JPH03281754A - 局部変形能に優れたガス遮断器用高Ｍｎ非磁性鋼 - Google Patents

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、高−〇非磁性鋼に関し、さらに詳しくは穴拡
げ加工、深絞り加工、厳しい曲げ加工が施される非磁性
構造部材に好適な局部変形能に優れた高Ｍｎ１ｌ”［性
鋼に関するものである。

（従来の技術） 従来、各種発電機や変圧器、ガス遮断機などの重’；Ｈ
機器の非磁性構造部材には、５ＵＳ３０４に代表される
オーステナイト系ステンレス鋼が使用されてきたが、こ
の鋼は穴拡げ加工、深絞り加工などの厳しい冷間加工が
施されると、加工誘起マルテンサイトが生成し、１３ｉ
ｉｆｆ率を劣化させるという欠点がある。したがって、
このような加工においては、加工誘起マルテンサイトの
発生を防市するために、温間加工や熱間加工が行われ、
あるいは冷間加圧後に溶体化熱処理を施し、組織をオー
ステナイト単相にし磁気特性を向上させるなどの方法が
採られているが、経済性を大きく損なっているのが現状
である。

前記のような実情をふまえて、近年、オーステナイト系
ステンレス鋼に替わるものとして高Ｍｎ非磁性鋼の使用
が増大しつつある。この高Ｍｎ非磁性鋼はオーステナイ
ト系ステンレス鋼に比べて、高強度で、磁気特性にも優
れ、かつ、低層な鋼である。

（発明が解決しようとする！ｌ１題） しかしながら、高Ｍｎ非磁性鋼は強度が高いこと、さら
には、加工硬化性が大きいため、前記の穴拡げ加工ある
いは深絞り加工が施されると加工割れが発生しやすいと
いう問題があった。

（課題°を解決するための手段） 本発明は、上記で説明した高Ｍｎ３Ｆｍ性鋼の問題点に
鑑み、本発明者らが化学成分、金属組織および非金属介
在物量を制御することによって、高Ｍｎ非磁性鋼の有す
る基本的特性を損なうことなく、厳しい冷間加工におい
ても割れの発生、磁気特性の劣化などのない高Ｍｎ非磁
性鋼を提供することが可能であるという知見を得て完成
されたもので、その第１発明は、Ｃ：０．１５〜０．７
０％、Ｓｉ：０．ＩＯ〜３゜００％、Ｍｎ＝１２〜３０
％を含有し、かつ、ＣとＭｎの含有間が６０×Ｃ％＋Ｍ
ｎ％≧３６％を満足し、残部Ｐｅおよび不可避不純物か
らなり、さらに、オーステナイトｍ織の未再結晶粒の分
率が５０％以下で、非金属介在物量が清浄度０．０３％
以下である局部変形能に傍れた高Ｍｎ非磁性鋼である。

第２発明は、Ｃ：０．１５〜０．７０％、Ｓｉ：０．１
０〜３．００％、Ｍｎ：１２〜３０％を含有し、さらに
、Ｎｊ：０．０５〜３．００％、Ｃｒ：０．０５〜８．
００％、Ｍｏ：０．０５〜３．００％の内から選んだ１
種または２種以上を含有し、かつ、ＣとＭｎの含有量が
６０×Ｃ％＋Ｍｎ％≧３６％を満足し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなり、さらに、オーステナイト組織の
未再結晶粒の分率が５０％以下で、非金属介在物量が清
浄度０．０３％以下である局部変形能に優れた高Ｍｎｌ
ＦＭｉ性鋼である。

（作用） 以下、本発明の作用について説明する。

まず、化学成分の限定理由について説明する。

Ｃは、オーステナイトの安定化と強度の向上に有効な元
素である。しかし、０．１５％未満ではオーステナイト
の安定化、強度確保のために、Ｍｎ、　Ｎｉ、Ｃｒ、　
Ｍｏなどの元素を多量に添加する必要があり、経済性を
大きく損なうことになる。また、０．７０％を趙えて含
有すると、熱間加工性および機械加工性が劣化する。し
たがって、Ｃ含有量は０．１５〜０．７０％の範囲とす
る。

