JPH0717949B2 - 局部変形能に優れた高Ｍｎ非磁性鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、穴拡げ加工、深絞り加工や、厳しい曲げ加工
が施される非磁性構造部材に好適な局部変形能に優れた
高Mn非磁性鋼の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 各種発電機や、変圧器、ガスしゃ断器などの重電機器用
非磁性構造材料として、SUS304に代表されるオーステナ
イト系ステンレス鋼が多く使用されてきたが、この鋼
は、穴拡げ加工、深絞り加工などの厳しい冷間加工が施
されると、加工誘起のαマルテンサイトが生成して透磁
率を劣化させるという欠点が有る。従って、これらの加
工においては、加工誘起αマルテンサイトの発生を防止
するため、温間加工や熱間加工が行われたり、あるいは
冷間加工後に溶体化熱処理を施して、組織をオーステナ
イト単相にして磁気特性を向上させるなどの方法が採ら
れているが、これらの方法では工期の延長や製造コスト
の上昇等を招く等の問題があった。

一方、高Mn非磁性鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に
比べ、高強度で磁気特性にも優れ、かつ低廉であること
から、最近では、オーステナイト系ステンレス鋼に代わ
りその使用量が年々増大してきている。

しかしながら高Mn非磁性鋼は、強度が高いこと、さらに
は、加工硬化性が大きいために、前記した穴拡げ加工や
深絞り加工が施されると、加工割れが発生し易いのが難
点であって、その改善が強く望まれていた。

以上説明した現状の問題点に鑑みて、本発明は高Mn非磁
性鋼が有する基本的特性を損なうことなく、苛酷な冷間
加工が施されても割れの発生や、磁気特性の劣化のない
高Mn非磁性鋼を製造し得る方法を提供することを目的と
するものである。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明は上記目的を達成せしめるために、高Mn
非磁性鋼の化学成分、非金属介在物量及び熱間圧延時の
仕上温度の影響について鋭意研究を重ね、実験を繰り返
した結果、ここに発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明に係る局部変形能に優れた高Mn非磁性
鋼の製造方法は、C:0.15〜0.70％、Si:0.10〜3.00％、M
n:12〜30％を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からな
る鋼塊又は鋼片を1050〜1250℃に加熱して熱間圧延を行
い高Mn非磁性鋼を製造するに際し、鋼塊又は鋼片に関し
ＣとMnの含有量は60×［Ｃ％］＋［Mn％］≧36％、非金
属介在物量は清浄度0.03％以下をいずれも満足させると
ともに、熱間圧延のときの仕上温度を900℃以上に定め
ることを特徴とする。

本発明はさらに、鋼塊又は鋼片が、さらにNi:0.05〜3.0
0％、Cr:0.05〜8.00％、Mo:0.05〜3.00％のうちの少な
くとも１種を含有している化学成分であることが好まし
い態様である。

（作用） 本発明に係る非磁性鋼を製造する場合、成分中のＣはオ
ーステナイトの安定化と強度の向上に有効な元素である
が、0.15％未満ではオーステナイトの安定化や強度確保
のため、Mn、Ni、Cr、Moなどの元素を多量に添加する必
要があり、経済性を損なうことになる。一方、0.70％を
越えて含有すると熱間加工性、機械加工性が劣化する。
以上の点が実験結果から明らかであるのでＣの含有量は
0.15〜0.70％の範囲とするのが好ましい。

次にSiは、鋼溶製時の脱酸作用を有し、かつ、強度の向
上に有効であることが判っているので、0.10％以上を添
加する。しかし、3.00％を越えて添加すると熱間加工性
を損なうことも明らかであることから、Si含有量は0.10
〜3.00％の範囲が好ましい。

またMnは、本発明方法においてＣと共に重要なオーステ
ナイト形成元素であり、非磁性を安定化させるために12
％以上の添加が必要である。しかしながら、30％を越え
て含有すると熱間加工性が著しく劣化することが明らか
であり、従ってMn含有量は12〜30％の範囲が適正であ
る。

