JPH08269618A

JPH08269618A - 深絞り性と張出し性とに優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH08269618A
Application number: JP7075414A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ikegami; 雄二池上; Kinshiyuu Chiyou; 勤衆張
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP3422592B2

Abstract

(57)【要約】【目的】深絞り性と張出し性とを格段に向上させたプ
レス成形用オーステナイト系ステンレス鋼を提供するこ
と。【構成】少なくとも、Ｃ：0.03〜0.10wt％、Si：0.5
wt％未満、Mn：3.0 wt％以下、Ni：6.0 〜10.0wt％、C
r：15.0〜19.0wt％、Mo：0.05〜3.0 wt％、Cu：1.0 〜
4.0 wt％、Al：0.2 〜0.5 wt％未満およびＮ：0.05wt％
以下を含み、かつNi当量（wt％）が21.0〜23.0の範囲内
であるプレス成形用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、主として少量のAlとCu
を複合添加すると共に、ＣおよびNi当量を適正に制御す
ることによって得られる, 表面性状に優れかつ良好な超
深絞り性と張出し性とを有するプレス成形用オーステナ
イト系ステンレス鋼に関するものである。

【０００２】従来、過酷な深絞り成形に供されるオース
テナイト系ステンレス鋼としては、SUS 301 やSUS 304
などがある。これらのステンレス鋼は、冷間加工により
歪み誘起マルテンサイトが生成し、著しい加工硬化を示
す。このため、プレス加工における張り出し性には著し
く優れるが、深絞り加工後に放置した製品に割れ、いわ
ゆる時期割れが発生するという問題があった。

【０００３】

【従来の技術】この問題を解決するために、例えば、特
公昭51−29854 号公報では、Si、MnおよびCuを適量添加
して加工硬化性を高め、さらに固溶炭素量と固溶窒素量
との合計を0.04wt％未満とすることによって、時期割れ
感受性を鈍化したオーステナイト系ステンレス鋼が提案
されている。また、特公平１−40102 号公報には、Alと
Cuの複合添加およびSi含有量の低下により深絞り性をさ
らに改良した、深絞り性の極めて良好なオーステナイト
ステンレス鋼が提案され、その成分組成は、Ｃ：0.05wt
％以下、Si：0.5 wt％未満、Mn：3.0 wt％以下、Cr：1
5.0〜19.0wt％、Ni：6.0 〜9.0 wt％、Cu：3.0 wt％以
下およびAl：0.5 〜3.0 wt％を含み、残部実質的に鉄よ
りなるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
１−40102 号公報に開示のステンレス鋼では、形状が複
雑で過酷なプレス加工においては、深絞り性と張出し性
とが充分でなくさらに、Alを0.5 wt％以上含有するため
表面疵が発生しやすいという問題がある。また、特公昭
51−29854 号公報で開示されているステンレス鋼では固
溶Ｃと固溶Ｎとの合計を0.04wt％未満としており、この
レベルでは耐時期割れ性には優れるものの深絞り性自体
が劣り、それ故に、この従来技術では複雑で苛酷なプレ
ス加工の場合、中間熱処理が不可欠となるという問題が
あった。このような背景の下で、近年では、経済性や複
雑な表面形状に対処するという観点から、中間熱処理を
必要とすることなく各種の形状にプレス加工が可能な、
いわゆる深絞り性に優れると共に張出し性にも優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼の開発が強く望まれてい
た。

【０００５】そこで本発明の目的は、従来から知られて
いるオーステナイト系ステンレス鋼、なかでも特公平１
−4902号公報に開示のステンレス鋼の深絞り性と張出し
性とを格段に向上させたプレス成形用オーステナイト系
ステンレス鋼を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、オーステナ
イト系ステンレス鋼の耐時期割れ性と深絞り性に対する
ステンレス鋼の成分組成の影響を詳細に研究し、上記目
的を達成し得るオーステナイト系ステンレス鋼の成分組
成に到達した。特に、準安定オーステナイト系ステンレ
ス鋼に、少量のAlとCuとを複合添加すると共に、Ｃおよ
びNi当量を制御することにより、深絞り性と張出し性の
両方の特性に優れることを新規に知見し本発明を完成す
るに到った。

