JPH0813092A - 被削性および溶接性に優れた高Mn非磁性鋼 - Google Patents

被削性および溶接性に優れた高Mn非磁性鋼

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JPH0813092A
JPH0813092A JP14896194A JP14896194A JPH0813092A JP H0813092 A JPH0813092 A JP H0813092A JP 14896194 A JP14896194 A JP 14896194A JP 14896194 A JP14896194 A JP 14896194A JP H0813092 A JPH0813092 A JP H0813092A
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JP
Japan
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steel
machinability
weldability
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Sadahiro Yamamoto
定弘 山本
Hiroyasu Yokoyama
泰康 横山
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高Mn非磁性鋼の溶接性を被削性を損なうこ
となく高める。 【構成】 重量%で、C:0.15% 〜0.35% 、Si:0.01%〜0.
80% 、Mn:22.0%〜30.0%、S:0.030%〜0.040%、Ca:0.005%
〜0.010%を含有し、残部が実質的にFeからなる被削性
および溶接性に優れた高Mn非磁性鋼。上記に加えて、
Cr:0.1% 〜2.0%、Ni:0.1% 〜2.0%、Mo:0.1% 〜2.0%のう
ちの少なくとも1種以上の成分を含有し、残部が実質的
にFeからなる被削性および溶接性に優れた高Mn非磁性
鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、原子力発電プラント
の部材、変圧器、大型発電機軸保持リング等の重電機器
部材等に使用される高Mn非磁性鋼に関し、特に被削性
と耐ラメラーテアー特性: 溶接時の熱応力に起因した板
厚方向の割れに対する抵抗を兼ね備えた高Mn非磁性鋼
に関する。
【0002】
【従来の技術】高Mn非磁性鋼は、CとMnを多量に添
加することにより、非磁性を確保するようにした鋼であ
り、CrとNiを多量に添加して非磁性を確保している
オーステナイト系ステンレス鋼に比較して安価である
が、被削性が劣るという難点がある。
【0003】その対策として、特開昭62−1823号
公報や、特開昭63−259022号公報に開示されて
いるように、Sの添加量を増加して、被削性を向上させ
た鋼が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のSの添加量を増加して、被削性を向上させた高
Mn非磁性鋼には、溶接時の熱応力に起因した板厚方向
の割れに対する抵抗である耐ラメラーテアー特性を低下
させるという問題点がある。
【0005】図1は、表1に示した成分組成の6種類の
鋼材(鋼材No.1〜6)を、1200℃に加熱し、9
00℃の仕上温度で20mmの板厚に圧延した鋼板につ
いて、S含有量と被削性および耐ラメラーテアー特性と
の関係を調べたグラフである。
【0006】
【表1】
【0007】被削性は、10mm径の8%Coドリルを
用い、回転数430rpm、送り速度0.2mm/re
v、油潤滑という条件下で穿孔性試験を行い、ドリル寿
命{(板厚)×(貫通穴個数)+(未貫通穴深さ)}で
評価した。また、耐ラメラーテアー特性は、板厚方向引
張試験における絞り値{RAZ (%)}によって評価し
た。
【0008】図1から明らかなように、S量の増加にと
もない被削性は向上するが、耐ラメラーテアー特性は著
しく低下している。
【0009】通常被削性に優れた高Mn非磁性鋼には、
0.035%以上のSが添加されており、上述した試験
条件におけるドリル寿命は、800mm以上となるが、
このレベルのSを含有する鋼板の板厚方向の絞り値RA
Z は15%と低い。
【0010】一般に、溶接時の熱応力に起因したラメラ
ーテアーを抑制するには、板厚方向引張試験における絞
り値RAZ が、20%以上であることが必要であるが、
現状のS添加のみにより被削性を向上させた高Mn非磁
性鋼では、板厚方向引張試験における絞り値RAZ が低
く、溶接性が劣っている。
【0011】この発明は、従来の高Mn非磁性鋼の、上
述のような問題点を解消するためになされたものであ
り、被削性に加えて耐ラメラーテアー特性、したがって
溶接性に優れた高Mn非磁性鋼を提供することを目的と
している。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る被削性お
よび溶接性に優れた高Mn非磁性鋼は、重量%で、C:0.
