JPH0686645B2

JPH0686645B2 - 熱間加工性に優れたニッケル節減型オーステナイト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH0686645B2
Application number: JP1135942A
Authority: JP
Inventors: 宏新井; 力関口; 良保石黒
Original assignee: Nippon Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH032357A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、機械的性質、耐食性等がSUS304と同等または
それ以上であり、しかも高価なNi含量を節減したオース
テナイト系ステンレス鋼に関する。

（従来技術とその問題点）オーステナイト系ステンレス鋼は、熱間加工性、冷間加
工性、耐食性等の点で需要が益々高まっており、特にSU
S304は最も汎用の鋼種である。しかし、これらオーステ
ナイト系ステンレス鋼は、高価なNiに基因する経済的不
利益を常に有するため、コスト的に不安定で、需要家の
要求に十分に応じられない欠点があった。

（発明の目的）本発明は、上記問題点を解決するもので、従来鋼種特に
SUS304と同等な性質を有し、しかも低Ni含量のオーステ
ナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼の合金組
成と加工性、耐食性との関係を種々研究した結果、Mn,C
u,Nの適当量の代替によってNiを減じうる範囲を見い出
し、本発明を完成したものである。

本発明の要旨は、重量％で、Ｃ≦0.08％、Si≦1.00％、
Mn 2.00〜4.80％、Ｐ≦0.040％、Ｓ≦0.030％、Ni 4.00
超〜5.00％、Cr 15.00〜20.00％、Cu 1.00〜3.50％、N
0.05〜0.20％、残部がFe及び不可避不純物からなること
を特徴とする熱間加工性に優れたニッケル節減型オース
テナイト系ステンレス鋼にある。

（作用）以下、本発明の特徴をその作用と共に具体的に説明す
る。先づ、本発明鋼で、必須成分を限定した理由は以下
のとおりである。

C:Cはオーステナイト生成元素であり、オーステナイト
組織の安定化の働きを有するが、他方その含有量の増加
は固溶強化による材料硬度上昇を来たし、また、その含
有量が0.08％超えると、結晶粒界に炭化物が析出し易く
なり、その結果耐食性や加工性の劣化を生ずる。従って
その含有量の上限を0.08％とした。

Si:Siは溶製時の脱酸剤の役割をすると同時に、耐食性
を増加する効果もある。しかしフェライト生成元素のた
めオーステナイト組織安定化に不利であり、また1.00％
を超えた過剰添加は、熱間加工性を害する他、シグマ相
生成傾向を助長し好ましくないので、その上限を1.00％
とした。

Mn:Mnはオーステナイト生成元素でありオーステナイト
組織安定化に有効であると共に、同じくオーステナイト
生成元素であるＮ固溶限を増加させる元素であり、これ
らの効果を有効に発揮させるためには2.00％以上含有さ
せる必要がある。しかし4.80％を超えると熱間加工性や
耐食性を劣化させるおそれがあるため、本鋼ではMn含有
量の上限を4.80％、下限を2.00％とした。

P:Pは0.040％を超えると耐食性や熱間加工性を劣化させ
るので、その上限を0.040％とした。

S:Sは0.030％を超えると介在物が増加し、また耐発誘性
の低下をもたらす他、熱間加工に際して割れ感受性を著
しく高めるので、その上限を0.030％とした。

Cr:Crはステンレス鋼の耐食性を高めるのに最も有効な
元素の１つでもあるが、そのためには少なくとも13.00
％以上の添加が必要であり、実用上好ましくは15.00％
以上が望まれる。しかし、20.00％を超えるとフェライ
ト生成や熱間加工性低下をもたらし好ましくない。従っ
てCrの上限を20.00％、下限を15.00％とした。

Ni:Niはオーステナイト生成元素の代表的元素であり、
オーステナイト組織の安定化、また良好な熱間加工性や
冷間成形性を得るために必須の元素である。これらの良
好な各性質を有効に得るためには、本鋼のような比較的
Mn含有量の多い材料でも、少なくとも4.00％以上の添加
が必要である。しかしこの元素は高価であるため、5.00
％以上の添加は経済性を損なうことになる。従ってNi添
加量の上限を5.00％、下限を4.00超％とした。

Cu:Cuはオーステナイト生成元素として作用し、また材
料の軟質化に効果があるためオーステナイト系ステンレ
ス鋼の冷間加工性にとって重要な役割をする元素であ
り、Niとの代替が可能である。このような効果を有効に
発揮させるためには少なくともは1.00％以上の添加が必
要であるが、3.50％を超えた過剰添加は赤熱脆性をひき
おこし、熱間加工性を悪くする。従ってCu添加量の上限
を3.50％、下限を1.00％とした。

