えられるが、高合金化し熱間加工性
が劣化する場合がある。
ステンレス鋼を高強度化する方法として、特公昭62〜
33288号公報が知られているが、熱間加工性および
耐錆性を考慮した検討はなされていない。
本発明は、従来のかかる熱間加工性および耐錆性の問題
を解決して、工業的にトラブルなく製造し得る引張強さ
200 kgf/−超の高強度ステンレス鋼およびその
製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明者らは
、この目的のためにMn−Ni−Cr系のステンレス鋼
の組成を種々検討し、これを達成した。
本発明の要旨は、つぎのとおりである。
(1)重量%にて、c : o、 i o〜0,30%
、Si:0.1〜2%、Mn:5〜12%、S≦0.0
06%、 Ni54%、 Cr: 15〜22%、 M
o: 0.10〜3%。
0≦0.01%、N:Q、l〜0.4%、 Ca : 
0.0001〜0.01%、残部Feおよび不可避的不
純物からなり、かつ下記の式で示される旧、。が−12
0以上およびPVが0以下の範囲の組成からなる高強度
ステンレス鋼。
Md5o=413 462(C%+Nχ)  9.2S
iχ−8,IMn%9.5Niχ−13,7Crχ −
18,5Mo$  ・・・−(1)PV=S(ppm)
+0(ppm)−0,8Ca(ppm)−30・・・・
・42)(2)重量%にて、C: 0.10〜0.30
%、Si:0.1〜2%、Mn:5〜12%、S≦0.
006%、  Ni54%、Cr:15〜22%、  
Mo: 0.10〜3%。
0≦0.01%、N二〇、1〜0.4%、  Ca :
 0,0001〜0.01%、残部Feおよび不可避的
不純物からなり、かつ下記の式で示されるMd5aが一
120以上およびPVが0以下の範囲の組成からなる鋼
の熱間加工材もしくは冷間加工材を、1000℃以上か
つ1200℃以下の温度で焼鈍し、5℃/sec.以上
の冷却速度で冷却し、ついで冷間加工することを特徴と
する高強度ステンレス鋼の製造方法。
Md5o□413 462(CX+N$)  9.2S
iχ−8,IMn%9.58i$−13,7Crχ−1
8,5Moχ・−・−(1)PV=S(ppm)+0(
ppm) −0,8Ca(ppm) −30・・・・・
・(2)(3)重量%にて、C: 0.10〜0.30
%、Si:0.1〜2%、Mn:5〜12%、S≦0.
006%、 Ni≦4%、  Cr:  15〜22%
、  Mo: 0.10〜3%。
0≦0601%、N:0.1〜0.4%、  Ca :
 0.0001〜0.01%、残部Feおよび不可避的
不純物からなり、かつ下記の式で示されるMdff。が
−120以上およびPVが0以下の範囲の組成からなる
鋼の熱間加工材もしくは冷間加工材を、1000℃以上
かつ1200’C以下の温度で焼鈍し、5℃/sec、
以上の冷却速度で冷却し、ついで冷間加工し、さらに3
00 ’C以上かつ700℃以下の温度で時効処理を施
すことを特徴とする高強度ステンレス鋼の製造方法。
Md5o□413 462(Cχ十NZ)  9.2S
iχ−8,1Mnχ−9,5NiX  1307CrX
 −18,5MoX ””(1)PV=S(ppn+)
+O(ppm) −0,8Ca(ppm) −30・・
・・・(2)本発明の対象材は、熱間加工を行った材料
あるいはさらに冷間加工を行った材料で形状は板(スト
リップおよびシート)、線、管等いずれでもよい。
以下、本発明の構成要件の限定理由について説明する0
本発明鋼の成分限定理由はつぎのとおりである。
Cは、鋼に固溶して高強度化に寄与する元素である。こ
れらの効果は0.10%未満では充分でなく、また0、
30%を越えるとオーステナイト粒界に炭化物が析出し
、耐錆性を劣化させる。従って、Cを0.10〜0.3
0%とした。
Siは、加工硬化性および時効硬化性を向上させる元素
であるが、0.1%未満では充分でなく、また、2%を
越えるとδ−Fe相が増大し熱間加工性を低下させる。
従って、Siを0.1〜2%とした。
Mnは、加工硬化性を増大させる作用があり、この効果
