JPH08319544A - 冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼 - Google Patents
冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼Info
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- JPH08319544A JPH08319544A JP14548195A JP14548195A JPH08319544A JP H08319544 A JPH08319544 A JP H08319544A JP 14548195 A JP14548195 A JP 14548195A JP 14548195 A JP14548195 A JP 14548195A JP H08319544 A JPH08319544 A JP H08319544A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固溶化状態で優れた冷間加工性を有し、冷間
鍛造後の熱処理により高強度が得られ、特にドリリング
タッピングネジの要求特性のＨＶ＞４５０を満足し、Ｓ
ＵＳ３０４並の耐食性を有している材料を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．５％以
下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｎｉ：６．０〜９．０％、Ｃｒ：１２
〜１９％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｎｂ：０．１〜０．４
％、Ｂ：０．００１〜０．００５％、かつＣ＋Ｎが０．
０４％以下、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上、Ｍｄ３０を−４０以上、−
５＜ＭＡＩ＜４０のセミオーステナイト型析出硬化ステ
ンレス鋼である。ただし、 Ni-bal.=Ni+27C+23N+0.2Mn+0.3Cu-1.2(Cr+Mo)-0.5Si-0.
2Nb+10 Md30 =551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-
18.5Mo-68Nb MAI =2391(C+N)+39.9Si+47.8Mn+59.8Cr+87.7Ni-1653
鍛造後の熱処理により高強度が得られ、特にドリリング
タッピングネジの要求特性のＨＶ＞４５０を満足し、Ｓ
ＵＳ３０４並の耐食性を有している材料を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．５％以
下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：
０．０３％以下、Ｎｉ：６．０〜９．０％、Ｃｒ：１２
〜１９％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｎｂ：０．１〜０．４
％、Ｂ：０．００１〜０．００５％、かつＣ＋Ｎが０．
０４％以下、残部がＦｅおよび不可避不純物よりなり、
Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上、Ｍｄ３０を−４０以上、−
５＜ＭＡＩ＜４０のセミオーステナイト型析出硬化ステ
ンレス鋼である。ただし、 Ni-bal.=Ni+27C+23N+0.2Mn+0.3Cu-1.2(Cr+Mo)-0.5Si-0.
2Nb+10 Md30 =551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-
18.5Mo-68Nb MAI =2391(C+N)+39.9Si+47.8Mn+59.8Cr+87.7Ni-1653
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷間鍛造にて製造され
るドリリングタッピングネジ、ボルト等に用いられる、
固溶化状態での良好な冷間加工特性、冷間加工後に高い
析出硬化度を有し高硬度が得られ、かつ使用時には良好
な耐食性を持つセミオーステナイト型析出硬化ステンレ
ス鋼に関する。
るドリリングタッピングネジ、ボルト等に用いられる、
固溶化状態での良好な冷間加工特性、冷間加工後に高い
析出硬化度を有し高硬度が得られ、かつ使用時には良好
な耐食性を持つセミオーステナイト型析出硬化ステンレ
ス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のドリリングタッピングネジはマル
テンサイトステンレス鋼のＳＵＳ４１０を冷間鍛造し、
これに焼入焼戻処理を施して製造される場合がある。こ
の場合、そのままでは硬さ特性を満たさない場合があ
り、窒化処理等の硬化処理を施す必要がある。さらに、
耐食性、特に耐孔食性に劣り、海岸等の塩水雰囲気下で
は容易に錆が発生するため、対策としてメッキ処理等を
施して耐食性を補う必要がある。このようにＳＵＳ４１
０を使用する場合は工程数が増加し、コストアップとな
っている。
テンサイトステンレス鋼のＳＵＳ４１０を冷間鍛造し、
これに焼入焼戻処理を施して製造される場合がある。こ
の場合、そのままでは硬さ特性を満たさない場合があ
