JPH0734203A - 熱間加工性に優れる軟質オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 折り曲げ加工がされる屋根材などに使用する
ことができる軟質で、加工硬化しにくく、特に熱間加工
性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を得る。 【構成】 Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１５％以
下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｎｉ：５〜１５％、Ｃｒ：１
５〜２５％、Ｃｕ：０．３〜２．０％、Ａｌ：０．００
１〜０．０１０％、Ｂ：０．００１〜０．０１０％、
Ｎ：０．０２％以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下、か
つ（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏ＝０．５〜２．０％を満足し、残部
Ｆｅ及び不可避的不純物よりなることを特徴とする軟質
オーステナイト系ステンレス鋼。更に、その組成にＭ
ｏ：０．３％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｎｂ：０．５
％以下の１種又は２種以上を含有する軟質オーステナイ
ト系ステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間加工性に優れる軟
質オーステナイト系ステンレス鋼に関し、特に折り曲げ
加工等の曲げ角度の大きい加工がなされる屋根材等に使
用するのに最も適した熱間加工性に優れる軟質オーステ
ナイト系ステンレス鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス鋼は、その優れた耐食
性を有すること、及び金属光沢を持続することによる意
匠性に基づいて、各種分野で広く使用されるようになっ
てきており、その使用分野は一層拡大の方向にある。し
かし、ＳＵＳ３０４に代表されるオーステナイト系ステ
ンレス鋼は、普通鋼に比較して硬質であり、特に通常使
用される低炭素普通鋼に比しても硬質であり、加工硬化
も大きいので、加工しがたいという問題がある。例え
ば、ＳＵＳ３０４は、ＪＩＳ・Ｇ４３０７によると、固
溶化熱処理状態で硬さ（Ｈｖ）は２００以下、引張り強
さ５３ｋｇｆ／ｍｍ² 以上とされているのに対し、代表
的な薄板成形用素材である普通鋼冷間圧延鋼板及び鋼帯
では、ＪＩＳ・Ｇ３１４１によると、標準調質の状態で
硬さ（Ｈｖ）が１１５以下、引張り強さが２８ｋｇｆ／
ｍｍ² 以上とされていることからわかるように、これま
で多く使用されてきている前記の普通鋼冷間圧延鋼板に
比して硬さ（Ｈｖ）が高いなどの性質を有する。ちなみ
に、一般的な市販鋼では硬さ（Ｈｖ）が１６０前後、引
張り強さ７０ｋｇｆ／ｍｍ² 前後のレベルにあるもので
あって、前記オーステナイト系ステンレス鋼はこれにか
なり近い性質のものである。

【０００３】このため、オーステナイト系ステンレス鋼
は普通鋼よりも優れた耐食性を有しているにもかかわら
ず、普通鋼冷間圧延鋼板に比して硬さが高く、引張り強
さが大きく、加工硬化が大きいという機械的性質の故に
普通鋼冷間圧延鋼板のように広く使用されるには到って
いない。その性質のため、オーステナイト系ステンレス
鋼板の加工は特殊な加工機械を必要とするとか、あるい
は熟練した技術者によることが必要であるとして、主と
して工場でその加工が行われることが多かった。このよ
うな事情のため、容易に加工できるような軟質でかつ加
工硬化の低いオーステナイト系ステンレス鋼の開発が求
められてきている。

【０００４】このような性質を備えたオーステナイト系
ステンレス鋼として、特公昭５１−２９０８５号公報で
は、Ｃ：０．０２％未満、Ｓｉ：０．１％未満、Ｍｎ：
２％以下、Ｃｒ：１６〜２６％、Ｎｉ：８〜２４％、残
部Ｆｅ及び不可避的に混入する不純物よりなり、耐力が
１８ｋｇ／ｍｍ² 未満、硬度（Ｈｖ）が１３０以下のオ
ーステナイト系ステンレス鋼が提案され、これは固溶強
化元素であるＣ及びＳｉ分の含有量を前記のように低減
することにより、１．０ｍｍ以下の薄板に加工したとき
の耐力が１８ｋｇ／ｍｍ² 未満、硬度（Ｈｖ）が１３０
以下のものにできたというものである。

