JPH04354857A - 深絞り加工後の靭性に優れたAl含有フエライト系ステンレス鋼およびこれを用いた燃焼部品 - Google Patents

深絞り加工後の靭性に優れたAl含有フエライト系ステンレス鋼およびこれを用いた燃焼部品

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JPH04354857A
JPH04354857A JP15518091A JP15518091A JPH04354857A JP H04354857 A JPH04354857 A JP H04354857A JP 15518091 A JP15518091 A JP 15518091A JP 15518091 A JP15518091 A JP 15518091A JP H04354857 A JPH04354857 A JP H04354857A
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JP
Japan
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deep drawing
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steel
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less
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Withdrawn
Application number
JP15518091A
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English (en)
Inventor
Takafumi Nishikawa
西川 貴文
Yasumasa Sakata
坂田 泰正
Koji Takabe
高部 剛二
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,深絞り加工後の靭性に
優れたAl含有フエライト系ステンレス鋼に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来,石油焚き給湯器や暖房器の燃焼部
品,例えば燃焼筒の材料として耐酸化性の良好なAl含
有フエライト系ステンレス鋼が多用されてきた。このス
テンレス鋼は耐酸化性を向上する目的でAlを多量に含
有するので,Alを含有しないフエライト系ステンレス
鋼に比べて加工性が劣る。そのため,燃焼筒を製造する
際には,平板を円筒状に巻き,端部の重ね合わせ部をリ
ベット止めで固定する方法が一般に採用されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】該燃焼筒の従来の製作
法に代えて,より生産性を向上させるために,深絞り加
工によって一挙に筒形状に成型する製作法への代替が提
案され,適用されるようになった。しかし,フエライト
系ステンレス鋼は,元来オーステナイト系ステンレス鋼
に比べて深絞り性が悪く,特に加工限界近くまで加工さ
れた場合,二次加工あるいは次工程への運搬などの途中
で衝撃を受けると,一次加工(この場合深絞り加工)で
脆化した部分に脆化割れ(以降縦割れと呼ぶ)を生じる
。Al含有フエライト系ステンレス鋼は,フエライト系
ステンレス鋼の中でも特に加工性が劣っているので深絞
り加工により縦割れが発生しやすい。またこの縦割れの
発生は温度依存性を有し,低い温度になるほど発生しや
すい傾向にある。このため冬期に縦割れの発生による加
工不良が重大な問題としてクローズアップされた。
【0004】本発明はこの問題の解決を目的としたもの
であり,Al含有フエライト系ステンレス鋼を深絞り加
工したあとでも充分な靭性を付与することを目的とした
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,重量%
で,C:0.03%以下, N:0.015%以下, 
Si:0.20〜0.60%, Mn:0.50%以下
, Cr:17.0〜19.0%, Al:2.00〜
4.00%, Ti:0.05〜0.20%を含有し,
