JPH04202746A - 耐食性の優れたステンレス鋼 - 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） 本発明は部品製造時に一水洗浄したり、高温高温環境に
おいて使用されても錆が発生することのない、耐食性、
切削性に優れたステンレス鋼に関する。

（従来技術） 従来、エレクトロニクス関連部品や精密機械部品などの
うち、酸などの特殊な腐食環境下で使用されるものでは
ないが、ある程度の耐食性を要求される部品には、５Ｕ
Ｓ４１０．５ＬＩＳ４２０Ｊ２が使用されている。また
、前記した耐食性を要求され、かつ切削により最終形状
に製造される部品には５ＵＳ４１６．５ＩｊＳ４２０Ｆ
などのＳを含有したＣ−系ステンレス鋼が使用されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 前述の部品製造途中の洗浄工程において、従来フロンを
含有した洗浄剤が使用されていた。しかしながら、最近
フロンガスによるオゾン層破壊が世界的に問題となり、
フロン規制強化の動きが活発となって、各産業分野にお
けるフロン削減対策の実施が強く求められるようになっ
てきた。

フロンを使用した洗浄剤にかわる有力な洗浄剤とじては
安価で豊富に存在する水を使用した洗浄が考えられ、洗
浄剤を水に置き換えて製造テストした結果次の問題点が
発生した。

すなわち、水洗浄に置き換えて製造すると赤錆が発生し
、従来のＣｒ系ステンレス鋼の耐食性レベルでは不十分
であることがわかった。また、以前からＣｒ系ステンレ
ス鋼は高温高湿下で使用された場合に赤錆が発生する場
合があり、Ｃｒ系ステンレス鋼の耐食性向上に対するニ
ーズがフロンガス規制とともに非常に強くなってきた。

さら乙こ、前述したエレクトロニクス関連部品や精密機
械部品は切削によって最終形状に仕上げられる場合が多
く、耐食性ととも二二切削性についても優れた特性が要
求される。

以上述べた耐食性に対する要求に対し、従来網である５
ＵＳ４１０．５ＵＳ４２０Ｊ２やＳを含有した５ＵＳ４
１６．５ＵＳ４２叶などのＣｒ系ステンレス鋼は、前述
した製造テストの結果から明らかになったように、水洗
浄や高温、高温環境下での使用に対応できるだけの耐食
性がない。また、快削性の要求についてはＳ含有のＣｒ
系ステンレス鋼を使用すれば満足できるが、前述したよ
うに耐食性が劣るため、適用の妨げとなっていた。従っ
てこの問題を解決することのできる耐食性、切削性が優
れたＣｒ系ステンレス鋼の開発が強く望まれていた。

本発明は従来の叶系ステンレス畑の前記のごとき問題点
を考慮してなされたもので、水洗浄したり、高温高湿の
環境で使用しても赤錆が発生しないＣｒ系ステンレス鋼
や、耐食性に加え切削性にも優れたＣｒ系ステンレス鋼
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） 本発明者らは前述した課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果以下の知見をなし本発明を得た。

すなわち、赤錆発生の起点がＭｎＳなどの硫化物系介在
物であり、起点となる原因はＭｎＳなどの硫化物系介在
物が水溶性であるという性質によるものであることをつ
きとめた。つまり従来鋼である５ＵＳ４１０．５１１Ｓ
４２０Ｊ２は０，０１χ程度、５ＵＳ４１６．５ＵＳ４
２０Ｆは０．２χ程度のＳを含有しているため、鋼中に
硫化物系介在物が存在し、それが起点となって水に対す
る耐食性を悪化させていることを見出したものである。

そしてさらに検討を進めた結果、前記理由に基づきＳ含
有率を低減し、Ｎｉをコストに影響の少ない２％以下の
量添加して耐食性を向上させるとともに、Ｃｅ、　Ｌａ
、　Ｎｄなどの希土類元素を少量添加すると、希土類元
素がＳと結合してＭｎＳを減少させ、かつ水溶性でない
硫化物を形成するため、水洗浄及び高温高温環境下での
使用に耐えられる耐食性を確保できることを見出したも
のである。

一方、前記従来鋼のうち５ＵＳ４１６．５ｔｌＳ４２０
Ｆに含有されたＳは切削性を向上させるために含有巳た
ものであり、Ｓを低減するかわりに耐食性を悪化しない
他の切削性向上元素を添加する必要がある。そこでさら
に検討した結果、切削性向上元素の中でもＰｂ、　Ｂｉ
、　Ｓｅは添加しても赤錆発生の起点となる水溶性の介
在物を形成することなく、耐食性を悪化させずに切削性
を向上できることを実験により確認し、本発明の完成に
到ったものである。

すなわち本発明の第１発明は、重量比にしてＣ：０．５
０％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ　：　２．０％以
下、Ｃｒ：１０〜２０Ｘ　、　Ｎｉ：０．１〜２．０％
、Ｓ：０．０３Ｘ以下を含有し。

