JPH0587584B2

JPH0587584B2 -

Info

Publication number: JPH0587584B2
Application number: JP30966688A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakatsuka; Jun Araki; Wataru Murata; Hidehiko Sumitomo
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 1993-12-17
Also published as: JPH02156046A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、通信機器、音響製品、コンピユータ
ー関連機器、精密機器、自動車等の各種産業機械
の部品等および構造用材料等に好適な、引張強さ
が200Kgｆ／mm²を越える超高強度ステンレス鋼お
よびその製造方法に関するものである。〔従来の技術〕上述のような超高強度が要求される部品として
は、音声記憶装置（以下VTRと呼ぶ）に用いら
れるマイクロモーターシヤフト等のマイクロシヤ
フト、板ばねや線ばね等の各種ばねがある。ま
た、通信機器、音響製品、コンピユーター関連機
器、精密電子機器および自動車等に用いられる各
種ばねやプーリー、チエーン、シヤフト等も高強
度であることが要求される。さらに、構造用とし
てロープやボルト、ナツト等も高強度鋼の必要性
が高まつている。これらの部品は、耐銹性も要求
されており、この点からステンレス鋼が材料とし
て使用される場合が多い。一般的には、冷間加工
にて加工誘起マルテンサイトを生成し、高強度を
得るSUS301，SUS304等の準安定オーステナイ
ト系ステンレス鋼が使用されている。しかし上述のステンレス鋼を高強度化するため
に冷間加工を施しても、引張強さは最高200Kg
ｆ／mm²程度しか得られない。〔発明が解決しようとする課題〕ステンレス鋼を高強度化するには、Ｃ，Ｎを多
量に添加し固溶硬化を利用する方法があるが、こ
の方法では結晶粒界等に炭窒化物が生成し耐銹性
を劣化させる。冷間加工による加工誘起マルテン
サイトを生成させ高強度化する方法もあるが、こ
の方法では引張強さ200Kgｆ／mm²程度が上限であ
る。さらに、Al等を添加し析出硬化を利用する
方法も考えられるが、高合金化し熱間加工性が劣
化する場合がある。ステンレス鋼を高強度化する方法として、特公
昭62−33288号公報が知られているが、熱間加工
性および耐銹性を考慮した検討はなされていな
い。本発明は、従来のかかる熱間加工性および耐銹
性の問題を解決して、工業的にトラブルなく製造
し得る引張強さ200Kgｆ／mm²超の高強度ステンレ
ス鋼およびその製造方法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および作用〕本発明者らは、この目的のためにMn−Ni−Cr
系のステンレス鋼の組成を種々検討し、これを達
成した。本発明の要旨は、つぎのとおりである。 (1) 重量％にて、Ｃ：0.10〜0.30％、Si：0.1〜２
％、Mn：５〜12％、Ｓ≦0.006％、Ni≦４％、
Cr：15〜22％、Mo：0.10〜３％、Ｏ≦0.01％、
Ｎ：0.1〜0.4％、Ca：0.0001〜0.01％、残部Fe
および不可避的不純物からなり、かつ下記の式
で示されるMd₃₀が−120以上およびPVが０以
下の範囲の組成からなる高強度ステンレス鋼。 Md₃₀＝413−462（Ｃ％＋Ｎ％）−9.2Si％−8.1Mn
％−9.5Ni％−13.7Cr％−18.5Mo％ …(1) PV＝Ｓ（ppm）＋０（ppm）−0.8Ca（ppm）−30 …(2) (2) 重量％にて、Ｃ：0.10〜0.30％、Si：0.1〜２
％、Mn：５〜12％、Ｓ≦0.006％、Ni≦４％、
Cr：15〜22％、Mo：0.10〜３％、Ｏ≦0.01％、
Ｎ：0.1〜0.4％、Ca：0.0001〜0.01％、残部Fe
および不可避的不純物からなり、かつ下記の式
で示されるMd₃₀が−120以上およびPVが０以
下の範囲の組成からなる鋼の熱間加工材もしく
は冷間加工材を、1000℃以上かつ1200℃以下の
温度で焼鈍し、５℃／sec.以上の冷却速度で冷
却し、ついで冷間加工することを特徴とする高
強度ステンレス鋼の製造方法。。 Md₃₀＝413−462（Ｃ％＋Ｎ％）−9.2Si％−8.1Mn
％−9.5Ni％−13.7Cr％−18.5Mo％ …(1) PV＝Sppm）＋０（ppm）−0.8Ca（ppm）−30…(2) (3) 重量％にて、Ｃ：0.10〜0.30％、Si：0.1〜２
％、Mn：５〜12％、Ｓ≦0.006％、Ni≦４％、
Cr：15〜22％、Mo：0.10〜３％、Ｏ≦0.01％、
Ｎ：0.1〜0.4％、Ca：0.0001〜0.01％、残部Fe
および不可避的不純物からなり、かつ下記の式
で示されるMd₃₀が−120以上およびPVが０以
下の範囲の組成からなる鋼の熱間加工材もしは
冷間加工材を、1000℃以上かつ1200℃以下の温
度で焼鈍し、５℃／sec.以上の冷却速度で冷却
し、ついで冷間加工し、さらに300℃以上かつ
700℃以下の温度で時効処理を施すことを特徴
とする高強度ステンレス鋼の製造方法。 Md₃₀＝413−462（Ｃ％＋Ｎ％）−9.2Si％−8.1Mn