Ｓｉは、鋼溶製時の脱酸作用を有し、かつ、強度の向上
に有効であるため、０．１θ％以上を添加する、しかし
、３．００％を超えて添加すると熱間加工性を損なうこ
とになる。したがって、Ｓｉ含有量は０゜１０〜３．０
０％の範囲とする。

Ｍｎは、本発明鋼においてＣとともに重要なオーステナ
イト形成元素であり、非磁性を安定化さセるために１２
％以上の添加が必要である。しかし、３０％を趙えて含
有すると熱間加工性が著しく劣化する。したがって、Ｍ
ｎ含有量は１２〜３０％の範囲とする。

ただし、本発明鋼では基本的にはＣとＭｎでオーステナ
イトを安定化し非磁性を確保できるが、Ｃ１Ｍｎともに
上記限定範囲の下限近傍になると、オーステナイトが不
安定になる。これを防ぐためにはＣとＭｎの含有間は６
０×Ｃ％＋Ｍｎ％≧３６％を満足する間とする必要があ
る。

−Ｆ記の元素の他に、オーステナイトの安定化、強度上
昇、靭性向上の点から下記の元素を１種または２種以上
添加しても本発明の効果は１員なわれるものではない。

Ｎｉは、オーステナイトの安定化および靭性の向上に有
効であり必要に応じて添加される。しかし、０．０５％
未満の添加ではこの効果は少なく、また、３．００％を
超えると経済性を損なうため、Ｎｉ含有量は０，０５〜
３．００％の範囲とする。

（：「は、オーステナイトを安定化さゼるとともに高強
度化に有効であり、必要に応して添加される。しかし、
０．０５％未満の添加ではかかる効果は少なく、また、
８．００％を超えるとδフェライトが生成し易くなり、
靭性と磁気特性を劣化させる。したがって、Ｃｒ含有量
は０．０５〜８．００％の範囲とするＭｏは、オーステ
ナイトの安定化、高強度化に有効であり、必要に応じて
添加される。しかし、０゜０５％未満の添加ではこのよ
うな効果は少なく、また、３．００％を超える添加は経
済性を損なう、したがって、Ｍｏの含有量は０．０５〜
３．００％の範囲とするつぎに本発明におけるオーステ
ナイトｍｔａの限定理由について説明する。

高Ｍｎ非磁性鋼の金属Ｍｉ織はオーステナイト単相組織
である。このオーステナイト組織を詳しく観察すると、
丸みを帯びた再結晶粒と圧延方向に伸びた未再結晶粒と
に大別される。この未再結晶粒は転位密度が非常に高く
、硬くて脆い＆ｌＩｍといわれている。そこで、発明者
らはオーステナイトの未再結晶粒分率が切欠伸びに及ぼ
す影響を明らかにするために、以下のような調査を行っ
た。その結果を第１図に示す。

第１図は０．２３％Ｃ−０，３０％５ｉ−２６，５％Ｍ
ｎの成分を有する板厚６ｍｍの鋼板について、切欠引張
試験を行い、これから得られた切欠伸び値をオーステナ
イトの未再結晶粒分率で整理したものである。ここでは
、局部変形能を切欠伸び値で評価した。

同図から明らかなように、未再結晶粒分率が高くなるに
つれて切欠伸び値が低下する傾向にあり、とくに、未再
結晶粒分率が５０％を超えると急激に切欠伸び値が低下
している０以上の理由から、オーステナイト組織中の未
再結晶粒分率を５０％以下に限定する。

さらに、本発明における清浄度の限定理由について説明
する。

発明者らは非金属介在物量が切欠伸びに及ぼす影響を明
らかにするために、以下のような調査を行った。その結
果を第２図に示す。

第２図は０．２５％Ｃ−０，３０％５ｉ−２５，０％Ｍ
ｎを基本成分として、非金属介在物の清浄度を変化させ
た板厚６１１１１の鋼板について、切欠引張試験を行い
、これから得られた切欠伸び値を清浄度で整理したもの
である。清浄度はＪＩＳ　Ｇ　０５５５により測定した
。

なお、鋼板のオーステナイトの未再結晶粒分率は０〜３
０％であった。

同図から明らかなように、清浄度が高くなるにつれて切
欠伸びは向上し、とくに、清浄度が０．０３％以下にな
ると急激に上昇することがわかる。したがって、非金属
介在物の清浄度は０．０３％以下に限定する。なお、こ
の清浄度を達成するためには、とくに、Ｓおよび０の含
有量を極力低くする必要があが、３％＋０％の総量で０
．００６％以下にすることが好ましい。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