【０００５】また、特開平４−７２０３８号公報では、
Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：５．
０％以下、Ｎｉ：９．０％以上１５．０％以下、Ｃｒ：
１５．０％以上２０．０％以下、Ｎ：０．０４％以下を
含有し、残部がＦｅ及び不可避的に混入する不純物より
なり、且つ２つの式を同時に満足する化学組成を有し、
硬度（Ｈｖ）が１３０以下で引張り強さが５５ｋｇｆ／
ｍｍ² 以下のオーステナイト系ステンレス鋼、及び前記
の化学組成に更にＣｕ：０．０５％以下、Ｍｏ：３．０
％以下、Ａｌ：１．５％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｎ
ｂ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｖ：０．５％
以下、Ｂ：０．０３％以下、ＲＥＭ：０．０２％以下の
いずれかを１種または２種以上含有し、前記と同様な性
質を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提案されて
いる。これはＣｒ分を低下させ、Ｎｉ分を増加させるこ
と、更にＣｕ、Ｍｎ分を添加することにより、硬さを低
下させ、加工硬化を低くするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかして、前記の軟質
オーステナイト系ステンレス鋼は、硬さなどを低下させ
ることができたが、その実用化に際してはいくつかの問
題が生じ、特に熱間加工した場合にその加工性に問題が
生じた。例えば、前記の特公昭５１−２９０８５号のオ
ーステナイト系ステンレス鋼は、固溶強化元素の含有量
を低下させたために粒界の強度が低下し、熱間圧延時に
スリーバーと呼ばれる欠陥を発生し易い。また、特開平
４−７２０３８号のオーステナイト系ステンレス鋼は、
Ｃｕ分の添加により凝固時の偏析が生じ、熱間圧延時の
割れの原因となる。このように、いずれのものも、熱間
加工性に問題があり、広い分野に使用されるためにはこ
の問題が解決されなければならない。本発明は、このよ
うな問題が生じないような熱間加工性が優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の目的
を達成するために、オーステナイト系ステンレス鋼につ
いて、種々の成分を添加し、またその組成を変えて合金
を作り、その性質を測定するという実験を繰り返した結
果、後記する知見を得て、それを基礎として本発明に到
達した。すなわち、本発明は、下記の手段により前記の
目的を達成した。 （１）Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｍ
ｎ：１．５％以下、Ｎｉ：５〜１５％、Ｃｒ：１５〜２
５％、Ｃｕ：０．３〜２．０％、Ａｌ：０．００１〜
０．０１０％、Ｂ：０．００１〜０．０１０％、Ｎ：
０．０２％以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下で、かつ
（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏ＝０．５〜２．０を満足し、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物よりなる熱間加工性に優れる軟質オ
ーステナイト系ステンレス鋼。 （２）前記（１）項の軟質オーステナイト系ステンレス
鋼に、さらにＭｏ：３％以下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｎ
ｂ：０．５％以下の１種又は２種以上を含有することを
特徴とする熱間加工性に優れる軟質オーステナイト系ス
テンレス鋼。

【０００８】多くの実験の結果により本発明者が得た、
本発明の基礎とする知見は次のとおりである。 適正な量のＢの添加により粒界を強化し、スリーバ
ーの発生を防止できること。 低Ｓｉとすることの問題点、すなわち脱酸不良を防
止するために、酸素量に応じて適量のＡｌを添加して熱
間加工性を向上させることができること。 Ａｌ，Ｓｉの添加と酸素量との間に熱間加工性を向
上させる特定の範囲が存在すること。

【０００９】さらに、本発明の軟質オーステナイト系ス
テンレス鋼について詳細に説明する。まず、各成分の限
定理由を以下に説明する。 Ｃ，Ｎ：固溶強化元素であるため、多量に含有すると軟
質化が阻害されてしまうので、０．０２％以下とする。 Ｓｉ：脱酸材として添加するが、軟質化の点からは低い
ほど好ましいため、０．１５％以下とする。 Ｍｎ：加工性向上のために添加するが、多すぎると熱間
加工性を悪化させるため１．５％以下とする。 Ｎｉ：オーステナイト系ステンレス鋼の主要成分であ
り、５％未満ではオーステナイト相とすることが不可能
であり、１５％を越えると高価となるため５〜１５％と
する。 Ｃｒ：耐食性の点より添加されるが、１５％未満では耐
食性が十分ではなく、２５％を越えると軟質化の点より
好ましくないため１５〜２５％とする。

【００１０】Ｃｕ：軟質化の点で重要な元素である。
０．３％未満ではその効果が十分ではなく、２．０％を
越えると凝固偏析が大きくなりすぎ本発明においても熱
間加工性を向上させることが困難なため０．３〜２．０
％とする。 Ａｌ：Ｓｉ量を低下させたことによる脱酸不足を補うた
めに添加する。０．００１％未満では脱酸効果が十分で
はなく、０．０１０％を越えるとＣｕとＡｌの相互作用
で熱間加工性を悪化させる。 Ｂ：本発明の重要な元素である。熱間加工性の改善、さ
らに熱間圧延時のスリーバーを防止するのに有効な元素
である。０．００１％未満ではその効果が十分でなく、
０．０１０％を越えると軟質化を阻害するため０．００
１〜０．０１０％とする。 Ｏ（酸素）：熱間加工性に極めて有害な元素である。特
に本発明のように低Ｓｉとした場合には脱酸不良となり
やすく、０．０１％以下とすることが重要である。