且つTi/(C+N) ≦6の関係を満足するようにT
i,CおよびN量が調整され,残部がFeおよび不可避
的不純物からなる深絞り加工後の靭性に優れたAl含有
フエライト系ステンレス鋼を提供する。
【0006】
【作用】フエライト系ステンレス鋼の深絞り加工後の縦
割れに類似した現象は,脱炭処理した普通鋼においても
発生する。その原因は明確ではないが,結晶粒界近傍に
偏在する固溶炭素が減少するために粒界の強度が低下し
,加工限界近くまで加工すると脆化割れに結びつくとい
う説がある。本発明者らはこの固溶炭素の働きに着目し
,Al含有フエライト系ステンレス鋼について, Cの
挙動, Cを化合物の形で固定して鋼中の固溶炭素を減
少する働きをもつTiの添加,そしてCと同じくTiと
の化合物を生成しやすいNについて詳細な試験研究を行
ったところ,前記の深絞り加工後の縦割れの発生を防止
するには,Ti/(C+N) の値を6以下に管理する
ことが有効であるという知見を得た。
【0007】すなわち該鋼中に含有されるTiはCやN
と強く結びついて安定な非金属化合物を生成する。その
ためCとNの含有量が低いほど,またTiの含有量が多
いほど鋼中に残存する固溶C,N量は減少する。固溶C
は金属組織中の結晶粒界近傍に偏析しやすく,粒界の強
度を高める働きをするが,Tiと化合することにより固
溶C量が減ると結晶粒界の強度を低下させる効果を生じ
る。さらに粒界近傍の固溶C量が減ることにより,やは
り粒界破壊を助長する因子であるPの粒界への偏析をう
ながす作用もある。Al含有フエライト系ステンレス鋼
の深絞り加工後の靭性は鋼中の固溶Cを適量残存させる
ことによって改善されるが,実際問題として固溶C量単
独でのコントロールは不可能である。そこで本発明者ら
は鋼中Ti量と(C+N)量を変化させ,深絞り加工後
の縦割れの発生しにくさ(以後,耐縦割れ性と呼ぶ)の
評価試験を多数行なった結果,その割合をTi/(C+
N)=6以下に管理すれば,深絞り加工後の耐縦割れ性
を保証しうることが明らかとなった。
【0008】本発明において,鋼中の化学成分を前記の
範囲に限定した理由は次のとおりである。
【0009】C:鋼中固溶炭素を増加させる意味では含
有量が多い方が良いが,Cの増加は鋼材の加工性を悪化
させるため,本発明のような用途に用いる場合は少ない
方が望ましく0.03%以下とする。
【0010】N:Nは鋼中でTiと化合し,その分固溶
炭素の増加を助けるが,やはりCと同様に鋼材の加工性
を悪化させるため0.015%以下とする。
【0011】Si:Siは,本鋼種の特徴である耐酸化
性を保証する目的から0.20〜0.60%に設定する
【0012】Mn:Mnは非金属介在物生成を助長し,
本鋼種のような深絞り加工用途の鋼では多量に含有する
のは好ましくないため0.50%以下とする。
【0013】Cr:本鋼の耐食性を保証する目的でCr
の含有量は17.0〜19.0%を必要とする。
【0014】Al:Alは高温空気中で,鋼材表面に薄
く密着性に優れた強固な酸化被膜(α−Al2O3)を
形成し,本鋼の耐酸化性を保証するうえで必要不可欠な
元素であり,2.00〜4.00%の含有を必要とする
【0015】Ti:Tiもやはり本鋼種の耐酸化性の保
証に不可欠な元素であり加工性の向上にも寄与するが,
適切な含有量の範囲があり,0.50〜0.20%の間
に設定した。
【0016】Ti/(C+N) :詳細については実施
例で示すが,本鋼種の化学組成範囲において加工限界に
近いような深絞り加工を受けた際に材料の脆化による縦
割れの発生を防止するには, Ti/(C+N) を6
以下にする必要がある。
【0017】
【実施例】表1に供試鋼の化学成分とTi/(C+N)
 値を示す。供試鋼は,C=0.008〜0.016%
, N=0.006〜0.013%, Ti=0.10
〜0.16%においてTi/(C+N) 比が異なった
値を有している。
【0018】
【表1】
【0019】一般にフエライト形ステンレス鋼に発生す
る縦割れは,一次加工による深絞りにより材料が脆化し
,その後に二次加工や運搬などに伴う衝撃を受けると発
生するため,その加工度,加工履歴,加工後の取扱いに
複雑に影響され,耐縦割れ性を評価するのは難しい。 そこで耐縦割れ性のシュミレーション試験として,深絞
りカップの落重試験により評価を行った。まず厚み0.