しかして本発明においては、基本的にはＣとMnでオース
テナイトを安定化し、非磁性を確保しているが、Ｃ、Mn
ともに前述した規定の成分範囲の下限近傍になるとオー
ステナイトが不安定になる。これを防ぐ手段としていず
れか一方の含有量が少ないと他方を多くすることによっ
て解決をはかった点に本発明の特徴の一つが存するもの
であり、Ｃ、Mnの含有量には、60×Ｃ％＋Mn≧36％を満
足する量とする必要性があることを見出した。

次いで清浄度の条件を限定した理由を説明すると、第１
図を参照するに、これは0.25C−0.30Si−24.8Mnの鋼を
ベースにして鋼中の非金属介在物の清浄度を変化させ、
切欠伸びに及ぼす影響を示したものであって、この場
合、清浄度ｄ（％）はJISG0555により測定した。そして
局部変形能を切欠引張試験における切欠伸びで評価して
いる。

図から明らかなように、清浄度が高くなるにつれて切欠
伸びは向上し、特に清浄度が0.03％以下になると急激に
上昇する結果を示している。従って非金属介在物の清浄
度は0.03％以下に限定する。

ここでこの清浄度を達成するためには、鋼中元素のう
ち、特にＳ、Ｏ含有量を極力低く抑える必要があり、Ｓ
＋Ｏの総量で0.0060％以下にすることが望ましい。

一方、本発明方法に関して上述したような成分の鋼塊又
は鋼片を熱間圧延するに当たって、その均熱及び加熱温
度について十分注意を払う必要があることは既に知られ
ている。

すなわち、第２図は90キロ高周波炉で溶製した0.24C−
0.35Si−25.5Mnの化学成分を有する鋼を用いて高温高速
引張（グリーブル）試験を行った結果を示すものである
が、同図から明らかな如く、加熱温度が1250℃を越える
と絞り値が著しく低下し熱間割れが発生しやすくなる。
他方、加熱温度が1050℃未満では、鋼片内部に析出して
いる炭窒化物の固溶が十分でなく、製品での靱性劣化を
招くことになる上、本発明が要件とする仕上温度を確保
することが難しくなる。従って、加熱温度は1050〜1250
℃の範囲が好ましく、この条件については既に知られて
いる。

この温度条件下での熱間圧延時における仕上温度が切欠
伸びに及ぼす影響について調べてみたところ第３図の如
き結果が得られた。第３図は90キロ高周波炉で溶製した
0.24C−0.32Si−25.3Mnの化学成分を有する鋼を用いて
切欠引張試験を行った結果を示しており、図から明らか
なように圧延仕上温度が低くなるにつれて切欠伸びが低
下しており、特に圧延仕上温度が900℃未満では急激に
切欠伸びが低下している。従って、本発明においては熱
間圧延時の仕上温度を900℃以上と特定した。

ところで本発明に係る高Mn非磁性鋼において、成分であ
るNi、Cr、Moはオーステナイトの安定化の点で好ましい
ものであって、Niは靱性の向上にも有効である点から必
要に応じて添加されるが、0.05％未満の添加ではこの効
果は少なく、また、3.00％を越えると経済性を損なうた
めに、Ni含有量は0.05〜3.00％の範囲とすることが好ま
しい。

Crはオーステナイトの安定化のほか、高強度化にも有効
な成分であり必要に応じて添加される。

しかし、0.05％未満の添加にはこの効果は少なく、ま
た、8.00％を越えるとδフェライメが生成し易くなり靱
性と磁気特性を劣化させることになる。従って、Cr含有
量は0.05〜8.00％の範囲とすることが望ましい。

一方、Moは、Cr同様オーステナイトの安定化、高強度化
に有効であるが、0.05％未満の添加ではこの効果は少な
く、また、3.00％を越えると経済性に問題があり、従っ
て、Mo含有量は0.05〜3.00％の範囲が好ましい。

上記本発明の方法で製造した高Mn非磁性鋼は、切欠感受
性が低く、換言するなれば局部変形能に優れていると言
えるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を示すが、勿論、本発明はそれ等
実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載の要件を満足する限り、他の変形例も本発明に包含さ
れることは言うまでもない。