【００１１】（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏ：これは、Ａｌ，ＢとＯ
との量比に適正な範囲があることを意味する。Ａｌは脱
酸のためのみに用いられ、過剰のＡｌは好ましくない。
また、Ｂは酸素の存在下では有効に作用せず、（Ａｌ＋
Ｂ）／Ｏが０．５未満のとき、 固溶酸素が多くなり熱
間加工性が悪化する。（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏが２．０を越え
ると固溶Ａｌが存在することになり、上述したＡｌの悪
影響が現れる。その外、上記の元素以外に、Ｍｏ，Ｔ
ｉ，Ｎｂを以下の量で１種又は２種以上添加することが
できる。これらの元素は耐食性を向上させるために有効
である。設定範囲を越えると加工性が劣化する。 Ｍｏ：３％以下 Ｔｉ：０．５％以下 Ｎｂ：０．５％以下

【００１２】

【作用】本発明においては、適正な量のＢの添加により
粒界を強化し、スリーバーの発生を防止できるものであ
るが、特開平４−７２０３８号のようにＢを０．０３％
以下でも、０．０２０％程度含有するものでは軟質化を
阻害するので好ましくなく、このためＢは０．００１〜
０．０１０％の範囲とする。そして、Ｂが前記の範囲に
あっても、（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏが２未満のときには、脱酸
材のＡｌが不足して固溶酸素が多くなり熱間加工性が悪
化し、またＡｌが多くて固溶Ａｌが存在すると、そのＡ
ｌとＣｕとの相互作用で熱間加工性が悪化するので、そ
の両方の悪影響が出ないようにしなければならない。ま
た、本発明鋼において、さらにＭｏ：３％以下、Ｔｉ：
０．５％以下、Ｎｂ：０．５％以下の１種又は２種以上
を含有させることにより、耐食性を向上させることがで
きる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。 実施例 第１表に示す成分組成の溶鋼を１０ｋｇ大気誘導炉で溶
解し、インゴットに鋳造し、熱間圧延、焼鈍、冷間圧延
を経て１０５０℃の熱処理を施して厚さ１．５ｍｍの板
を製造した。その板の特性を測定した。その特性を第２
表に示す。熱間加工性の評価はインゴットの９００℃の
超高温引張り試験における絞り値で評価した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】第１表及び第２表において、比較例のもの
は、本発明のステンレス鋼にその成分組成が近いものを
選び、Ａｌ，Ｂ，Ｏ（酸素）の量及び量比が本発明と異
なるものを挙げて、本発明におけるＡｌ，Ｂ，Ｏ（酸
素）の量及び量比の限定の意義が明瞭になるようにし
た。得られた前記の板は、いずれもオーステナイト系ス
テンレス鋼からなるものである。第２表によれば、本発
明鋼は、いずれも軟質かつ良好な熱間加工性を示すのに
対して、Ｎｏ．７の比較鋼はＢを含有せず、Ｎｏ．８と
Ｎｏ．１３の比較鋼はＡｌを含有しないか、又は少な
い、そのためＯ量が多く、Ｎｏ．９とＮｏ．１４の比較
鋼は（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏの値が小さいため、Ｎｏ．１０の
比較鋼は（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏの値が大きいため、Ｎｏ．１
１の比較鋼は過剰Ａｌの存在のために、それぞれ熱間加
工性が悪くなっている。Ｎｏ．１２の比較鋼はＢを多く
含有しているため、粒界強度が向上し、軟質化の点では
不適当である。以上の点から、本発明は、前記した成分
組成を有することにより軟質であると共に、熱間加工性
を良くするという目的を達成することができるものであ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、熱間加工性に優れる軟
質オーステナイト系ステンレス鋼を生産性良く提供する
ことが可能となり、工業上極めて有益である。この熱間
加工性に優れているということは、第２表に関して述べ
たように、熱間圧延に際してその絞り値を９０％以上と
することができるので、熱間圧延鋼帯にスリーバーや耳
割れが生じない。また、軟質であることから冷間圧延時
に圧延回数を減らすことができ、このため生産性が向上
する。また、本発明鋼において、さらにＭｏ：３％以
下、Ｔｉ：０．５％以下、Ｎｂ：０．５％以下の１種又
は２種以上を含有させたことにより、耐食性を向上させ
ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１５％
   以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｎｉ：５〜１５％、Ｃｒ：
   １５〜２５％、Ｃｕ：０．３〜２．０％、Ａｌ：０．０
   ０１〜０．０１０％、Ｂ：０．００１〜０．０１０％、
   Ｎ：０．０２％以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下で、
   かつ（Ａｌ＋Ｂ）／Ｏ＝０．５〜２．０を満足し、残部
   Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる熱間加工性に優れる軟
   質オーステナイト系ステンレス鋼。
2. 【請求項２】 請求項１の軟質オーステナイト系ステン
   レス鋼に、さらにＭｏ：３％以下、Ｔｉ：０．５％以
   下、Ｎｂ：０．５％以下の１種又は２種以上を含有する
   ことを特徴とする熱間加工性に優れる軟質オーステナイ
   ト系ステンレス鋼。