JPH05117815A

JPH05117815A - 加工硬化性の小さいオーステナイトステンレス鋼

Info

Publication number: JPH05117815A
Application number: JP28256091A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hirahara; 一雄平原; Shigeji Ishiyama; 成志石山
Original assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1993-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】加工硬化性の小さいオーステナイトステンレス
鋼の提供。【構成】重量％で、Ｃ：0.05％以下、Si：3.00％以下、
Mn：5.00％以下、Cr：10.00 ％以上で 15.00％未満、N
i：9.00〜15.00 ％、Ｎ：0.05％以下、Cu：2.00〜6.00
％で、残部がFeと不可避不純物からなり下記式で表さ
れるＭｄ₃₀の値が10℃以下である加工硬化性の小さいオ
ーステナイトステンレス鋼。Ｍｄ₃₀ (℃) ＝497 −462(Ｃ＋Ｎ)−9.2 Si−8.1 Mn−1
3.7 Cr−20 (Ni＋Cu) −18.5Mo ・・・・・・・・・
・・・但し、式中の元素記号はその元素の含有量 (重量％) を
示す。【効果】Ni、Crの含有量が少なく安価でありながら、加
工硬化率（ｎ値）は0.4 以下と小さい。この鋼は中間焼
鈍なしで高度の冷間加工ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加工硬化性が小さ
く、高い加工率で冷間圧延、深絞り加工、冷間鍛造等の
加工ができるオーステナイトステンレス鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にオーステナイトステンレス鋼は冷
間加工によって加工誘起マルテンサイトが生成し硬化す
る。

【０００３】近年、複雑な形状の製品を冷間加工で製造
することが多くなっているが、このような場合、加工の
途中に中間焼鈍の工程を挟んで、軟化させながら加工を
繰り返して大きな加工度を得ることが必要になる。加工
硬化性が小さいステンレス鋼であれば、この中間焼鈍の
工程を省略して製品加工ができることになり、製造コス
トの低減に大きく寄与する。

【０００４】低加工硬化性のステンレス鋼については幾
つかの特許が出願されている (例えば特開平２−141556
号公報参照) 。しかし、それらの殆どはCr含有量が15〜
20％の鋼であり、高CrレベルでNi、CuあるいはMn量をコ
ントロールして低加工硬化性を得ている。

【０００５】低Crで加工硬化の小さいステンレス鋼とし
ては、SUS 385 があるが、これはCuを含有せず、15％以
上の高Niとすることでオーステナイトの安定化を図った
鋼種である。Niは高価な元素であるから、その含有量を
できるだけ少なくするのが望ましい。そこで、Niと同じ
くオーステナイト安定化元素であるCuやMnを利用するこ
とが考えられるが、Cr含有量が高い場合にはCuを多量添
加すると熱間加工性が著しく損なわれる。そのため、Cu
の添加量を抑えてNiを多く添加しなければならない。例
えば、前掲の特開平２−141556号公報に開示される鋼の
ようにCrが15％以上の場合には、同公報にも記載されて
いるとおりCuが４％を超えると熱間加工時に割れが発生
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的安価でありながら、加工硬化性が小さいという点にお
いては従来のステンレス鋼に優るオーステナイトステン
レス鋼を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記のステン
レス鋼を要旨とする。

【０００８】重量％で、Ｃ：0.05％以下、Si：3.00％以
下、Mn：5.00％以下、Cr：10.00 ％以上で 15.00％未
満、Ni：9.00〜15.00 ％、Ｎ：0.05％以下、Cu：2.00〜
6.00％で、残部がFeと不可避不純物からなり、下記式
で表されるＭｄ₃₀の値が10℃以下である加工硬化性の小
さいオーステナイトステンレス鋼。

【０００９】Ｍｄ₃₀ (℃) ＝497 −462(Ｃ＋Ｎ) −9.2 Si−8.1 Mn−13.7 Cr −20 (Ni＋Cu) −18.5Mo ・・・・・・・・・・・・但し、式中の元素記号はその元素の含有量 (重量％) を
示す。

【００１０】

【作用】本発明のステンレス鋼の大きな特徴の一つは、
Crの含有量を10％以上で15％未満という低いレベルにし
たことにある。このようにCrの含有量を低くすることに
よって、Cuの添加量を６％まで増しても熱間加工割れの
発生は見られなくなる。

【００１１】このようにCuの多量添加が可能となったた
め、Niの添加量を少なくすることができ、従って、本発
明のステンレス鋼は、従来のものに較べて安価な材料と
なる。