第１表に示した化学成分を有する複数の高Mn非磁性鋼を
90キロ高周波炉で溶製し、得られた各鋼塊を、同じく第
１表右側欄に示す如き製造条件で板厚6mmの鋼板に熱間
圧延するとともに、清浄度の測定を行った。さらに、そ
れ等の鋼板について、引張試験（1/2サブサイズ試験片
の2mmVシャルピ衝撃試験）、透磁率測定、切欠引張試
験、切欠曲げ試験をそれぞれ実施した。それ等の結果は
第２表に示す通りであった。

鋼番Ａにおける比較方法で製造した鋼A4は、熱間圧延時
の仕上温度が低く、本発明方法の条件から外れていると
ころから、本発明方法に係る鋼A1、A2、A3に比較して切
欠伸びが低く、また切欠曲げ試験においても割れが発生
している。

鋼番Ｂにおける比較方法で製造した鋼B1、B2は、熱間圧
延時の仕上温度が900℃以上あるものの、清浄度が0.070
％と悪いために、切欠伸びが低く、また、切欠曲げ試験
においても割れが発生している。

一方、鋼番Ｃにおける比較方法で製造した鋼C3は、熱間
圧延時の仕上温度が低く、本発明方法の条件から外れて
いることによって、本発明方法に係る鋼C1、C2に比べて
切欠伸びが低く、また、切欠曲げ試験においても割れが
発生している。

次に、鋼番Ｄにおいて比較方法に係る鋼D1は、清浄度、
圧延仕上温度ともに本発明方法の範囲内 であるが、化学成分において60×Ｃ％＋Mn％の値が31.1
％と低くて、本発明方法の条件から外れているために透
磁率が悪く、非磁性鋼としては使用できない結果が出て
いる。

また、鋼番Ｅにおいて比較方法に係る鋼E2は、熱間圧延
時の仕上温度が低く、本発明方法の条件から外れている
ため、本発明方法に係る鋼E1に比べて切欠伸びが低く、
また、切欠曲げ試験においても割れが発生している。

以上の実施例から明らかなように、本発明方法の実施に
より得られた高Mn非磁性鋼は、1.002以下の優れた透磁
率を示すとともに、切欠伸びも15％以上を有し、かつ切
欠曲げ試験においても割れの発生は認められなくて、良
好な品質を備えていることが明示されている。

（発明の効果） 以上の説明によって明らかなように、本発明方法によれ
ば高Mn非磁性鋼が有する基本的特性を損なうことなく、
局部変形能が著しく改善された高Mn非磁性鋼を得ること
ができるという優れた効果を有するものである。

従って本発明方法は、穴拡げ加工、深絞り加工や、苛酷
な曲げ加工が施される非磁性構造部材の製造方法として
好適であり、しかも、製造時におけるエネルギー消費量
を最小限に抑えて経済性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

各図は高Mn非磁性鋼の特性を示す図であって、第１図は
切欠伸びに及ぼす非金属介在物の清浄度の影響を示す
図、第２図は高温高速引張試験による引張温度と絞りの
関係を示す図、第３図は切欠伸びに及ぼす熱間圧延時の
仕上温度の影響を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 1/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】C:0.15〜0.70、Si:0.10〜3.00％、Mn:12〜
   30％を含有し、残部が鉄及び不可避不純物からなる鋼塊
   又は鋼片を、1050〜1250℃に加熱して熱間圧延を行い高
   Mn非磁性鋼を製造するに際し、鋼塊又は鋼片に関しＣと
   Mnの含有量は60×［Ｃ％］＋［Mn％］≧36％、非金属介
   在物量は清浄度0.03％以下をいずれも満足させるととも
   に、熱間圧延のときの仕上温度を900℃以上に定めるこ
   とを特徴とする局部変形能に優れた高Mn非磁性鋼の製造
   方法。
2. 【請求項２】鋼塊又は鋼片が、さらにNi:0.05〜3.00
   ％、Cr:0.05〜8.00％、Mo:0.05〜3.00％のうちの少くと
   も１種を含有している特許請求の範囲第１項記載の局部
   変形能に優れた高Mn非磁性鋼の製造方法。