15% 〜0.35% 、Si:0.01%〜0.80% 、Mn:22.0%〜30.0% 、
S:0.0030% 〜0.0040%、Ca:0.005% 〜0.010%を含有し、
残部が実質的にFeからなるものである。
【0013】さらに、上記成分または上記成分にMo:0.1
% 〜2.0%加えたものにCr:0.1% 〜2.0%、Ni:0.1% 〜2.0%
のうちの少なくとも1種以上の成分を含有し、残部が実
質的にFeからなるものである。
【0014】
【作用】本発明に係る高Mn非磁性鋼は、主にS添加量
とCa添加量の厳格な管理を行うことにより、被削性と
優れた溶接性を兼ね備えさせている。以下に詳細を示
す。
【0015】図2に、前期表1の鋼材No.2、3、5
および6の鋼材と、表2の鋼材No.7〜17の鋼材を
1200℃に加熱し、950℃の仕上温度で30mmの
板厚に圧延した鋼板について、S含有量をパラメーター
としてCa含有量と被削性および耐ラメラーテアー特性
との関係を調べたグラフである。
【0016】
【表2】
【0017】評価方法は、前記した方法と同じ方法であ
る。図2から明らかなように、Caを添加すると添加量
が増加するにつれて、板厚方向の絞り値RAZ は、S含
有量が0.022〜0.50%の範囲において、いずれ
も向上する。そして、Caの含有量とSの含有量との適
正な組合せで、RAZ の値がラメラーテアーの発生を抑
制することのできる20%を超す領域があることが分か
る。特に、S含有量が0.022%のときには、Caを
添加しなくても、RAZ の値は20%を超えている。
【0018】一方、ドリル寿命で評価した被削性は、S
含有量が0.030〜0.050%の範囲においては、
Caの添加量が0.010%までは高いレベルを維持し
ている。しかしながら、Ca含有量が0.010%を超
えると、0.030〜0.050%のS含有量のいずれ
のレベルにおいても、被削性は極端に低下する。また、
S含有量が0.022%の場合には、Ca添加による被
削性の向上は見られない。
【0019】図2のグラフの結果から、ドリル寿命が8
00mm以上の被削性を有し、板厚方向引張試験におけ
る絞り値RAZ が20%以上の優れた溶接性を有するた
めには、S含有量が0.030〜0.040%とし、か
つCa含有量は0.005〜0.010%とする必要が
あることが分かる。
【0020】図3は、表3に示すMnの含有量が異なる
4種類の鋼材(鋼材No.18〜21)を1150℃に
加熱し、1000℃の仕上温度で40mmの板厚に圧延
した鋼板について、Mnの含有量と被削性(ドリル寿
命)との関係を調べたグラフである。非磁性を確保する
ため、Mnの含有量の減少にともない、Cの添加量を増
加させている。
【0021】
【表3】
【0022】図2の結果をもとに、被削性と溶接性の双
方を満足させるために、Sを0.035%、Caを0.