％−9.5Ni％−13.7Cr％−18.5Mo％ …(1) PV＝Ｓ（ppm）＋０（ppm）−0.8Ca（ppm）−30 …(2) 本発明の対象材は、熱間加工を行つた材料ある
いはさらに冷間加工を行つた材料で形状は板（ス
トリツプおよびシート）、線、管等いずれでもよ
い。以下、本発明の構成要件の限定理由について説
明する。本発明鋼の成分限定理由はつぎのとおり
である。Ｃは、鋼に固溶して高強度化に寄与する元素で
ある。これらの効果は0.10％未満では充分でな
く、また0.30％を越えるとオーステナイト粒界に
炭化物が析出し、耐銹性を劣化させる。従つて、
Ｃを0.10〜0.30％とした。 Siは、加工硬化性および時効硬化性を向上させ
る元素であるが、0.1％未満では充分でなく、ま
た、２％を越えるとδ−Fe相が増大し熱間加工
性を低下させる。従つて、Siを0.1〜２％とした。 Mnは、加工硬化性を増大させる作用があり、
この効果は５％未満では充分でなく、また12％を
越えるとオーステナイトが安定化し加工によるマ
ルテンサイトの生成が充分でなく、強度を確保で
きない。従つて、Mnを５〜12％とした。Ｓは0.006％を越えると熱間加工性を阻害する。
従つて、Ｓを0.006％以下とした。 Niは、熱間加工性および冷間加工性を向上さ
せる元素であるが、４％を越えるとマルテンサイ
トの生成が充分でなく強度の低下を招く。従つ
て、Niを４％以下とした。 Crは、耐銹性の点から15％未満で充分でなく、
また22％を越えるとδ−Fe相が増大し熱間加工
性を低下させる。従つて、Crを15〜22％とした。 Moは、炭窒化物の析出の抑制を図り耐銹性を
向上させ、さらに時効硬化性を向上させる元素で
あるが、その効果は0.10％未満では充分でなく、
３％を越えるとδ−Fe相が増大し熱間加工性を
低下させる。従つて、Moを0.10〜３％とした。Ｏは、0.01％を越えると熱間加工性を阻害す
る。従つて、Ｏを0.01％以下とした。Ｎは、Ｃと同様に固溶硬化に寄与する元素であ
る。この効果は0.1％未満では充分でなく、0.4％
を越えると、オーステナイトが安定化しマルテン
サイトが充分に生成せず高強度が得られない。従
つて、Ｎを0.1〜0.4％とした。 Caは、熱間加工性を向上させる元素であり、
その効果は0.0001％未満では充分でなく、また
0.01％を越えて添加してもその効果が飽和すると
共にコスト上昇を招き好ましくない。従つて、
Caを0.0001〜0.01％とした。 Md₃₀は、オーステナイト安定度を示す指標で
あり−120未満では冷間加工により充分マルテン
サイトが生成せず、高強度を得られない。従つ
て、Md₃₀を−120以上とした。 PVは熱間加工性を示す指標であり、０を越え
ると熱間加工時に延性が低下し、熱間加工割れ等
の問題が生じる。従つて、PVを０以下とした。請求項２の製造条件の限定理由はつぎのとおり
である。焼鈍温度は1000℃未満では充分再結晶せず、ま
た炭窒化物の固溶が不充分で固溶硬化が小さくな
る。さらに、炭窒化物生成により、耐銹性が劣化
する場合がある。また、1200℃を越えると結晶粒
が粗大化し強度が低下する場合がある。従つて、
焼鈍温度を1000℃以上かつ1200℃以下とした。さらに、本発明に係わる如き高Ｃ，Ｎステンレ
ス鋼は、冷却速度が遅いと炭窒化物を生成し耐銹
性を劣化させるおそれがある。本発明において
は、上記成分の材料を上記条件で焼鈍した後の冷
却速度を５℃／sec.未満で行うと、良好な耐銹性
が得られない場合がある。従つて、焼鈍後の冷却
速度を５℃／sec.以上とした。冷間加工は、高強度を得るために行い、加工度
を50％以上とするのが好ましい。請求項３は、冷間加工後さらに時効処理を施し
て、より高強度とする。時効処理条件の限定理由
はつぎのとおりである。 Moを添加することにより時効硬化特性は向上
するが、時効処理温度は300℃未満では充分強度
が得られず、700℃を越えると過時効を招き強度
が低下する。従つて、時効処理温度を300℃以上
かつ700℃以下とした。〔実施例〕第１表に示す成分のステンレス鋼を熱間加工し
たときの熱間加工性を第２表に示す。〇は熱間加
工時の割れが認められなかつたもの、×は割れが
認められたものである。本発明鋼のＡ〜Ｆ鋼は、
いずれも熱間加工性が優れている。つぎに、第１表のステンレス鋼を熱間加工し、
さらに冷間加工した後、各種条件で焼鈍し冷却し
冷間加工した状態での強度および耐銹性と、さら
に時効処理した状態での強度および耐銹性を第２
表に示す。耐銹性の〇は15％および５％食塩水に
100時間浸漬して発銹しなかつたもの、△は15％
は発銹したが５％では発銹しなかつたもの、×は
15％でも５％でも発銹したものである。第２表中のNo.１〜No.11が本発明例、No.12〜No.15
が比較例である。No.８およびNo.９は請求項１のみ
に対応し成分は本発明条件を満足しているが、焼
鈍後の冷却速度が請求項２および３の条件をはず
れるので、耐銹性がやゝ劣るが、用途によつては
充分使用に耐え得る。またNo.１〜No.７およびNo.10
〜No.11において、時効処理を行つた請求項３に対
応するものは、冷間加工状態の請求項２に対応す
るものよりも強度が向上している。しかし、両者
共に引張強ささ200Kgｆ／mm²を越える高強度が得
られている。

