JPH02185952A - 加工性の優れたサブゼロ処理用高強度ステンレス鋼 - Google Patents

加工性の優れたサブゼロ処理用高強度ステンレス鋼

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JPH02185952A
JPH02185952A JP473189A JP473189A JPH02185952A JP H02185952 A JPH02185952 A JP H02185952A JP 473189 A JP473189 A JP 473189A JP 473189 A JP473189 A JP 473189A JP H02185952 A JPH02185952 A JP H02185952A
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stainless steel
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JP473189A
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Toshihiko Takemoto
敏彦 武本
Masakuni Kinugasa
衣笠 雅晋
Teruo Tanaka
照夫 田中
Yasushi Murata
康 村田
Osamu Yamamoto
修 山本
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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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、焼鈍状態で加工性に優れ、加工後のサブゼロ
処理により高強度を発現する加工性に優れたサブゼロ処
理用高強度ステンレス鋼に関するものである。
〔従来の技術と問題点〕
従来より、高強度ステンレス鋼として、加工硬化型の5
US301,5US304或いは時効硬化型の5IIS
630゜5uS631などが多用され、各種ばね材等に
適用されている。
5US30]に代表される加工硬化型ステンレス鋼は冷
間加工によるオーステナイト相の加工硬化と高硬度の加
工誘起マルテンサイトの生成により高強度化させるもの
である。また、冷間加工後9時効処理によりさらに高強
度化させる場合もある。しかしながら、これらの鋼は冷
間加工を施して加工硬化させる必要があり、その結果、
成形加工性に劣るという欠点を有している。
一方1時効硬化型ステンレス鋼は時効処理により高強度
は得られるものの、一般に加工性に乏しく、また時効処
理を400”C付近で行なう必要があり、テンパーカラ
ーが付く3時効処理時に変形する等の危険性がある。と
いった問題がある。
本発明は1上記のような問題点を有しないステンレス鋼
、すなわち、焼鈍状態で優れた加工性を有し、かつ上述
の時効処理ではな(−73°C程度の工業的に容易に得
られる温度でのサブゼロ処理により高強度が図れるステ
ンレス鋼の提供を目的としたものである。
〔発明の構成〕
前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は1重量%で、C:0.06〜0.20%、St::0
〜3.5%、Mn:4.O%以下、  P :0.03
0%以下。
S:0.008%以下、Nj:2.5〜8.0%、  
Cr:12.Q〜18.0%、N:02〜O0!2%を
含有し、かつA値=Ni+0.55X Mn+17.5
4X C+1:74X N+0.51X Cr+〇、5
0X S r で定義されるA値が16.8〜18,0の範囲となるよ
うに各元素の含有量が調整されるか。
或いはさらに、3.0%以下のMo、 3.0%以下の
Cu、 3.0%以下のCoの1種または2種以上を含
有したうえ A値=Ni+0.55X Mn+17.54X C+I
:74X Njo、stx Cr+0.50X S i
+o、25X Mo+0.18X Cu+0.29X 
C。
で定義されるA値が16.8〜18.0の範囲となるよ
うに各元素の含有量が調整され 残部がFeおよび不可避的不純物から成る焼鈍状態で優
れた加工性を有しサブゼロ処理によって高強度を発現す
る。加工性に優れたサブゼロ処理用高強度ステンレス鋼
にある。
〔発明の詳述] −Cにオーステナイト系ステンレス鋼においてばCr、
Niなどの主成分の含有量でMs点(焼入れマルテンサ
イト相が生成し始める温度)が大きく変動する0本発明
者等の研究によれば、焼鈍状態での主な組織がオーステ
ナイト相で且つそのMs点が室温付近となるように成分
設計を行えば良好なカロエ性を示すことになるが、これ
にSiを適量含有させると加工性が著しく向上すること
、また成型あるいは曲げなどの加工後、−73°C程度
の温度域にてサブゼロ処理を施すことにより多量のマル
テンサイト相が生成し、そのさいStはマルテンサイト
相を強化し、高強度化に極めて有効であることが明らか
となった。すなわち、SlはCr−=Ni系準安定型ス
テンレス鋼に対し、その焼鈍状態での加工性向上に大き
く寄与すると共にサブゼロ処理のさいの高強度化にも同
時に寄与することを見出し1 この知見事実をもとに本
発明がなされたものである。
°以下1本発明鋼の各成分とその含有量の限定理由につ
いて説明する。
Cは強力なオーステナイト生成元素で 上記のA値の調
整に必須の元素である。さらにCはサブゼロ処理後に生
成されるマルテンサイト相の高強度化にも必須の元素で
あり、 0.06%6%以上含有る必要がある。しかし