り、窒化処理等の硬化処理を施す必要がある。さらに、
耐食性、特に耐孔食性に劣り、海岸等の塩水雰囲気下で
は容易に錆が発生するため、対策としてメッキ処理等を
施して耐食性を補う必要がある。このようにＳＵＳ４１
０を使用する場合は工程数が増加し、コストアップとな
っている。
【０００３】また、非常に優れた冷間加工性とＳＵＳ３
０４並の優れた耐食性を併せ持つＣｕ含有オーステナイ
トステンレス鋼のＳＵＳＸＭ７が使用される場合は、冷
間加工後の強度が不足しているため、窒化処理等の表面
硬化処理を施す必要がある。しかし、これらの硬化処理
は工程数の増加と耐食性を劣化させる。
０４並の優れた耐食性を併せ持つＣｕ含有オーステナイ
トステンレス鋼のＳＵＳＸＭ７が使用される場合は、冷
間加工後の強度が不足しているため、窒化処理等の表面
硬化処理を施す必要がある。しかし、これらの硬化処理
は工程数の増加と耐食性を劣化させる。
【０００４】さらに冷間加工を施してから析出硬化処理
を行うと高い強度とＳＵＳ４１０よりも良好な耐食性が
得られるセミオーステナイト析出硬化ステンレス鋼のＳ
ＵＳ６３１が使用される場合もある。この場合、高強度
を得るためには高加工率の冷間加工を施す必要がある
が、ＳＵＳ６３１の変形抵抗はＣｕ含有オーステナイト
ステンレス鋼に比べて非常に高く、冷間加工が困難であ
る。また、耐食性についてもＳＵＳ４１０よりは良好な
特性を示すが、ＳＵＳ３０４と比較すると劣っており、
厳しい腐食環境下での使用に問題がある。
を行うと高い強度とＳＵＳ４１０よりも良好な耐食性が
得られるセミオーステナイト析出硬化ステンレス鋼のＳ
ＵＳ６３１が使用される場合もある。この場合、高強度
を得るためには高加工率の冷間加工を施す必要がある
が、ＳＵＳ６３１の変形抵抗はＣｕ含有オーステナイト
ステンレス鋼に比べて非常に高く、冷間加工が困難であ
る。また、耐食性についてもＳＵＳ４１０よりは良好な
特性を示すが、ＳＵＳ３０４と比較すると劣っており、
厳しい腐食環境下での使用に問題がある。
【０００５】このようにどの鋼種も一長一短があり、そ
の短所を補うために各工程が増加する問題がある。従っ
て、これら特性を満たすべく鋼種開発が進められている
が、現在のところ特性をすべて満たす鋼種は存在しな
い。
の短所を補うために各工程が増加する問題がある。従っ
て、これら特性を満たすべく鋼種開発が進められている
が、現在のところ特性をすべて満たす鋼種は存在しな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、固溶化状態でオーステナイト組織であり、
Ｃｕ含有オーステナイトステンレス鋼のＳＵＳＸＭ７並
の冷間加工性を有し、冷間加工後に熱処理を施すことに
より高い高強度が得られ、特にドリリングタッピングネ
ジの要求特性である硬さＨＶ＞４５０を満足し、さらに
耐食性に関してもＳＵＳ４１０よりも優れ、耐食用途に
汎用されているＳＵＳ３０４並の耐食性を有している材
料を提供することである。
する課題は、固溶化状態でオーステナイト組織であり、
Ｃｕ含有オーステナイトステンレス鋼のＳＵＳＸＭ７並
の冷間加工性を有し、冷間加工後に熱処理を施すことに
より高い高強度が得られ、特にドリリングタッピングネ
ジの要求特性である硬さＨＶ＞４５０を満足し、さらに
耐食性に関してもＳＵＳ４１０よりも優れ、耐食用途に
汎用されているＳＵＳ３０４並の耐食性を有している材
料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】冷間加工性を良好なもの
にするためには固溶化処理状態では硬さが低く、その後
の加工硬化率も低いことが必要である。
にするためには固溶化処理状態では硬さが低く、その後
の加工硬化率も低いことが必要である。
【０００８】固溶化処理状態での組織をマルテンサイト
組織からオーステナイト組織にすれば硬さを下げること
ができる。固溶化状態での組織をオーステナイトとする
には、通常マルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点を制御
し、Ｍｓ点を室温以下にすれば良いとされている。しか
し、このＦｅ−Ｃ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ成分系では
シェフラーらが提唱している一般的なＭｓ点の式では制
御できないことがわかった。そこで発明者らは研究を重
ね制御式ＭＡＩを導きだし、これにより固溶化処理時の
オーステナイト組織量を制御できることを見いだした。
加えてマトリックスに固溶するＣとＮの量を低く抑制す
ることで固溶化処理硬さをさらに低減できることも見い
だした。
組織からオーステナイト組織にすれば硬さを下げること
ができる。固溶化状態での組織をオーステナイトとする
には、通常マルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点を制御
し、Ｍｓ点を室温以下にすれば良いとされている。しか
し、このＦｅ−Ｃ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃｕ成分系では
シェフラーらが提唱している一般的なＭｓ点の式では制
御できないことがわかった。そこで発明者らは研究を重
ね制御式ＭＡＩを導きだし、これにより固溶化処理時の
オーステナイト組織量を制御できることを見いだした。