【００１２】Cr含有量を低くすることによりオーステナ
イトは不安定になるが、オーステナイト安定度（Ｍ
ｄ₃₀）を一定とした場合、Cr含有量が低くなるほど加工
硬化性は低下する。即ち、本発明のステンレス鋼は低加
工硬化性という点では、従来の同種のステンレス鋼と同
等もしくはそれ以上である。

【００１３】図１は、Ｍｄ₃₀値を約０℃に一定にして、
Cr含有量を11.0〜18.0の範囲で変化させた 1.0mm厚の焼
鈍鋼板を 0〜85％の範囲で冷間加工した場合の加工硬化
曲線である。図示のとおり、Cr含有量が低くなるほど加
工硬化性は低下している。

【００１４】以下、本発明のステンレス鋼の各成分の作
用効果とその含有量の限定理由を説明する。なお、本明
細書において成分含有量についての％は重量％を意味す
る。

【００１５】(1) ＣおよびＮ (窒素) 前述のとおり、オーステナイトステンレス鋼は冷間加工
によって加工誘起マルテンサイト（α′) を生成する。
Ｃ、Ｎの含有量が多くなるほどオーステナイトは安定に
なり、α′は生成しにくくなるが、オーステナイト相自
体が固溶強化され、また、生成するα′は硬質となる。
従って、本発明ではＣおよびＮはそれぞれ0.05％以下と
した。いずれもできるだけ少ない方がよい。

【００１６】前記の式から明らかなように、ＣとＮが
多いほどＭｄ₃₀は小さくなる。そこで、従来、Ｍｄ₃₀を
低くするためにＣ、Ｎを無闇に下げないようにしていた
のであるが、本発明鋼ではＭｄ₃₀はあまり小さくしなく
てもよいから、Ｃ、Ｎを技術的に可能な限り低く抑える
ことができる。これも本発明鋼の大きな利点である。

【００１７】(2) Si Siは脱酸剤として添加する。しかし、その含有量が過多
になると鋼が硬化し、かつ熱間加工性も損なわれるか
ら、含有量の上限値を3.00％とした。

【００１８】(3) Mn Mnはオーステナイト相を安定化させる安価な元素であ
る。本発明においても低加工硬化性を得るために利用す
るが、多量に含有させると溶製上の問題が生ずるので、
NiおよびCuの含有量を考慮して5.00％以下とした。

【００１９】(4) Cr Crはステンレス鋼としての耐食性を確保する上で最も有
効な元素であり、そのためには10.00 ％以上が必要であ
る。しかし、15.00 ％以上になると鋼の加工硬化性が大
きくなり、本発明の目的とする低加工硬化特性が得られ
ない。また、前記のようにCuの添加量も制限されて、い
きおい高価なNiを増量しなければならなくなる。従っ
て、Crは10.00 ％以上で、15.00 ％未満の含有量とし
た。

【００２０】(5) Ni Niはオーステナイト相を安定化し、加工硬化性を抑える
のに最も有効な元素である。これらの効果を得るには、
CuとMnの含有量を本発明で定める範囲にしてもNiは9.00
％以上必要である。含有量が多いほどその効果は大きく
なるが、Niは高価な元素であるから経済性を勘案して上
限を15.00 ％とした。

【００２１】(6) Cu CuはNiと同様の効果を示し、加工硬化率を低下させるに
有効な元素で、しかもNiより安価である。従って、Niを
節減するために2.00％以上を含有させる。前述のとお
り、本発明鋼は低Crであるから、熱間加工性低下の懸念
なしに比較的多量のCuを含有させることができる。しか
しCuが6.00％を超えると、本発明鋼のようにCrが低い鋼
であっても熱間加工性が劣化するので上限を6.00％とし
た。

【００２２】(7) Ｍｄ₃₀値準安定オーステナイト鋼はＭｓ点以上の温度でも塑性加
工によってマルテンサイト変態をおこす。加工によって
変態点を生じる上限温度をＭｄ値という。即ち、Ｍｄ値
はオーステナイトの安定度を示す指標である。そして、
引張りによって30％の歪を与えたとき、50％のマルテン
サイトが生じる温度をＭｄ₃₀といい、このＭｄ₃₀値は、
前記式で表される。このＭｄ₃₀値が高くなると加工硬
化率（ｎ値) も高くなる。なお、Ｍｄ₃₀を表す実験式は
いくつか提案されているが、本発明者の実験結果では G
radmanの式と言われるものが最も実際的である。式
は、その Gradmanの式に、CuがNiと同じように影響する
という本発明者の知見を加えて定めたものである。

