JPH05287456A - 耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼線材 - Google Patents

耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼線材

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JPH05287456A
JPH05287456A JP8911792A JP8911792A JPH05287456A JP H05287456 A JPH05287456 A JP H05287456A JP 8911792 A JP8911792 A JP 8911792A JP 8911792 A JP8911792 A JP 8911792A JP H05287456 A JPH05287456 A JP H05287456A
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JP
Japan
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rust resistance
stainless steel
wire
martensitic stainless
hardness
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Withdrawn
Application number
JP8911792A
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English (en)
Inventor
Koji Takano
光司 高野
Mizuo Sakakibara
瑞夫 榊原
Satoshi Araki
敏 荒木
Koichi Yoshimura
公一 吉村
Takashi Matsui
孝至 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ねじ込み性及び耐銹性に優れたド
リリングタッピンねじや、打ち抜き性及び耐銹性に優れ
た釘用の高強度マルテンサイト系ステンレス鋼線材を提
供する。 【構成】 重量%で、C:0.13〜0.20%、S
i:0.5%以下、Mn:2.0%以下、Ni:1.0
〜5.0%、Cr:12.0〜16.0%、Mo:1.
3〜3.5%、Al:0.005〜0.1%、N:0.
06%〜0.13%を含有し、かつ耐銹性指標ARIの
値が16〜21%、δ−フェライト量指標DIの値が0
%未満、マルテンサイト量指標MIの値が0%未満で、
残部が実質的にFe及び不可避的不純物からなることを
特徴とする耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステ
ンレス鋼線材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築・建材や車両等の耐
銹性を必要とする用途に使用されるマルテンサイト系ス
テンレス鋼線材に関わり、さらに詳しくは例えばねじ込
み性及び耐銹性に優れたドリリングタッピンねじや、打
ち抜き性及び耐銹性に優れた釘に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、感性・耐銹性の観点からステンレ
ス鋼製品が建築・建材や車両等に幅広く使用されるよう
になってきた。この種のステンレス鋼製品は主に構造物
の表面にスポット溶接やねじ止め加工及び打ち抜き加工
により張り付けられて使用されている。ねじ止め加工に
際し、従来は下穴加工された鉄鋼構造物とねじが挿入で
きるように穴開け(中穴)加工されたステンレス鋼製品
の両穴部を整合させ、ステンレス鋼ねじをその両方の穴
部を通して止めていた。又釘止め加工に際しては、従来
は厚さ3mm未満の鉄鋼構造物とステンレス鋼製品を重ね
てステンレス鋼釘で打ち抜いて止めていた。
【0003】近年、ねじ止め加工においては、作業効率
向上やコスト低減のため、下穴や中穴加工を実施せずに
ドリリングねじと呼ばれる特殊ねじを用いて、ステンレ