【０００７】このような知見の下に開発した本発明は、 (1) Ｃ：0.03〜0.10wt％、Si：0.5 wt％未満、Mn：3.0
wt％以下、Ni：6.0 〜10.0wt％、Cr：15.0〜19.0wt％、
Cu：1.0 〜4.0 wt％、Al：0.2 〜0.5 wt％未満および
Ｎ：0.05wt％以下を含み、かつ下記Ni当量（wt％）が2
1.0〜23.0の範囲内にあり、 Ni当量(wt%) ＝ 12.6(C+N)＋0.35Si＋1.05Mn＋Ni＋0.65Cr＋0.6Cu −0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性とに優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレ
ス鋼である。 (2) また、本発明は、Ｃ：0.03〜0.10wt％、Si：0.5 wt
％未満、Mn：3.0 wt％以下、Ni：6.0 〜10.0wt％、Cr：
15.0〜19.0wt％、Mo：0.05〜3.0 wt％、Cu：1.0 〜4.0
wt％、Al：0.2 〜0.5 wt％未満およびＮ：0.05wt％以下
を含み、かつ下記Ni当量（wt％）が21.0〜23.0の範囲内
にあり、 Ni当量(wt%) ＝ 12.6(C+N)＋0.35Si＋1.05Mn＋Ni＋0.65Cr＋0.98Mo＋0.6Cu − 0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性とに優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレ
ス鋼である。 (3) なお、上記ステンレス鋼については、その成分組成
のうちの残部鉄に代替する形でさらに、Ｂ：0.001 〜0.
020 wt％を含有するものであってもよい。

【０００８】また、上記のステンレス鋼は、その成分組
成を、Ｃ：0.04〜0.10wt％、Ni当量＝21.0〜23.0の範囲
で含有することが好ましい。

【０００９】

【作用】次に、本発明の化学成分の各限定理由について
述べる。Ｃ：0.03〜0.10wt％Ｃは、強力なオーステナイト生成元素であると同時に、
オーステナイト相および加工誘起マルテンサイト相の強
化に非常に有効であって、深絞り性および張出し性の向
上には必須の成分であり、少なくとも0.03wt％、好まし
くは0.04wt％超が必要である。しかし、0.10wt％をこえ
ると、時期割れ感受性および粒界腐食感受性がともに高
まるため、上限は0.10wt％までとする。

【００１０】Si：0.5 wt％未満 Siは、有効な脱酸剤で製鋼工程には不可欠な成分である
が、0.5 wt％を超えると時期割れが発生し易くなるた
め、0.5 wt％未満とする。

【００１１】Mn：3.0 wt％以下 Mnは、脱酸並びに脱硫剤として作用するとともに、オー
ステナイト相の安定化に寄与する成分であり、好ましく
は0.10wt％以上は必要であるが、3.0 wt％をこえると、
オーステナイト相が安定になりすぎて深絞り性が劣化す
るため、3.0 wt％以下とする。

【００１２】Ni：6.0 〜10.0wt％ Niは、6.0 wt％より少ないと、δフェライトが生成して
熱間加工性の低下を招き、一方10.0wt％をこえると、プ
レス加工時にマルテンサイト相が生成し難くなるため、
6.0 〜10.0wt％の範囲に限定する。

【００１３】Cr：15.0〜19.0wt％ Crは、15.0wt％より少ないと耐食性が不十分となり、一
方19.0wt％をこえると、δフェライトが生成し熱間加工
性が低下するため、15.0〜19.0wt％の範囲に限定する。

【００１４】Mo：0.05〜3.0 wt％ Moは、ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素として良
く知られている。従って、本発明においては、適正なMo
を使うことによって耐食性の向上を図ることができる。
この耐食性の向上のためには少なくとも0.05wt％を添加
する。一方、3.0 wt％をこえると、δフェライトが多量
に生成して熱間加工性および深絞り性を劣化するように
なるため、Moは0.05〜3.0 wt％の範囲に限定する。