N:NはＣと同様オーステナイト生成元素であり、オース
テナイト組織安定化の働きをし、フェライトの生成を抑
制するが、その効果を十分発揮するためには少なくとも
0.05％以上の添加が必要である。一方、この元素は固溶
強化能が大きいので0.20％を超えた過剰添加は著しい材
料硬化をもたらし好ましくない。従ってＮ添加量の上限
を0.20％、下限を0.05％とした。

１）更に、熱間加工性改善については、直接的にはMn、
Cu、Niの３元素が相互に関連する。（Ｎに関しては、0.
05〜0.20％の添加は熱間加工性改善と直接関係なく、オ
ーステナイト安定化のためであるが、過剰添加は材料硬
化やブローホール発生等をもたらし好ましくない。そこ
で、このＮ固溶量増加のため、2.00〜4.80％のMn添加が
必要となりこのMnに対して下記３）のような熱間加工性
に関するMn、Cu関係が生ずる。）２）まず、Ni、Cuに関して、4.00超〜5.00％Niを含むス
テンレス鋼においては、オーステナイト生成元素である
Cuはなるべく大量に添加したいが、3.50％を越えた過剰
添加の場合、低融点のCu相が粒界に析出し赤熱脆性を生
ずる結果、熱間加工性が劣化し圧延割れを生ずるように
なる。

３）次に、Mn、Cuに関して、この場合も、Mnはオーステ
ナイト生成元素であり、また、Ｎ固溶量増加元素なの
で、なるべく多量に含有させたいが、1.00〜3.50％Cuま
たはそれ以上を含有するステンレス鋼では、4.80％を越
えた過剰添加は、熱間加工性に有害な低融点のMn−Cu相
を析出して、圧延割れを生ずるようになる。

本発明は、これらCu相やMn−Cu相の析出に基づく脆性を
抑えて熱間加工性を向上させた。以上の理由から、本発
明では、Mn:2.00〜4.80、Ni:4.00超〜5.00、Cu:1.00〜
3.50、N:0.05〜0.20（％）と規定した。

なお、従来公知の特開昭61−124556における熱間加工性
改善は、Ca添加によってなされているもので、本発明鋼
とは本質的に異なる種類のものである。また、特開昭53
−106620では、Ni＜4.0％と低く、この場合Cu≦3.5％で
は低融点Cu相を析出し、赤熱脆性を生ずるものと考えら
れ、また、熱間加工性改善メカニズムも明記されてな
い。従って、熱間加工性対策は本発明のものと異なるも
ので、本質的に別種と考えられる。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例）表１に示す本発明鋼（No.1〜No.5）及び比較鋼（No.6〜
No.11）の各供試材を用意した。No.7、８は3.50％を超
えるCuの過剰添加材、No.6、８、９は4.80％を超えるMn
の過剰添加材である。No.10はSUS301、No.11はSUS304で
あり、確性比較用試料である。これら供試材は、何れも
高周波溶解による5kg鋼塊を熱間圧延により板厚2mmと
し、これを1050℃で焼鈍後、最高70％まで冷間圧延した
ものを加工硬化性試験に供した。また、冷間圧延により
板厚0.8mmとしたものを1050℃で焼鈍し、これを各種確
性試験に供した。結果は以下のとおりであった。

熱間加工性各試料鋼塊を1200℃に所定時間加熱後、試験用の4High
圧延機により、熱間圧延により2mmとした、結果を表２
に示す。本発明鋼試料No.1〜５および比較鋼No10、11は
良好な圧延結果を示したが、比較鋼No.6〜９は割れを生
じた。この割れを生じたものの内、No.7、８は過剰Cu添
加に基ずく赤熱脆性によるもの、またNo.6、８、９は過
剰Mn含有に基ずく延性低下によるものである。

機械的性質（添付図面、表３）本発明鋼の代表例として試料No.5およびNo.3について示
す。その試験結果はSUS304とほぼ同等の機械的性質、加
工硬化性を示した。

耐食性、時期割れ感受性（表３）試料No.5およびNo.3について行ない、SUS304とほぼ同等
の耐食性と時期割れ感受性を示した。

（発明の効果）本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、SUS304に比
し、Ni量を３％以上節減したにもかかわらず、SUS304と
同等またはそれ以上の十分な機械的性質と耐食性をも
ち、需要の大巾な拡大が期待できる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、実施例における供試材の加工硬化曲線であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石黒良保神奈川県相模原市大山町１番30号日本金属工業株式会社相模原製造所内 (56)参考文献特開昭61−124556（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−35668（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−106620（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ≦0.08％、Si≦1.00％、Mn
2.00〜4.80％、Ｐ≦0.040％、Ｓ≦0.030％、Ni 4.00超
〜5.00％、Cr 15.00〜20.00％、Cu 1.00〜3.50％、N 0.
05〜0.20％、残部がFe及び不可避不純物からなることを
特徴とする熱間加工性に優れたニッケル節減型オーステ
ナイト系ステンレス鋼。