ス鋼表面から直接ねじ込み加工する工法が実施されるよ
うになってきた。即ち、ねじの先端がドリル状に刃先加
工され、ステンレス鋼板及び下部構造物をドリリングす
ると同時にねじ部でタッピングする工法が採られるよう
になってきた。又、釘止め加工においては、厚さ3mm以
上の鉄鋼構造物及びコンクリートとステンレス鋼製品を
打ち抜いて止める技術が求められるようになってきた。
【0004】このため、ねじ止め加工用材料に対し、ね
じの刃先部はビッカース硬さで500以上が、ねじ部で
は400以上が要求される。一方、釘止め加工用材料に
対し、釘の軸部はビッカース硬さで500以上が要求さ
れる。又、ねじ釘の頭部はステンレス鋼板の表面に露出
するためSUS304と同等の耐銹性と、ねじ込み・打
ち抜き時に損傷しないような高硬度が要求される。更に
ねじ及び釘用素材には刃先加工やねじ切り加工及びヘッ
ディング加工が容易であることが要求される。
【0005】しかし、現状では上記の必要特性全てを兼
備する材料は現出しておらず、ねじ止め加工は、SUS
305やSUSXM7系ステンレス鋼を冷間加工により
強化したねじの先端にドリル形状の工具鋼を接合したド
リリングタッピンねじが使用されている。しかし、この
工法は高価なため、一体物による開発が試みられてい
る。一体物の代表例としてSUS305やSUSXM7
等を冷間加工後窒化処理により硬化させた製品が提案さ
れているが、これら窒化処理表面の耐銹性はSUS30
4より劣るため目的を達成できない現状にある。又、釘
止め加工用としては高Mnオーステナイト系ステンレス
鋼の適用も試みられているが、釘軸部硬さが不足で3mm
より厚い鋼板では釘軸部で座屈が発生し打ち抜きできな
い現状にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は安価なドリリ
ングねじ及び釘を供給する耐銹性に優れた高強度マルテ
ンサイト系ステンレス鋼線材を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、マルテンサイ
ト系ステンレス鋼の成分を種々検討した結果、以下の知
見を得たことによる。重量%で、Crを12.0%〜1
6.0%、Moを1.3%〜3.5%含有し、かつ、下
記の(1),(2)式で表されるARIの値が16〜2
1(%)、DIの値が0(%)未満で、1000℃以上
の温度から空冷以上の冷却速度で焼入れた場合に、マル
テンサイト系ステンレス鋼で耐銹性がSUS304並に
なることを見出した。又、Niを1.0%以上、Cを
0.13%以上、Nを0.06%以上添加し、かつ、
(3)式で表されるマルテンサイト量指標であるMIの
値が0(%)未満の場合、焼入れ後のマルテンサイト硬
さがHv≧500になることを見出した。 ARI=Cr+2.4Mo …(1)式 DI =Cr+1.21Mo+0.48Si +2.48Al−(24.5C+18.4N +Ni+0.11Mn)−10.0 …(2)式 MI =Ni+30C+0.12Mn+18N−0.83(Cr +1.5Si+1.4Mo)−25.0 …(3)式
【0008】
【作用】以下に本発明の成分限定理由を述べる。Cはマ
ルテンサイト系ステンレス鋼のビッカース硬さ500以
上を確保するために0.13%以上添加する。しかし、
0.20%を超えて添加すると炭化物を析出させて耐銹
性を低下させるばかりか、MIの値が大きくなって残留
オーステナイト組織が存在して硬さを低下させることか
ら、上限を0.20%に限定した。
【0009】Siは脱酸のために必要な元素であるが、
0.5%を超えて添加すると冷間加工性を著しく低下さ
せることから、上限を0.5%に限定した。
【0010】Mnは脱酸のため及びオーステナイトの生
成のため添加するが、2.0%を超えて添加すると耐銹
性を低下させるばかりか、MIの値が大きくなって残留
オーステナイト組織が存在し、硬さを低下させることか
ら、上限を2.0%に限定した。
【0011】CrはMIの値を低下させて残留オーステ
ナイト組織を減少してマルテンサイト組織を有効に得る
ためと、(1)式のARIの値を大きくして耐銹性を付
与するために12.0%以上添加する。しかし、16.