【表】

〔発明の効果〕

本発明により、耐銹性に優れた高強度ステンレ
ス鋼が、熱間加工性の問題なく製造でき、ばね
材、ロープ材等の高強度および耐銹性を必要とす
る材料として優れた効果を発揮する。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％にて、Ｃ：0.10〜0.30％、Si：0.1〜２
％、Mn：５〜12％、Ｓ≦0.006％、Ni≦４％、
Cr：15〜22％、Mo：0.10〜３％、Ｏ≦0.01％、
Ｎ：0.1〜0.4％、Ca：0.0001〜0.01％、残部Feお
よび不可避的不純物からなり、かつ下記の式で示
されるMd₃₀が−120以上およびPVが０以下の範
囲の組成からなる高強度ステンレス鋼。 Md₃₀＝413−462（Ｃ％＋Ｎ％）−9.2Si％−8.1Mn
％−9.5Ni％−13.7Cr％−18.5Mo％ …(1) PV＝Ｓ（ppm）＋０（ppm）−0.8Ca（ppm）−30 …(2) ２重量％にて、Ｃ：0.10〜0.30％、Si：0.1〜２
％、Mn：５〜12％、Ｓ≦0.006％、Ni≦４％、
Cr：15〜22％、Mo：0.10〜３％、Ｏ≦0.01％、
Ｎ：0.1〜0.4％、Ca：0.0001〜0.01％、残部Feお
よび不可避的不純物からなり、かつ下記の式で示
されるMd₃₀が−120以上およびPVが０以下の範
囲の組成からなる鋼の熱間加工材もしくは冷間加
工材を、1000℃以上かつ1200℃以下の温度で焼鈍
し、５℃／sec.以上の冷却速度で冷却し、ついで
冷間加工することを特徴とする高強度ステンレス
鋼の製造方法。 Md₃₀＝413−462（Ｃ％＋Ｎ％）−9.2Si％−8.1Mn
％−9.5Ni％−13.7Cr％−18.5Mo％ …(1) PV＝Ｓ（ppm）＋０（ppm）−0.8Ca（ppm）−30 …(2) ３重量％にて、Ｃ：0.10〜0.30％、Si：0.1〜２
％、Mn：５〜12％、Ｓ≦0.006％、Ni≦４％、
Cr：15〜22％、Mo：0.10〜３％、Ｏ≦0.01％、
Ｎ：0.1〜0.4％、Ca：0.0001〜0.01％、残部Feお
よび不可避的不純物からなり、かつ下記の式で示
されるMd₃₀が−120以上およびPVが０以下の範
囲の組成からなる鋼の熱間加工材もしくは冷間加
工材を、1000℃以上かつ1200℃以下の温度で焼鈍
し、５℃／sec.以上の冷却速度で冷却し、ついで
冷間加工し、さらに300℃以上かつ700℃以下の温
度で時効処理を施すことを特徴とする高強度ステ
ンレス鋼の製造方法。 Md₃₀＝413−462（Ｃ％＋Ｎ％）−9.2Si％−8.1Mn
％−9.5Ni％−13.7Cr％−18.5Mo％ …(1) PV＝Ｓ（ppm）＋０（ppm）−0.8Ca（ppm）−30 …(2)