【００１５】Cu：1.0 〜4.0 wt％ Cu：は、オーステナイト系ステンレス鋼の深絞り性を著
しく向上させる成分であり、1.0 wt％未満では、その効
果に乏しい。一方、4.0 wt％をこえると、熱間加工性が
阻害されるため、1.0 〜4.0 wt％の範囲に限定する。好
ましくは1.0 〜3.0 wt％である。

【００１６】Al：0.2 〜0.5 wt％未満 Alは、深絞り性, 張出し性の向上に寄与する成分であ
り、0.2 wt％より少ないとこれらの効果が得られない。
一方、0.5 wt％をこえると、Al窒化物やAl酸化物が生成
し、疵が発生し易くなる。

【００１７】Ｎ：0.05wt％以下Ｎは、オーステナイト生成元素であり、耐食性の向上に
有効であるが、Alを含有する成分系では、Ｎが0.05wt％
をこえると、AlN が多量に析出し、耐時期割れ性および
深絞り性が劣化するため、0.05wt％以下とする。

【００１８】Ｂ：0.001 〜0.02 wt％Ｂは、CuおよびAlを含有する鋼において、その熱間加工
性を向上させるのに極めて有効な成分であり、0.001 wt
％未満ではその効果に乏しく、一方0.020 wt％をこえる
と、耐食性が劣化するため、0.001 〜0.020 wt％の範囲
に限定する。

【００１９】次に、本発明においては、深絞り性と張出
し性とを改善する手段として、下記式で示されるNi当量
( wt％) を制御する。このNi当量は、加工誘起マルテン
サイト変態の起こりにくさを示す指標であり、このNi当
量が高いとオーステナイト相が安定になる。このNi当量
が、21.0wt％未満では、固溶化熱処理の状態で既にマル
テンサイト相が生成するようになり、深絞り性, 張出し
性がともに劣化するようになる。一方、このNi当量が2
3.0wt％を超えると加工誘起マルテンサイトの生成量が
少なくなり、超深絞り性は得られない。したがって、Ni
当量は21.0〜23.0％の範囲に調整される必要がある。修正Ni当量(%) ＝ 12.6(C+N)＋0.35Si＋1.05Mn＋Ni＋0.65Cr＋0.98Mo ＋ 0.6Cu− 0.4Al なお、本発明における上記のNi当量式は、引張試験で30
％の伸びを付与した試験片のマルテンサイト量をフェラ
イトスコープにてその相対量を求め、オーステナイト安
定度の指標である平山のNi当量式にCuとAlの項を追加
し、整理した式である。

【００２０】

【実施例】

実施例１表１に示す成分組成のオーステナイト系ステンレス鋼を
溶製し、通常の熱間圧延および冷間圧延にて、1.0 mm厚
に仕上げ、次いで1100×30秒の焼鈍を施した。かくして
得られた焼鈍板から、40mmφ平底ポンチによる円筒状深
絞り試験を行った。深絞り性は、限界絞り比（ＬＤＲ）
が2.20以上か、それ未満かで優劣を評価し、張り出し性
は絞り比＝2.50での成形高さで評価した。また、時期割
れは、絞り比＝2.20のカップを室温で100 時間放置した
ときの割れの発生の有無で評価した。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から、発明鋼の場合（No.1〜8 ）はい
ずれも、ＬＤＲ≧2.20を示し、100時間放置しても時期
割れを起こすことなく、深絞り性と耐時期割れ性とが優
れていることがわかる。また、成形高さがいずれも 26m
m を超え、張出し性にも優れていることが確かめられ
た。

【００２３】一方、比較鋼の場合（No.9〜15) において
は、Ｃが0.03wt％に満たない(No.9)、Al不足(No.11) お
よびNi当量外れのNo.13, 14 鋼はいずれもＬＤＲが2.20
に満たず深絞り性が悪い。また、Ｃが0.10wt％を超える
もの(No.10) には時期割れが発生した。そして、Al超過
のNo.12,15鋼には板にヘゲキズが発生し表面性状の劣化
が目立った。