0%を超えて添加すると(2)式のDIの値が過大とな
ってδ−フェライト組織が存在し、硬さ及び耐銹性を著
しく低下させるため上限を16.0%に限定した。
【0012】MoはARIの値を増大して耐銹性を付与
するためと靭性を改善するために1.3%以上添加す
る。しかし、3.5%を超えて添加するとその効果は飽
和するばかりか、DIの値が過大となってδ−フェライ
ト組織が存在し、硬さ及び耐銹性を著しく低下させるた
め上限を3.5%に限定した。
【0013】Niはマルテンサイト組織の靭性を高める
ために1.0%以上添加する。しかし、5.0%を超え
て添加してもその効果は飽和するし経済的でない。又、
(3)式のMIの値が増大して残留オーステナイト組織
が存在し硬さを低下させるため上限を5.0%に限定し
た。
【0014】Alは脱酸のために0.005%以上添加
する。しかし、0.1%を超えて添加すると粗大な酸化
物系介在物を生成し、冷間加工割れを生じたり工具寿命
を損なうため上限を0.1%に限定した。
【0015】Nは硬度を上昇させるためと、DIの値を
低下させてδ−フェライト組織を抑え耐銹性を付与する
ために0.06%以上添加する。しかし、0.13%を
超えて添加すると飽和して気泡やCr炭窒化物を生成し
て耐銹性を低下させるため上限を0.13%に限定し
た。
【0016】ARIの式は母材の耐銹性に対する各種元
素の影響を調査した結果得られたもので、耐銹性に対し
効果のある元素とその影響度を示すものである。耐銹性
に対しては、CrとMoが最も影響を与える。ARIは
母材の耐銹性向上のために16(%)以上にするが、2
1(%)を超えると製造性を悪くするため上限を21
(%)に限定した。
【0017】DIの式は母材中のδ−フェライト量に対
する各種元素の影響を調査した結果得られたもので、δ
−フェライト量に対し効果のある元素とその影響度を示
すものである。Cr,Mo,Si,Al,C,N,N
i,Mnが影響を与える。DIの値が0(%)を超える
とδ−フェライトが存在し、硬さを低下させるばかり
か、焼入れ時にδ−フェライト界面に炭窒化物を析出さ
せ、耐銹性を著しく低下させるため0(%)未満に限定
した。
【0018】MIの式は母材中のマルテンサイト組織量
に対する各種元素の影響を調査した結果得られたもの
で、マルテンサイト組織量に対し効果のある元素とその
影響度を示すものである。MIの値が0(%)を超える
と焼入れ組織中にオーステナイト組織が散在し、ビッカ
ース硬さで500以下になるため0(%)未満に限定し
た。
【0019】
【実施例】表1に本発明の実施例を、表2に比較例の実
施例を示す。これらの実施例は、通常のステンレス鋼線
の製造工程で、溶製、熱間線材圧延、軟化焼鈍、伸線加
工を施しステンレス鋼線とした。その後、鍛造、圧造に
よりドリリングタッピンねじ加工し、その後1100℃
焼入れ及び250℃焼戻し処理を施してマルテンサイト
組織とした。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】No.1〜No.12は本発明例である。No.
13〜No.23は比較例である。耐銹性評価試験はJI
SZ2371により線材圧延後の線材を平板に熱延、冷
間圧延、研磨後、100×50×1mmの板にて500時
間試験実施後評価した。発明例の耐銹性ランクはJIS
評点の9.5以上である。
【0025】硬さはJISZ2244によりねじの刃先
表面下0.1mmの位置を測定した。本発明例の刃先硬さ
はビッカース硬さ500以上である。ねじ込み性は1.
6mm板厚のSS400板をねじ込み試験及び、2.0mm
板厚のSUS304と4.0mm板厚のSS400の重合
わせ板をSUS304側からねじ込み試験し、損傷無く
ねじ込み可能か否かで判断した。両者共に損傷無くねじ
込み可能な場合はねじ込み性を○、1.6mm鉄板のみ可
能な場合はねじ込み性を△、両者共に不可な場合はねじ
込み性を×として評価した。本発明例のねじ込み性は○
である。
【0026】打ち抜き性は3.0mm板厚のSS400板
を打ち抜き試験し、座屈なしに打ち抜き可能か否かで判
断した。損傷無く打ち込み可能な場合は打ち抜き性を
○、不可な場合は打ち抜き性を×として評価した。本発
明例の打ち抜き性は○である。本発明例No.1〜No.4
と比較例No.13〜15は13.0Cr−2.0Mo−
0.15C−0.10Nを基本成分としてオーステナイ
ト生成元素であるNi量(%)及びMn量(%)を変化
させて硬さ、ねじ込み性、打ち抜き性及び耐銹性への影
響を調査したものである。比較例No.13はDIの値が
高くてδ−フェライト量(%)が多いため硬さ、ねじ込
み性、打ち抜き性及び耐銹性に劣っている。比較例No.