供試鋼板は第１表に示す化学成分を有する鋼を９０キロ
高周波炉で溶製し、得られた鋼片を板厚６１の鋼板に仕
上げたものである。これらの鋼板について、非金属介在
物の清浄度およびオーステナイト未再結晶粒分率を測定
するとともに、引張試験、２ｍｍＶｍｍ用ビ衝撃試験、
透磁率測定を行い、さらに、切欠引張試験、切欠曲げ試
験を実施した。これらの測定結果および試験結果を第１
表に示す。

第１表には本発明鋼および比較鋼の化学成分、清浄度、
オーステナイト未再結晶粒分率、引張特性、 衝撃特性、 ｉ３磁率、 切欠伸びおよび切欠曲げ 特性をそれぞれ示す。

（以下余白） 第１表において、発明鋼Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｇ、Ｉは化学成分
、清浄度、未再結晶粒分率とも本発明の限定範囲内であ
り、傍れた透磁率を示すとともに、切欠伸びも１５％以
上を有し、かつ、切欠曲げ試験においても割れの発生は
なく、良好な材料特性を示している。

比較１ｉｉＩＤ、ＥＸＦ、Ｈは化学成分、清浄度とも本
発明の限定範囲内であるが、いずれも未再結晶粒分率が
５０％を超えているため、傍れた透磁率を示すものの、
切欠伸びも１５％以下と低く、かつ、切欠曲げ試験にお
いても割れが発生している。

比較鋼Ｊ、には清浄度が０．０３％を超えているため、
切欠伸びが低く、かつ、切欠曲げ試験においても割れが
発生している。また、比較鋼りは化学成分において、Ｃ
含有量が低めで、かつ、６０×Ｃ％＋Ｍｎ％が３１．８
％と本発明の限定範囲を外れているため、オーステナイ
トが不安定となり透磁率が悪く、非磁性鋼としては使用
できない、勿論、機械的特性も劣化している。

なお、上記実施例は鋼板についてのものであるが、本発
明は他の鋼製品、例えば条鋼、形鋼にも適応し得ること
はいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係わる局部変形能に優れ
た高Ｍｎ非磁性鋼は、化学成分を適切に調整するととも
に、オーステナイト未再結晶粒分率を低く抑え、清浄度
を高くしているため、高Ｍｎ１ｔ二研性鋼の基本特性を
ｔ員なうことなく、加工硬化性が小さく、穴拡げ加工あ
るいは深絞り加工においても加工割れが発生ずることは
ない。このため、本発明鋼は穴拡げ加工、深絞り加工な
どの厳しい曲げ加工が施される井磁性構造部材に最適で
ある

【図面の簡単な説明】

第１図は切欠伸びに及ぼすオーステナイト未再結晶粒分
率の影響を、第２図は切欠伸びに及ぼす清浄度の影響を
示す回である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．１５〜０．７０％、Ｓｉ：０．１０〜３
   ．００％、Ｍｎ：１２〜３０％を含有し、かつ、ＣとＭ
   ｎの含有量が６０×Ｃ％＋Ｍｎ％≧３６％を満足し、残
   部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、さらに、オーステ
   ナイト組織の未再結晶粒の分率が５０％以下で、非金属
   介在物量が清浄度０．０３％以下であることを特徴とす
   る局部変形能に優れた高Ｍｎ非磁性鋼。
2. （２）Ｃ：０．１５〜０．７０％、Ｓｉ：０．１０〜３
   ．００％、Ｍｎ：１２〜３０％を含有し、さらに、Ｎｉ
   ：０．０５〜３．００％、Ｃｒ：０．０５〜８．００％
   、Ｍｏ：０．０５〜３．００％の内から選んだ１種また
   は２種以上を含有し、かつ、ＣとＭｎの含有量が６０×
   Ｃ％＋Ｍｎ％≧３６％を満足し、残部Ｆｅおよび不可避
   不純物からなり、さらに、オーステナイト組織の未再結
   晶粒の分率が５０％以下で、非金属介在物量が清浄度０
   ．０３％以下であることを特徴とする局部変形能に優れ
   た高Ｍｎ非磁性鋼。