【００２４】図１は、Ni当量を22％一定としたCu, Al含
有鋼( No.1, 2, 3, 9, 10 鋼) の限界絞り比（ＬＤＲ）
とＣ量の関係を示す図である。Ｃ量が0.03wt％以上でＬ
ＤＲは2.20以上となり、さらにＣ量が0.04wt％以上でＬ
ＤＲは2.30と非常に優れた深絞り性を示した。Ｃ＝0.12
wt％では、時期割れが発生した。この図から、超深絞り
性 (ＬＤＲ≧2.20) を得るには、Ｃは0.03wt％以上必要
であり、さらにＣ≧0.04wt％であることが望ましいこと
がわかった。

【００２５】図２は、Ｃ＝0.05wt％のCu, Al含有鋼( N
o.2, 7, 8, 13, 14) のNi当量と限界成形高さの関係を
示す図である。Ni当量が21.0〜23.0％の範囲で26mm以上
の限界成形高さを示しており、良好な張出し性を得るた
めには、上記範囲内にNi当量を制御する必要があること
がわかった。

【００２６】実施例２表１に示す鋼No.2, No.5 , No.6 の鋼を溶製し、次いで
連続鋳造にてスラブとしたのち、1250℃に加熱し、次い
で熱間圧延にて４mm厚×1050幅の熱延鋼帯を製造したと
きの耳割れの発生について調査した。その結果を表２に
示す。この表２に示すように、Ｂを含むNo. 5 鋼および
MoとＢとを含むNo. 6 鋼はいずれも耳割れの発生がな
く、従って歩留りが向上するため経済的にも有利であっ
た。

【００２７】

【表２】

【００２８】実施例３表１に示すNo.2、No.4（Mo入り）およびNo.6 (Mo＋Ｂ入
り) を連続鋳造して鋼片としたのち、この鋼片を熱間圧
延, 冷間圧延ならびに必要な焼鈍を含む常法に従う処理
によって、厚さ 0.6mmの製品板とした。そして、得られ
た製品板について耐食性試験を行った。この試験におい
て、耐食性試験は、JIS G 0577 (ステンレス鋼の孔食電
位測定法) によった。この試験による結果を図３に示す
が、Mo, Ｂ入りのステンレス鋼 No.4, No.6 はいずれも
高い耐孔食性を示した。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、耐
時期割れ性と深絞り性とに優れるプレス成形用オーステ
ナイト系ステンレス鋼を提供でき、オーステナイト系ス
テンレス鋼の汎用性をさらに広げることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｃ量と限界絞り比の関係を示す線図。

【図２】Ni当量と限界成形高さの関係を示す線図。

【図３】Mo, Ｂ入りステンレス鋼の孔食電位測定結果の
グラフ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.03〜0.10wt％、Si：0.5 wt％未満 Mn：3.0 wt％以下、 Ni：6.0 〜10.0wt％、 Cr：15.0〜19.0wt％、Cu：1.0 〜4.0 wt％、 Al：0.2 〜0.5 wt％未満およびＮ：0.05wt％以下を含み、かつ下記Ni当量(wt%)
が21.0〜23.0の範囲内にあり、 Ni当量(wt%) ＝ 12.6(C+N)＋0.35Si＋1.05Mn＋Ni＋0.65Cr＋0.6Cu −0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性とに優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレ
ス鋼。
【請求項２】Ｃ：0.03〜0.10wt％、Si：0.5 wt％未満、 Mn：3.0 wt％以下、 Ni：6.0 〜10.0wt％、 Cr：15.0〜19.0wt％、Mo：0.05〜3.0 wt％、 Cu：1.0 〜4.0 wt％、Al：0.2 〜0.5 wt％未満、およびＮ：0.05wt％以下を含み、かつ下記Ni当量(wt%) が21.0〜23.0の範囲内にあり、 Ni当量(wt%) ＝ 12.6(C+N)＋0.35Si＋1.05Mn＋Ni＋0.65Cr＋0.98Mo＋0.6Cu − 0.4Al 残部が鉄および不可避的不純物よりなる深絞り性と張出
し性とに優れたプレス成形用オーステナイト系ステンレ
ス鋼。
【請求項３】請求項１または２に記載の鋼において、そ
の成分組成のうちの残部鉄に代替する形で、さらにＢ：
0.001 〜0.020 wt％を含有することを特徴とする深絞り
性と張出し性とに優れたプレス成形用オーステナイト系
ステンレス鋼。