、かつ希土類元素の１種または２種以上を合計量で０．
０００５〜０．　Ｉ′Ａ含存し、残部がＦｅならびに不
純物元素からなることを特徴とする耐食性の優れたステ
ンレス鋼であり、第２発明は、第１発明綱よりもさらに
快削性を向上させるため、Ｐｂ：０．０３〜０゜３０％
、Ｂｉ：０．０３〜０．３０％、　Ｓｅ：０．０１−０
．１（Ｈのうち１種以上を含有させたものである。

また第３．４発明は第１．２発明鋼の耐食性をより向上
させるため、Ｍｏ：０．１〜２．０χを含有させたもの
である。

次に本発明の耐食性の優れたステンレス鋼の成分組成限
定理由について以下に説明する。

Ｃ：０．５０％以下 Ｃ含有量が多いと本発明の重要特性である耐食性と快削
性を阻害するので上限を０．５０χとした。

Ｓｉ：１．００％以下 Ｓｉは脱酸に効果のある元素であるが、多量に添加する
と脆化するので上限を１．００χとした。

肚：２．００％以下 Ｍｎは脱酸に効果のある元素であるが、多量に添加する
と耐食性が低下するとともに、脆化するので上限を２．
００χとした。

Ｃｒ：１０〜２０χ Ｃｒはステンレス鋼としての耐食性を維持するための必
須元素であり、１０％以上の含有が必要である。しかし
夕景に含有させると前記効果が飽和するとともに、コス
ト高となるので、上限を２ｏχとした。

Ｎｉ：０．１〜２．０χ ＮｉはＣｒ系ステンレス鋼の耐食性を向上させ、水洗浄
や高温高温環境下での赤錆発生を防止できる耐食性を確
保するための必須元素である。前記効果を得るためには
最低０．１″Ａ以上の含有が必要である。しかし２．０
％以上含有させると快削性が悪化するとともに、コスト
高となるので上限を２−０”；ｏとした。

Ｓ：０．０３％以下 Ｓは積極添加しなくても不純物として存在し、その一部
が鋼中でＭｎＳとなって含有している。この介在物は部
品製造途中の水洗浄や高温高温環境下での使用による赤
錆発生の起点となるので、できるだけ低減することが望
ましく、上限を０．０３χとした。

希土類元素の１種または２種以上を合計量で０．０００
５〜０．　Ｉ′Ａ Ｃｅ、　Ｌａ、　Ｎｄなとの希土類元素は、本発明にと
って最も重要な元素であり、Ｓと結合することによりＭ
ｎＳを減少させて耐食性を向上させる効果のある元素で
ある。前記効果を得るためには合計量で０．０００５％
以上含有させる必要がある。しかし、０゜１χ以上含有
させても効果が飽和するとともムこコスト高となる。

Ｐｂ：０．０３〜０．３０！　、Ｂｉ：０．０３〜ｏ−
３ｏ％、Ｓｅ：０．０１〜０．１０χ Ｐｂ、　Ｂｉ、　ＳｅはＭｎＳのような水溶性の介在物
を形成しないので、赤錆発生の起点を形成せず、耐食性
を劣化させることなく切削性の向上を可能とする元素で
ある。特に複合添加した場合に効果が太きく　５ＵＳ４
１６．５ＬＩＳ４２０Ｆと同等以上の切削性を得ること
も可能である。前記効果を十分に得るためにはそれぞれ
０．０３Ｘ　、０．０３％、０．０１％以上の含有が必
要である。しかし、多量に含有させると切削性は向上す
るが、熱間加工性が悪化し製造が困難となるので、上限
をそれぞれ０．０３Ｚ　、０．０３Ｚ　、　０．２０χ
とした。

Ｍｏ：０．１〜２．０χ Ｍｏは本発明鋼の耐食性を必要に応して向上させるため
に添加する元素であり、その効果を得るためには０．１
％以上の含有が必要である。しかし２．０χを越えて含
有させても効果が飽和するとともにコスト高となる。

（実施例） 以下に本発明の特徴を比較媚および従来鋼と比較し、実
施例でもって明らかにする。

第１表は実施例に用いた供試材の化学成分を示すもので
ある。

（以下余白） 第１表において、１〜１６＠は本発明鋼であり、１〜４
鋼は第１発明調、５〜８崎は第２発明鯛、９〜１２鯖は
第３発明鍛、１３〜１６綱は第４発明調である。また、
１７〜２０鋼は比較鋼であり、２１〜２３＠は従来のス
テンレス鋼である５ＵＳ４１０．５ＵＳ４１６．５ＵＳ
４２０Ｆである。

第１表に示した成分組成の素材を使用して、熱間圧延に
より直径２０ｍｍの丸棒を製造し、焼鈍処理を施して試
験材とした。第１表には後述する試験方法により評価し
た耐食性、切削性の試験結果も合わせて示した。