6mmの各供試鋼板を直径40mmのポンチを用いて深
絞り比2.0でカップに加工し,次の耐縦割れ性評価試
験を行なった。
【0020】図1に,耐縦割れ性評価試験方法(落重試
験方法)の概要を示す。実際の加工において,Al含有
フエライト形ステンレス鋼の深絞り加工の加工限界は,
深絞り比が2.0〜2.1程度である。本試験でも絞り
比2.0まで加工した深絞りカップ1を用い,この深絞
りカップ1を一定の温度に保たれた液浴2中にセットし
,重錘3の落下により衝撃を与えて, 縦割れの発生有
無を判定した。カップ1は圧延方向が側面になるように
,そして深絞り加工方向が横になるように液浴2中に軸
を横にしてセットし,液浴2の温度は−50℃〜0℃,
重錘3は425〜785gf の重量のものを使用し,
 落下高度を変えることによって0.1 〜0.7kg
fm の衝撃エネルギーを付与した。
【0021】耐縦割れ性の評価は,一定の試験温度で衝
撃エネルギーを変化させて同一サンプルについて多数試
験し,縦割れの発生率が50%になる衝撃エネルギー 
(衝撃遷移エネルギーと言う) を求めることによって
行なった。図2に試験温度と衝撃エネルギーとの一般的
な関係を示すが,或る試験温度での縦割れ発生率が50
%となる衝撃エネルギーを求め, 多数の試験温度での
この値をプロットすると縦割れ遷移エネルギー曲線Aが
得られる。
【0022】図3に,表1の供試鋼12種の耐縦割れ性
評価試験の結果について,縦軸にTi%,横軸に(C+
N)%をとり, 試験温度−20℃で縦割れが発生した
もの (衝撃遷移エネルギーが0.1〜0.4kgfm
)を黒丸, 発生しなかったもの (最大の0.7kg
fmの衝撃エネルギーを付与しても割れが発生しなかっ
たもの) を白丸で表示してある。図3の結果から,衝
撃遷移エネルギーはTi/(C+N) 比と明確な相関
があり,この値が6以下の範囲では衝撃を与えても縦割
れの発生は皆無であり,良好な耐縦割れ性を示すことが
わかる。
【0023】表2に,表1の供試鋼12種についての−
20℃と−50℃の衝撃遷移エネルギーを示した。Ti
/(C+N) 値が6以下の材料(No.2,3,4,
5,6の6種)では,−50℃まで冷却して試験を行っ
ても衝撃遷移エネルギーは試験最大の0.7kgfm以
上であり,縦割れの発生は無かった。これに対してTi
/(C+N) 値が6を越えるものでは,衝撃遷移エネ
ルギーが低く, −20℃でも縦割れの発生を見た。
【0024】
【表2】
【0025】また以上の結果をうけて, 実ラインで本
発明鋼板から深絞り加工によって燃焼筒を製作するプレ
ステストを行ったところ,良好に製作でき且つTi/(
C+N)=6.0以下の材料では二次加工や運搬中の縦
割れの発生は皆無であることが確認された。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば,Al含有
フエライト系ステンレス鋼において,Ti/(C+N)
 値を6以下に管理することにより,加工限界に近い深
絞りを行っても深絞り後の縦割れの発生を防止できる。 そして,縦割れの温度依存性を考慮する必要がなくなる
ため,冬期においても温間プレスを行なう必要がなく,
工程を簡略化できる。したがって,石油焚き温水器や暖
房器具の燃焼筒を高い歩留りで生産性よく製作すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  耐縦割れ性評価試験方法(落重試験方法)
の概要を示す略断面図である。
【図2】  耐縦割れ性の評価を行なうために深絞りカ
ップの縦割れ発生と衝撃エネルギーの関係から衝撃遷移
エネルギー値を求める方法を示す図である。
【図3】  耐縦割れ性評価試験の結果 (試験温度−
20℃) をTi量と (C+N) 量で整理して示し
た図である。
【符号の説明】
1  深絞りカップ 2  温度を一定に保った液浴 3  重錘

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%において,C:0.03%以下
    , N:0.015%以下, Si:0.20〜0.6
    0%, Mn:0.50%以下, Cr:17.0〜1
    9.0%, Al:2.00〜4.00%, Ti:0
    .05〜0.20%を含有し,且つTi/(C+N) 
    ≦6の関係を満足するようにTi,CおよびN量が調整
    され,残部がFeおよび不可避的不純物からなる深絞り
    加工後の靭性に優れたAl含有フエライト系ステンレス
    鋼。
  2. 【請求項2】  重量%において,C:0.03%以下
    , N:0.015%以下, Si:0.20〜0.6
    0%, Mn:0.50%以下, Cr:17.0〜1
    9.0%, Al:2.00〜4.00%, Ti:0
    .05〜0.20%を含有し,且つTi/(C+N) 
    ≦6の関係を満足するようにTi,CおよびN量が調整
    され,残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を
    深絞り加工してなる燃焼部品。
JP15518091A 1991-05-31 1991-05-31 深絞り加工後の靭性に優れたAl含有フエライト系ステンレス鋼およびこれを用いた燃焼部品 Withdrawn JPH04354857A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06261961A (ja) * 1993-03-15 1994-09-20 Yamaha Corp ゴルフクラブヘッドの製造方法
WO2005100628A1 (en) * 2004-04-16 2005-10-27 Sandvik Intellectual Property Ab Ferritic stainless steel

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Effective date: 19980806