007%添加した。
【0023】図3から明らかなように、Mnが22%以
上の領域においては、800mm以上のドリル寿命があ
り、良好な被削性を示しているのに対して、Mnが22
%未満では、ドリル寿命が急激に低下している。
【0024】以上に示したように、22%以上のMnを
含有する高Mn非磁性鋼において、S添加量を0.03
0〜0.040%、Ca添加量を0.005〜0.01
0%とすることにより、被削性と溶接性を兼ね備えた高
Mn非磁性鋼を得ることが可能である。
【0025】次に、各成分の含有量を限定した理由を説
明する。 C: Cは強力なオーステナイト安定化元素であり、2
2%以上のMn含有量レベルにおいて、非磁性を確保す
るためには0.15%以上が必要であるが、著しい強化
作用を有するため、0.35%を超えて添加した場合に
は、S量およびCa量の最適化を図っても、十分な被削
性が得られない。したがって、Cの成分範囲は、0.1
5〜0.35%とした。
【0026】Si:Siは脱酸元素として0.01%以
上必要であるが、0.80%を超えると非磁性を害す
る。したがって、Siの成分範囲は0.01〜0.80
%とした。
【0027】Mn: Mnは本発明の基本元素である
が、22.0%未満の場合には非磁性を確保するため
に、CやNを多量に含有しなければならず、その結果強
度が上昇し、十分な被削性が得られない。また、30.
0%を超える含有量では、製造コストの上昇を招く。し
たがって、Mnの含有量は22.0〜30.0%とし
た。
【0028】S: Sは本発明の重要な元素であり、図
2に示した示したように、被削性と溶接性を兼ね備える
ためには、Sの含有量は0.030〜0.040%とし
なければならない。
【0029】Ca: Caも本発明の重要な元素であ
り、図2に示した示したように、被削性と溶接性を兼ね
備えるためには、Caの含有量は0.005〜0.01
0%としなければならない。
【0030】Cr: Crは非磁性の安定化に有効な元
素であり、0.1%以上添加すると有効であるが、2.
0%を超える含有量では、製造コストの上昇を招く。し
たがって、Crの含有量は0.1〜2.0%とした。
【0031】Ni: Niは非磁性の安定化に有効な元
素であり、0.1%以上添加すると有効であるが、2.
0%を超える含有量では、製造コストの上昇を招く。し
たがって、Niの含有量は0.1〜2.0%とした。
【0032】Mo: Moは靱性の向上に有効な元素で
あり、0.1%以上添加すると有効であるが、2.0%
を超える含有量では、製造コストの上昇を招く。したが
って、Moの含有量は0.1〜2.0%とした。
【0033】
【実施例】
実施例1 表4に示す成分組成の鋼材(鋼材符号A〜K)を120
0℃に加熱し、1000℃の仕上温度で30mmの板厚
に圧延した鋼板について、被削性(ドリル寿命)および
耐ラメラーテアー特性(板厚方向引張試験における絞り
値RAZ )を調べた。
【0034】
【表4】
【0035】本発明鋼である鋼材符号A〜DおよびI〜
Kの鋼は、ドリル寿命がいずれも800mm以上と良好
な被削性を発揮している上に、RAZ がいずれも20%
以上と優れた溶接性も兼ね備えている。
【0036】一方、比較鋼である鋼材符号Eの鋼は、S
量が本発明の範囲の下限未満であり、ドリル寿命および
RAZ とも低い値を示している。
【0037】また、比較鋼である鋼材符号Fの鋼は、S
量が本発明の範囲の上限を超えており、ドリル寿命は良
好であるが、RAZ が低い値を示しており、溶接性が悪
い。
【0038】また、比較鋼である鋼材符号Gの鋼は、C
a量が本発明の範囲の上限を超えているため、比較鋼で
ある鋼材符号Hの鋼は、Mn量が本発明の範囲の下限未
満のため、ともにドリル寿命が劣っている。
【0039】なお、本発明鋼である鋼材符号I〜Kの鋼
は、Cr、Ni、Moをそれぞれ含有しているが、その
含有量がいずれも本発明鋼の範囲にあるので、良好な被
削性と溶接性を兼ね備えている。
【0040】実施例2 表5に示す成分組成の25.8%Mn鋼(鋼材符号L〜
N)と24.5%Mn−1.5%Cr鋼(鋼材符号O〜
Q)について、製造方法を変化させた場合の、被削性と
耐ラメラーテアー特性を調べた。
【0041】
【表5】
【0042】鋼材符号Lの鋼は1150℃に加熱し、9
00℃の仕上温度で30mmの板厚の鋼板に圧延した後
空冷した場合、鋼材符号Mの鋼は1150℃に加熱し、