は5%未満では充分でなく、また12%を越えるとオー
ステナイトが安定化し加工によるマルテンサイトの生成
が充分でなく、強度を確保できない、従って、Mnを5
〜12%とした。
Sは0.006%を越えると熱間加工性を阻害する。
従って、Sを0.006%以下とした。
Niは、熱間加工性および冷間加工性を向上させる元素
であるが、4%を越えるとマルテンサイトの生成が充分
でなく強度の低下を招く、従って、Niを4%以下とし
た。
Crは、耐錆性の点から15%未満では充分でなく、ま
た22%を越えるとδ−Pe相が増大し熱間加工性を低
下させる。従って、Crを15〜22%とした。
Moは、炭窒化物の析出の抑制を図り耐錆性を向上させ
、さらに時効硬化性を向上させる元素であるが、その効
果は0.10%未満では充分でなく、3%を越えるとδ
−Fe相が増大し熱間加工性を低下させる。従って、M
oを0.10〜3%とした。
0は、0.01%を越えると熱間加工性を阻害する。従
って、0を0.01%以下とした。
Nは、Cと同様に固溶硬化に寄与する元素である。この
効果は0.1%未満では充分でなく、0.4%を越える
と、オーステナイトが安定化しマルテンサイトが充分に
生成せず高強度が得られない。
従って、Nを0.1〜0.4%とした。
Caは、熱間加工性を向上させる元素であり、その効果
は0.0001%未満では充分でな(、また0、01%
を越えて添加してもその効果が飽和すると共にコスト上
昇を招き好ましくない。従って、Caをo、oooi〜
0.01%とした。
Mds。は、オーステナイト安定度を示す指標であり一
120未満では冷間加工により充分マルテンサイトが生
成せず、高強度を得られない。従って、Md5oを一1
20以上とした。
pvは熱間加工性を示す指標であり、0を越えると熱間
加工時に延性が低下し、熱間加工削れ等の問題が生じる
。従って、PVをO以下とした。
請求項(2)の製造条件の限定理由はつぎのとおりであ
る。
焼鈍温度は1000℃未満では充分再結晶せず、また炭
窒化物の固溶が不充分で固溶硬化が小さ(なる。さらに
、炭窒化物生成により、耐錆性が劣化する場合がある。
また、1200℃を越えると結晶粒が粗大化し強度が低
下する場合がある。従って、焼鈍温度を1000℃以上
かつ1200℃以下とした。
さらに、本発明に係わる如き高C,Nステンレス鋼は、
冷却速度が遅いと炭窒化物を生成し耐錆性を劣化させる
おそれがある。本発明においては、上記成分の材料を上
記条件で焼鈍した後の冷却速度を5℃/sec、未満で
行うと、良好な耐錆性が得られない場合がある。従って
、焼鈍後の冷却速度を5“(、/sec、以上とした。
冷間加工は、高強度を得るために行い、加工度を50%
以上とするのが好ましい。
請求項(3)は、冷間加工後さらに時効処理を施して、
より高強度とする0時効処理条件の限定理由はつぎのと
おりである。
Moを添加することにより時効硬化特性は向上するが、
時効処理温度は300℃未満では充分強度が得られず、
700℃を越えると過時効を招き強度が低下する。従っ
て、時効処理温度を300℃以上かつ700℃以下とし
た。
〔実施例〕
第1表に示す成分のステンレス鋼を熱間加工したときの
熱間加工性を第2表に示す。Oは熱間加工時に割れが認
められなかったもの、×は割れが認められたものである
。本発明鋼のA−F鋼は、いずれも熱間加工性が優れて
いる。
つぎに、第1表のステンレス鋼を熱間加工し、さらに冷
間加工した後、各種条件で焼鈍し冷却し冷間加工した状
態での強度および耐錆性と、さらに時効処理した状態で
の強度および耐錆性を第2表に示す。耐錆性のOは15
%および5%食塩水に100時間浸漬して発錆しなかっ
たもの、Δは15%は発錆したが5%では発錆しなかっ
たもの、×は15%でも5%でも発錆したものである。
第2表中のNL11〜Nl111が本発明例、Ntl1
2〜Nα15が比較例である。Nα8およびNcL9は
請求項(1)のみに対応し成分は本発明条件を満足して
いるが、焼鈍後の冷却速度が請求項(2)および(3)