ながら2多債に含有すると本発明鋼の特徴である優れた
加工性が得られず。
また耐食性も劣化するため、その上限を0.20%とす
る。
Siは前述のように焼鈍状態での傍れた加工性を付与す
るのに必須の元素である。またサブゼロ処理後に生成さ
れるマルテンサイト相の高強度化にも著しく寄与する有
効の元素である。これらの効果を発揮するにはSiを:
0%以上含有させる必要がある。しかしながら、Slま
フェライト生成元素であり、多量に含有すると焼鈍後に
多量のδフェライト相が生成され、サブゼロ処理を施し
ても高強度が得られなくなる。この理由からSlの上限
を3.5%とする。
MnはN1と同様にオーステナイト生成元素であり、A
値を調整するに必須の元素である。しかしながら、Mn
を多量に含有すると溶製時にMnヒユームが多量に発生
する1炉壁の損傷が激しくなるなどの理由によって、製
造が困難になるのでその上限を4.0%とする。
Pは多量に含有すると加工性が劣化するためその上限を
0.030%とする。
Sはその大部分が介在物として存在し、加工性を劣化さ
せるため、その上限を0.008%とする。
N目よMnと同様にオーステナイト生成元素であり、A
値を16.8〜18.0の範囲に調整し、焼鈍状態でオ
ーステナイト相を得るに必須の元素であり。
このため2.5%以上は必要である。しかしながらNi
を多量に含有するとA値が増加しすぎ、サブゼロ処理を
施してもマルテンサイト相があまり生成されず高強度が
得られないのでその上限を8.0%とする。
Crはステンレス鋼の必須元素であり1良好な耐食性を
得るには12,0%以上の含有が必要である。
また、A値を16.8〜18.0の範囲に調整するに必
須の元素でもある。しかしながら、Crは強力なフェラ
イト生成元素であり、あまり多量に含有すると焼鈍状態
でδフェライト相が生成され、サブゼロ処理後の高強度
化が図れなくなる。したがってその上限を18.0%と
する。
NはCと同様に強力なオーステナイト生成元素であり、
A値の調整に必須の元素である。またNはCと同様にサ
ブゼロ処理後に生成されるマルテンサイト相の固溶強化
元素であり、サブゼロ処理により高強度を得るに極めて
有効な元素でもあるため0.02%以上の含有が必要で
ある。しかしながら、多量に含有すると鋼塊にプローホ
ールが生じ1健全な鋼塊が得られなくなるため、その上
限を0.12%とする。
Moは耐食性の向上に寄与する元素である。またサブゼ
ロ処理後の高強度化に寄与する有効な元素である。しか
しながら、MoはCrと同様にフェライト生成元素であ
り、多量に含有するとδフェライト相が生成され、サブ
ゼロ処理を施しても高強度が得られなくなる。したがっ
て、その上限を3.0%とする。
Cuは焼鈍状態での加工性を向上するに有効な元素であ
る。しかしながら、あまり多量に含有すると製造性が劣
化するため、その上限を3.0%とする。
Coは耐食性の向上に寄与する元素である。また、Co
はオーステナイト生成元素でA値を調整し、焼鈍状態で
オーステナイト相を得るに有効な元素であるとともに、
サブゼロ処理後の生成マルテンサイ)flを増大させ、
高強度化に寄与する元素でもある。しかしながら、あま
り多量に含有するとA値が増大し、サブゼロ処理を施し
てもマルテンサイト相が生成されず高強度が得られない
ため、その上限を3.0%とする。
A値は木調の特徴である焼鈍状態で優れた加工性を有し
、且つサブゼロ処理により高強度を得るための指標とし
て1本発明鋼の開発中に実験室的に得られたもので次式
にて定義され、このA値が16.8〜18.0の範囲と
なるように各成分量が調整されることが本発明の目的達
成には必要である。
A(直−N t+o、ssx Mn+17.54X C
+1:74xN +0.51X Cr+0.50X S
 i+o、25X M。
+o、tax Cu+〇、29X C。
第1図は焼鈍材およびサブゼロ処理材のマルテンサイト
量とA値との関係を示したものである。
同図に見られるように5 A値が16,8未満であると
焼鈍状態でマルテンサイト相が多量に生成されるので既
に高強度となり加工性に乏しく、また、サブゼロ処理を
施してもマルテンサイト量はあまり増加せず強度の上昇
も小さい、他方、A値が18.0を超えた場合には、焼
鈍状態ではオーステナイト単相となり加工性は優れるも
のの、オーステナイト相が安定になりすぎ、サブゼロ処
理を施してもマルテンサイト相があまり生成されず高強
度が得られない、したがって、A値の範囲は16.8〜
18.0となるように各成分量を調整することが重要で
ある。
〔実施例] 次に本発明の実施例について説明する。
第1表に供試鋼の化学成分値並びにA値を示した。A1
−A3鋼は従来鋼で、それぞれ5US304゜5LIS
301および5US316である。B1−812鋼は本
発明鋼である。またC1〜C3鋼は比較鋼であり。
本発明で規定する範囲を外れた成分含有量の鋼である。
これらの綱を真空溶解法にて12kg溶製した。得られ
た鋼塊を鍛造後、熱間圧延により311@厚みの板とし
、溶体化処理後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し、 0.7
+l11厚みの焼鈍板を得、供試材とした。これらの供
試材をドライアイスで冷却したメチルアルコール(−7
3°C)内に1時間保持するサブゼロ処理を施した。
第2表に、各焼鈍材並びにサブゼロ処理材のマルテンサ
イHt (Mfft)と、硬さおよび引張特性を示した
第2表の結果に見られるように、従来鋼のAI。
A2.A3鋼ではA値がいずれも18,0以上であり。
焼鈍材、サブゼロ処理材ともにマルテンサイト量は0.