【００２３】一般にｎ値がほぼ 0.4以下の材料を低加工
硬化材と称するので、本発明でもｎ値が 0.4以下である
ことを目標とする。従来の材料では、ｎ値を 0.4以下に
するにはＭｄ₃₀値を−30℃以下にする必要があった。し
かし、本発明鋼では、前記のように、Cr含有量を低くす
ることによってＭｄ₃₀値が10℃以下であれば 0.4以下の
ｎ値を確保することができる。

【００２４】従って、各成分の含有量を前記の範囲にし
た上で、式を満足するように各成分のバランスを調整
すれば、目的とする加工硬化性の小さいステンレス鋼が
得られる。

【００２５】本発明のステンレス鋼は前記成分の外、残
部がFeと不可避の不純物からなる。

【００２６】不純物の代表的なものはＰとＳである。Ｐ
は 0.045％を超えると耐食性や熱間加工性を劣化させる
ので、 0.045％以下に抑えるのがよい。また、Ｓが 0.0
30％を超えるとMnＳ系介在物が増加し、また耐食性の劣
化をもたらす上に熱間加工性を損なうおそれがある。従
って、Ｓは 0.030％以下とするのが望ましい。

【００２７】

【実施例】表１に示す組成の鋼を通常の方法で溶製し、
連続鋳造し、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍の工程を経て厚
さ 0.6mmの鋼板とした。この鋼板から、JIS 13B 号の引
張り試験片を切り出し、機械的性質および加工硬化率
（ｎ値）を測定した。その結果を表２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表１のNo.1〜No.7は本発明のステンレス鋼
である。No.8は JIS SUS 304に相当する従来鋼、No.9お
よび10はCr含有量の高い比較鋼である。表１にはこれら
の鋼のＭｄ₃₀値を併記してある。No.8の従来鋼はＭｄ₃₀
値が24.6と高く、従って、表２に示すようにｎ値（加工
硬化率）が 0.491と著しく高い。比較鋼のNo.9と10はＭ
ｄ₃₀値が極めて低く、従って、ｎ値も低いがCr含有量が
高くNiの比較的多いために非常に高価な材料になる。

【００３１】これに対して本発明鋼は、例えばNo.1、3
のようにＭｄ₃₀値がプラスであっても、ｎ値は十分に低
い。これは、Crを低くすることで鋼の加工硬化性を小さ
くしたからである。Ｍｄ₃₀値が高くてもよいということ
は、高価なNi、Crの含有量が少なくてもよいということ
であるから、本発明鋼は、安価でありながら従来のステ
ンレス鋼と同等もしくはそれに優る低加工硬化材である
と言える。

【００３２】図２は、表１に示した本発明鋼、比較鋼お
よび従来鋼の 1.0mm厚の焼鈍板を冷間圧延率０〜85％の
範囲で圧延したときの硬さを測定してプロットした加工
硬化曲線である。従来鋼はＭｄ₃₀値が高いために圧延率
が上がるとともに著しく硬化している。一方、本発明鋼
はCrが低いために、比較鋼よりもＭｄ₃₀値が高いにもか
かわらず、加工硬化性はそれと同等またはそれ以下であ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明鋼は、Ni、Crの含有量が低く安価
でありながらｎ値が 0.4以下と低加工硬化性のオーステ
ナイトステンレス鋼である。従って、本発明鋼は中間焼
鈍なしで高い加工率の冷間加工、例えば深絞り、鍛造、
圧延、が可能であり、工程簡素化による製造原価低減の
利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｍｄ₃₀値が約０℃の一定値でCr含有量が11.0〜
18.0の範囲のオーステナイトステンレス鋼焼鈍板を 0〜
85％の範囲で冷間加工した場合の加工硬化曲線である。

【図２】本発明鋼、比較鋼および従来鋼の焼鈍板を冷間
圧延率０〜85％の範囲で圧延したときの加工硬化曲線で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.05％以下、Si：3.00％以
下、Mn：5.00％以下、Cr：10.00 ％以上で 15.00％未
満、Ni：9.00〜15.00 ％、Ｎ：0.05％以下、Cu：2.00〜
6.00％で、残部がFeと不可避不純物からなり下記式で
表されるＭｄ₃₀の値が10℃以下である加工硬化性の小さ
いオーステナイトステンレス鋼。Ｍｄ₃₀ (℃) ＝497 −462(Ｃ＋Ｎ) −9.2 Si−8.1 Mn−13.7 Cr −20 (Ni＋Cu) −18.5Mo ・・・・・・・・・・・・但し、式中の元素記号はその元素の含有量 (重量％) を
示す。