試験材の耐食性は機械加工により直径１５ｍｍの試験片
を作製し、水洗浄後、温度６０°Ｃ，湿度９０％以上の
高温高温環境下で７日間放置し、赤錆発生の有無を調べ
ることにより評価じだ。なお、第１表には赤錆発生が全
く認められないものを◎、点状に１０個以内の赤錆が認
められたものを○、点状に１０個以上で面積率で１０％
未満の赤錆が認められたものを△、面積率で１０％以上
の赤錆が認められたものを×として示した。

切削性はドリル穿孔試験により評価した。なお、試験は
ドリルは５ｍｍφのストレートシャンクドリル、ドリル
の材質は５ＫＨ５１、ドリル回転数は７５９ｒ、ｐ、ｍ
、、切削油なし、荷重７２ｋｇの条件で行った。測定し
た結果は従来鋼である５ｔｆＳ４１０の一定長さ当たり
の穿孔時間を１００とし、それぞれの穿孔時間を整数比
で整理した。

第１表から明らかなように比較鋼、従来鋼である１７〜
２３！を本発明鋼と比較すると、１７鋼はＣ含有率が高
いため、耐食性、切削性がともに劣るものであり、１８
鋼はＭｎ含有率が高いため、耐食性が劣るものであり、
１９崎はＮｉ含有率が低いため、耐食性が劣るものであ
り、２０鋼はＳ含有率が高いため、耐食性が劣るもので
ある。また、従来鋼である２１〜２３鋼はＳを含有じ、
かつ希土類元素が含有されていないため耐食性が劣るも
のであり、特にＳ含有率の高い２２．２３鋼は切削性に
は優れているが、耐食性が著しく劣るものである。

これに対して本発明鋼である１〜１６鋼はＳ含有率を不
純物として含有されている通常レベルである０、０３χ
よりも低く抑え、さらにＮｉと希土類元素を少量添加す
ることにより水溶性の硫化物の量を少なく抑えた結果、
高温高温環境での実験でも錆の発生することなく、優れ
た耐食性を有するものである。

また、切削性を向上させたい場合には５〜８鋼、１３〜
１６綱のようにＰｂ、　Ｂｊ、Ｓｅを適量含有させるこ
とによって、耐食性を損なうことなく切削性を向上させ
ることができた。特に８．１６鋼のように２種以上の切
削性向上元素を複合添加した場合には効果が大きく、５
ＵＳ４１６．５ＵＳ４２０Ｆと同等以上の切削性を得ら
れることが確認できた。

（発明の効果） 本発明である耐食性に優れたステンレス鋼は、製造時に
水洗浄したり、高温高温環境で使用しても錆の発生する
ことのない優れた耐食性を有するものである。

従って、本発明鋼は世界的開題であるフロンの削減の実
現に貢献するとともに、Ｃｒ系ステンレス鋼の適用範囲
の拡大を可能とじ、産業上寄与するところは極めて大き
い。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比にしてＣ：０．５０％以下、Ｓｉ：１．０
   ％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎ
   ｉ：０．１〜２．０％、Ｓ：０．０３％以下を含有し、
   かつ希土類元素の１種または２種以上を合計量で０．０
   ００５〜０．１％含有し、残部がＦｅならびに不純物元
   素からなることを特徴とする耐食性の優れたステンレス
   鋼。
2. （２）重量比にしてＣ：０．５０％以下、Ｓｉ：１．０
   ％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎ
   ｉ：０．１〜２．０％、Ｓ：０．０３％以下を含有し、
   かつ希土類元素の１種または２種以上を合計量で０．０
   ００５〜０．１％含有し、さらにＰｂ：０．０３〜０．
   ３０％、Ｂｉ：０．０３〜０．３０％、Ｓｅ：０．０１
   〜０．１０％のうち１種以上を含有し、残部がＦｅなら
   びに不純物元素からなることを特徴とする耐食性の優れ
   たステンレス鋼。
3. （３）重量比にしてＣ：０．５０％以下、Ｓｉ：１．０
   ％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎ
   ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｏ：０．１〜２．０％、Ｓ：
   ０．０３％以下を含有し、かつ希土類元素の１種または
   ２種以上を合計量で０．０００５〜０．１％含有し、残
   部がＦｅならびに不純物元素からなることを特徴とする
   耐食性の優れたステンレス鋼。
4. （４）重量比にしてＣ：０．５０％以下、Ｓｉ：１．０
   ％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１０〜２０％、Ｎ
   ｉ：０．１〜２．０％、Ｍｏ：０．１〜２．０％、Ｓ：
   ０．０３％以下と希土類元素の１種または２種以上を合
   計量で０．０００５〜０．１％含有し、さらにＰｂ：０
   ．０３〜０．３０％、Ｂｉ：０．０３〜０．３０％、Ｓ
   ｅ：０．０１〜０．１０％のうち１種以上を含有し、残
   部がＦｅならびに不純物元素からなることを特徴とする
   耐食性の優れたステンレス鋼。