5%以下であってオーステナイト相は安定である。した
がって、硬さおよび引張り特性はサブゼロ処理を施して
もほどんど変化しない。
比較鋼のCl鋼では各元素の含有量は本発明の範囲であ
るが、A値が15.0と低いため、焼鈍材ですでにマル
テンサイト相が多量に存在し、硬さが534と高く、伸
びが3.8%と低く、加工性が乏しい。02鋼では各元
素の含イTfltは本発明の範囲であるが、A値力月9
.30と高いので焼鈍材でマルテンサイト相が存在せず
、硬さが238.伸びが37.8%と良好な加工性を有
しているが、サブゼロ処理材の生成マルテンサイト量が
少なく、硬さ、引張強さはほとんど変化しない、また、
C3鋼はA値が17.53で本発明の範囲内であるが、
Clが低いのでサブゼロ処理後の硬さが400以下と低
く、高強度とは言えない。
これに対して1本発明鋼はすべてA値が16.8〜18
.0の範囲であり、焼鈍材での硬さが300以下と低く
、かつ、伸びも30%以上あり、優れた加工性を存して
いる。そして、サブゼロ処理後では硬さが400以上ま
で増加し高強度化していることがわかる。
以上のように本発明鋼は溶体化処理状態で優れた加工性
を有し。かつ、−73°C程度の温度域でのサブゼロ処
理を施すことによって高強度が得られるものであり、サ
ブゼロ処理後に脱スケールなどの後処理の必要もなく、
その工業的価値は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は5本発明に従うA値と焼鈍材およびサブゼロ処
理材のマルテンサイト量との関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、C:0.06〜0.20%、Si:1
    .0〜3.5%、Mn:4.0%以下、P:0.030
    %以下、S:0.008%以下、Ni:2.5〜8.0
    %、Cr:12.0〜18.0%、N:0.02〜0.
    12%を含有し、かつA値=Ni+0.55×Mn+1
    7.54×C+11.74×N+0.51×Cr+0.
    50×Si で定義されるA値が16.8〜18.0の範囲となるよ
    うに各元素の含有量が調整され、 残部がFeおよび不可避的不純物から成るステンレス鋼
    であって、焼鈍状態で優れた加工性を有しサブゼロ処理
    によって高強度を発現する、加工性の優れたサブゼロ処
    理用高強度ステンレス鋼。
  2. (2)重量%で、C:0.06〜0.20%、Si:1
    .0〜3.5%、Mn:4.0%以下、P:0.030
    %以下、S:0.008%以下、Ni:2.5〜8.0
    %、Cr:12.0〜18.0%、N:0.02〜0.
    12%を含有し、さらに、3.0%以下のMo、3.0
    %以下のCu、3.0%以下のCoの1種または2種以
    上を含有し、かつ A値=Ni+0.55×Mn+17.54×C+11.
    74×N+0.51×Cr+0.50×Si+0.25
    ×Mo+0.18×Cu+0.29×Co で定義されるA値が16.8〜18.0の範囲となるよ
    うに各元素の含有量が調整され、 残部がFeおよび不可避的不純物から成るステンレス鋼
    であって、焼純状態で優れた加工性を有しサブゼロ処理
    によって高強度を発現する、加工性の優れたサブゼロ処
    理用高強度ステンレス鋼。
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