の条件をはずれるので、耐錆性がやへ劣るが、用途によ
っては充分使用に耐え得る。また患1〜No、7および
Na1O〜NCLIIにおいて、時効処理を行った請求
項(3)に対応するものは、冷間加工状態の請求項(2
)に対応するものよりも強度が向上している。しかし、
両者共に引張強さ200 kgf/−を越える高強度が
得られている。
〔発明の効果〕
本発明により、耐錆性に優れた高強度ステンレス鋼が、
熱間加工性の問題なく製造でき、ばね材。
ロープ材等の高強度および耐錆性を必要とする材料とし
て優れた効果を発揮する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%にて、C:0.10〜0.30%、Si:
    0.1〜2%、Mn:5〜12%、S≦0.006%、
    Ni≦4%、Cr:15〜22%、Mo:0.10〜3
    %、O≦0.01%、N:0.1〜0.4%、Ca:0
    .0001〜0.01%、残部Peおよび不可避的不純
    物からなり、かつ下記の式で示されるMd_3_0が−
    120以上およびPVが0以下の範囲の組成からなる高
    強度ステンレス鋼。 Md_3_0=413−462(C%+N%)−9.2
    Si%−8.1Mn%−9.5Ni%−13.7Cr%
    −18.5Mo%・・・・・・・・・・・・・(1) PV=S(ppm)+O(ppm)−0.8Ca(pp
    m)−30・・・・・・(2)
  2. (2)重量%にて、C:0.10〜0.30%、Si:
    0.1〜2%、Mn:5〜12%、S≦0.006%、
    Ni≦4%、Cr:15〜22%、Mo:0.10〜3
    %、O≦0.01%、N:0.1〜0.4%、Ca:0
    .0001〜0.01%、残部Feおよび不可避的不純
    物からなり、かつ下記の式で示されるMd_3_0が−
    120以上およびPVが0以下の範囲の組成からなる鋼
    の熱間加工材もしくは冷間加工材を、1000℃以上か
    つ1200℃以下の温度で焼鈍し、5℃/sec.以上
    の冷却速度で冷却し、ついで冷間加工することを特徴と
    する高強度ステンレス鋼の製造方法。 Md_3_0=413−462(C%+N%)−9.2
    Si%−8.1Mn%−9.5Ni%−13.7Cr%
    −18.5Mo%・・・・・・・・・・・・・(1) PV=S(ppm)+O(ppm)−0.8Ca(pp
    m)−30・・・・・・(2)
  3. (3)重量%にて、C:0.10〜0.30%、Si:
    0.1〜2%、Mn:5〜12%、S≦0.006%、
    Ni≦4%、Cr:15〜22%、Mo:0.10〜3
    %、O≦0.01%、N:0.1〜0.4%、Ca:0
    .0001〜0.01%、残部Feおよび不可避的不純
    物からなり、かつ下記の式で示されるMd_3_0が−
    120以上およびPVが0以下の範囲の組成からなる鋼
    の熱間加工材もしくは冷間加工材を、1000℃以上か
    つ1200℃以下の温度で焼鈍し、5℃/sec.以上
    の冷却速度で冷却し、ついで冷間加工し、さらに300
    ℃以上かつ700℃以下の温度で時効処理を施すことを
    特徴とする高強度ステンレス鋼の製造方法。 Md_3_0=413−462(C%+N%)−9.2
    Si%−8.1Mn%−9.5Ni%−13.7Cr%
    −18.5Mo%・・・・・・・・・・・・・(1) PV=S(ppm)+O(ppm)−0.8Ca(pp
    m)−30・・・・・・(2)
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000073528A1 (de) * 1999-05-26 2000-12-07 Basf Aktiengesellschaft Nickelarmer austenitischer stahl
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