900℃の仕上温度で30mmの板厚の鋼板に圧延した
後、10℃/secの冷却速度で冷却した場合、鋼材符
号Nの鋼は1150℃に加熱し、900℃の仕上温度で
30mmの板厚の鋼板に圧延した後,1050℃に再加
熱し水冷した場合の結果であるが、いずれも本発明の成
分組成範囲内であり、製造方法にかかわらず、ドリル寿
命800mm以上の良好な被削性を有しているととも
に、RAZ が20%以上の良好な溶接性も兼ね備えてい
る。
【0043】また、鋼材符号Oの鋼は1200℃に加熱
し、950℃の仕上温度で50mmの板厚の鋼板に圧延
した後空冷した場合、鋼材符号Pの鋼は1200℃に加
熱し、950℃の仕上温度で50mmの板厚の鋼板に圧
延した後、5℃/secの冷却速度で冷却した場合、鋼
材符号Qの鋼は1200℃に加熱し、950℃の仕上温
度で50mmの板厚の鋼板に圧延した後,1050℃に
再加熱し水冷した場合の結果であるが、いずれも本発明
の成分組成範囲内であり、製造方法にかかわらず、ドリ
ル寿命800mm以上の良好な被削性を有しているとと
もに、RAZ が20%以上の良好な溶接性も兼ね備えて
いる。
【0044】実施例3 表6に供試鋼R〜Z,α,βを1220℃に加熱し,9
50℃で50mmに圧延した鋼板について図1に示す条
件により被削性と耐ラメラーテアー性を調べた結果を示
す。
【0045】
【表6】
【0046】これらの鋼はいずれもCr,Ni,Moの
一種以上を含有する高Mn非磁性鋼であるが本発明の成
分組成範囲内のためドリル寿命≧800mmの良好な被
削性とRAZ≧20%の良好な耐ラメラーテアー特性を
兼ね備えている。
【0047】
【発明の効果】この発明により、良好な被削性と良好な
溶接性を兼ね備えた高Mn非磁性鋼を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】高Mn非磁性鋼におけるS添加量とドリル寿命
および板厚方向引張試験における絞り値との関係を示す
グラフである。
【図2】S添加量をパラメターとしたCa添加量とドリ
ル寿命および板厚方向引張試験における絞り値との関係
を示すグラフである。
【図3】Mn量とドリル寿命との関係を示すグラフであ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.15% 〜0.35% 、Si:0.01%
    〜0.80% 、Mn:22.0%〜30.0% 、S:0.030%〜0.040%、Ca:
    0.005% 〜0.010%を含有し、残部が実質的にFeからなる
    被削性および溶接性に優れた高Mn非磁性鋼。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の成分に加えて、Cr:0.1
    % 〜2.0%、Ni:0.1% 〜2.0%のうちの少なくとも1種以上
    の成分を含有し、残部が実質的にFeからなる被削性およ
    び溶接性に優れた高Mn非磁性鋼。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の成分にMo:0.1% 〜2.0%
    を添加し,さらにCr:0.1% 〜2.0%,Ni:0.1% 〜2.0%のう
    ちの少なくとも1種以上の成分を含有し,残部が実質的
    にFeからなる被削性および溶接性に優れた高Mn非磁性
    鋼。
JP14896194A 1994-06-30 1994-06-30 被削性および溶接性に優れた高Mn非磁性鋼 Withdrawn JPH0813092A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6566166B1 (ja) * 2018-08-28 2019-08-28 Jfeスチール株式会社 鋼板およびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6566166B1 (ja) * 2018-08-28 2019-08-28 Jfeスチール株式会社 鋼板およびその製造方法
WO2020044421A1 (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 Jfeスチール株式会社 鋼板およびその製造方法

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