14はMIの値が0(%)以上でマルテンサイト組織を
得られないため硬さ、ねじ込み性、打ち抜き性に劣って
いる。比較例No.15はMn量が高いため耐銹性に劣っ
ている。
【0027】本発明例No.5〜No.8と比較例No.16
〜No.19は14.0Cr−2.5Ni−2.0Mo−
0.2Mnを基本成分としてC量(%)及びN量(%)
を変化させたものである。比較例No.16はC量(%)
が低いためねじ込み性、打ち抜き性に劣っている。比較
例No.17はC量(%)が高く耐銹性に劣るばかりか、
MIの値が0(%)以上でオーステナイト組織が存在し
て硬さ、ねじ込み性、打ち抜き性に劣っている。比較例
No.18はN量(%)が低いため硬さ、ねじ込み性、打
ち抜き性に劣っている。比較例No.19はN量(%)が
高いためオーステナイトの存在とCr炭窒化物の生成に
より、硬さ、ねじ込み性、打ち抜き性及び耐銹性に劣っ
ている。本発明例No.9〜No.12と比較例No.20〜
No.23は3.0Ni−0.2Mn−0.15C−0.
10Nを基本成分としてCr量(%)及びMo量(%)
を変化させたものである。比較例No.20,No.21は
ARIの値が低いため耐銹性に劣っている。比較例No.
22,No.23はDI及びMIの値が高くδ−フェライ
ト及びオーステナイト組織が存在するため硬さ、ねじ込
み性、打ち抜き性及び耐銹性に劣っている。以上の実施
例から分かるように本発明鋼の優位性が明らかである。
【0028】
【発明の効果】本発明によりねじ込み性及び耐銹性に優
れたドリリングタッピンねじや、打ち抜き性及び耐銹性
に優れた釘を提供することが可能で、産業上有効な効果
がもたらされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 公一 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 (72)発明者 松井 孝至 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.13%〜0.20%、 Si:0.5%以下、 Mn:2.0%以下、 Ni:1.0%〜5.0%、 Cr:12.0%〜16.0%、 Mo:1.3%〜3.5%、 Al:0.005%〜0.1%、 N :0.06%〜0.13% を含有し、かつ(1)式で表されるARIの値が16〜
    21(%)、(2)式で表されるDIの値が0(%)未
    満、(3)式で表されるMIの値が0(%)未満で、残
    部が実質的にFe及び不可避的不純物からなることを特
    徴とする耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステン
    レス鋼線材。 ARI=Cr+2.4Mo …(1)式 DI =Cr+1.21Mo+0.48Si +2.48Al−(24.5C+18.4N +Ni+0.11Mn)−10.0 …(2)式 MI =Ni+30C+0.12Mn+18N−0.83(Cr +1.5Si+1.4Mo)−25.0 …(3)式
JP8911792A 1992-04-09 1992-04-09 耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼線材 Withdrawn JPH05287456A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003095693A1 (fr) * 2002-05-08 2003-11-20 Nippon Steel Corporation Fil d'acier inoxydable tres solide aux bonnes qualites de tenacite a la ductilite et module de rigidite, et procede de production
CN103255343A (zh) * 2013-04-24 2013-08-21 宝钢不锈钢有限公司 一种具有优良性能的含锡马氏体不锈钢及其制造方法

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WO2003095693A1 (fr) * 2002-05-08 2003-11-20 Nippon Steel Corporation Fil d'acier inoxydable tres solide aux bonnes qualites de tenacite a la ductilite et module de rigidite, et procede de production
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Effective date: 19990706