加えてマトリックスに固溶するＣとＮの量を低く抑制す
ることで固溶化処理硬さをさらに低減できることも見い
だした。
【０００９】冷間加工時の加工硬化率を下げるためには
Ｃｕ含有のオーステナイトステンレス鋼に見られるよう
にＣｕの添加が有効である。しかしＣｕ含有のオーステ
ナイトステンレス鋼よりもＣｕ含有の低Ｃマルテンサイ
トステンレス鋼の方が加工硬化率が低いことを見いだし
た。ただＣｕ含有の低Ｃマルテンサイトステンレス鋼は
初期硬さが高いため、加工初期の形さおよび変形抵抗は
Ｃｕ含有オーステナイトステンレス鋼に比べて劣ってい
る。
Ｃｕ含有のオーステナイトステンレス鋼に見られるよう
にＣｕの添加が有効である。しかしＣｕ含有のオーステ
ナイトステンレス鋼よりもＣｕ含有の低Ｃマルテンサイ
トステンレス鋼の方が加工硬化率が低いことを見いだし
た。ただＣｕ含有の低Ｃマルテンサイトステンレス鋼は
初期硬さが高いため、加工初期の形さおよび変形抵抗は
Ｃｕ含有オーステナイトステンレス鋼に比べて劣ってい
る。
【００１０】以上の知見を得た発明者らは、Ｃ＋Ｎ量と
ＭＡＩを制御して固溶化状態の組織をオーステナイト組
織として硬さを下げておき、Ｍｄ３０の制御によりその
オーステナイト組織を冷間加工で容易にマルテンサイト
組織化する鋼種にすれば、加工が進むにつれマルテンサ
イト変態が進行して加工硬化率が下がり、Ｃｕ含有オー
ステナイトステンレス鋼以上の冷間加工性が得られるこ
とを見いだした。
ＭＡＩを制御して固溶化状態の組織をオーステナイト組
織として硬さを下げておき、Ｍｄ３０の制御によりその
オーステナイト組織を冷間加工で容易にマルテンサイト
組織化する鋼種にすれば、加工が進むにつれマルテンサ
イト変態が進行して加工硬化率が下がり、Ｃｕ含有オー
ステナイトステンレス鋼以上の冷間加工性が得られるこ
とを見いだした。
【００１１】また、この加工誘起マルテンサイト組織は
Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂを過飽和に固溶しているため高
い析出硬化度をもつ。このため冷間加工後に熱処理を施
すと加工硬化した基地硬さに析出硬化の硬さが加わり、
非常に高い強度が得られる。
Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂを過飽和に固溶しているため高
い析出硬化度をもつ。このため冷間加工後に熱処理を施
すと加工硬化した基地硬さに析出硬化の硬さが加わり、
非常に高い強度が得られる。
【００１２】また、この成分系は低Ｃ化とＣｒ、Ｎｉ量
の制御、及びＭｏ添加によりＳＵＳ３０４並みの耐食
性、特に耐孔食性を有することも見出した。
の制御、及びＭｏ添加によりＳＵＳ３０４並みの耐食
性、特に耐孔食性を有することも見出した。
【００１３】よって、以上の条件を満たせば、現状のド
リリングタッピングネジ用材料で問題となっている点を
解決できる特性を有することが明らかである。
リリングタッピングネジ用材料で問題となっている点を
解決できる特性を有することが明らかである。
【００１４】しかし、この成分系では後述するように凝
固時にδフェライトが生成し、２相組織となりやすく熱
間加工性が劣る。そのため、量産的に製造するためには
δフェライト量を抑制して熱間加工性を改善する必要が
ある。δフェライト量とＮｉ−ｂａｌ．の関係について
は、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上であれば熱処理および圧
造によりδフェライト量を熱間加工性に影響を及ぼさな
い程度に減少でき、それにより熱間加工性の改善を図れ
ることを見いだした。加えてＢを添加することにより、
更に熱間加工性を改善できる。特にＮｉ−ｂａｌ．が−
３〜−４の間ではＢを添加しないと熱処理と圧造を施し
ても十分な熱間加工性が得られないことが明らかとなっ
た。
固時にδフェライトが生成し、２相組織となりやすく熱
間加工性が劣る。そのため、量産的に製造するためには
δフェライト量を抑制して熱間加工性を改善する必要が
ある。δフェライト量とＮｉ−ｂａｌ．の関係について
は、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上であれば熱処理および圧
造によりδフェライト量を熱間加工性に影響を及ぼさな
い程度に減少でき、それにより熱間加工性の改善を図れ
ることを見いだした。加えてＢを添加することにより、
更に熱間加工性を改善できる。特にＮｉ−ｂａｌ．が−
３〜−４の間ではＢを添加しないと熱処理と圧造を施し
ても十分な熱間加工性が得られないことが明らかとなっ
た。
【００１５】これらより、以下の範囲において諸特性を
満足できる。すなわち、本発明の手段は、請求項１の発
明では、重量比にして、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：
０．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４％以
下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：６．０〜９．０％、Ｃ
ｒ：１２〜１９％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｃｕ：２．５
〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．４％、Ｂ：０．００１〜
０．００５％、かつＣ＋Ｎが０．０４％以下、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物よりなり、下記式で示されるＮｉ
−ｂａｌ．が−４以上、Ｍｄ３０が−４０以上、ＭＡＩ
が−５＜ＭＡＩ＜４０（ＭＡＩ：マルテンサイト−オー
ステナイト組織指数）で、かつ固溶化処理状態で主とし
てオーステナイト組織を有し、冷間加工により容易にマ
ルテンサイト組織となり、優れた析出硬化特性を持つこ
とを特徴とする冷間加工性に優れたセミオーステナイト
型析出硬化ステンレス鋼である。
満足できる。すなわち、本発明の手段は、請求項１の発
明では、重量比にして、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：
０．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４％以
下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：６．０〜９．０％、Ｃ
ｒ：１２〜１９％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｃｕ：２．５
〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．４％、Ｂ：０．００１〜
０．００５％、かつＣ＋Ｎが０．０４％以下、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物よりなり、下記式で示されるＮｉ
−ｂａｌ．が−４以上、Ｍｄ３０が−４０以上、ＭＡＩ
が−５＜ＭＡＩ＜４０（ＭＡＩ：マルテンサイト−オー
ステナイト組織指数）で、かつ固溶化処理状態で主とし
てオーステナイト組織を有し、冷間加工により容易にマ
ルテンサイト組織となり、優れた析出硬化特性を持つこ
とを特徴とする冷間加工性に優れたセミオーステナイト
型析出硬化ステンレス鋼である。
【００１６】ただし、 Ni-bal.=Ni+27C+23N+0.2Mn+0.3Cu-1.2(Cr+Mo)-0.5Si-0.2Nb+10 Md30 =551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb MAI =2391(C+N)+39.9Si+47.8Mn+59.8Cr+87.7Ni-1653
【００１７】請求項２の発明では、請求項１の手段にお
ける化学成分に加えて、重量比にして、Ａｌ：０．５
％、Ｔｉ：０．５％以下から選んだ１種または２種を含
有して高強度を有することを特徴とする請求項１の手段
における冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出
硬化ステンレス鋼である。
ける化学成分に加えて、重量比にして、Ａｌ：０．５
％、Ｔｉ：０．５％以下から選んだ１種または２種を含
有して高強度を有することを特徴とする請求項１の手段
における冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出
硬化ステンレス鋼である。
【００１８】
【作用】本発明の各成分の添加理由を以下に示す。 Ｃ：Ｃは０．０３０％を超えて添加されるとマルテンサ
イト組織の硬さが上昇し冷間加工性が劣るようになる。
また、Ｃは耐食性に有効な元素であるＣｒ、Ｍｏと炭化
物を形成し、このためマトリックス中に固溶しているＣ
ｒ、Ｍｏが減少して耐食性が劣化する。これらを抑制す
るために、Ｃ量は０．０３０％以下とし、さらに、より
望ましくは０．０２０％以下とする。
イト組織の硬さが上昇し冷間加工性が劣るようになる。
また、Ｃは耐食性に有効な元素であるＣｒ、Ｍｏと炭化
物を形成し、このためマトリックス中に固溶しているＣ
ｒ、Ｍｏが減少して耐食性が劣化する。これらを抑制す
るために、Ｃ量は０．０３０％以下とし、さらに、より
望ましくは０．０２０％以下とする。
【００１９】Ｓｉ：Ｓｉは脱酸材として非常に有効な元
素であるが、０．５％を超えると耐食性、特に耐孔食性
を劣化し、かつ固溶化熱処理時の硬さを上げて冷間加工
性を劣化するので、その上限を０．５％とした。
素であるが、０．５％を超えると耐食性、特に耐孔食性
を劣化し、かつ固溶化熱処理時の硬さを上げて冷間加工
性を劣化するので、その上限を０．５％とした。
【００２０】Ｍｎ：Ｍｎは固溶化状態でのオーステナイ
ト傾向を高め、強度および靱性を向上させるに有効な元
素であるが、１％を超えると冷間加工時にマルテンサイ
ト変態するのを抑制し、冷間加工時の加工硬化率および
変形抵抗が高くなる。また、冷間加工後の析出硬化特性
も損ねる。このためＭｎの上限を１％とした。
ト傾向を高め、強度および靱性を向上させるに有効な元
素であるが、１％を超えると冷間加工時にマルテンサイ
ト変態するのを抑制し、冷間加工時の加工硬化率および
変形抵抗が高くなる。また、冷間加工後の析出硬化特性
も損ねる。このためＭｎの上限を１％とした。
【００２１】Ｐ：Ｐは切削加工性を向上させるには有効
な元素であるが、０．０４％を超えると熱間加工性の劣
化、衝撃靱性の劣化等の悪影響が多くなるので、上限を
０．０４％とした。さらに、より望ましいくは上限を
０．０３％以下とする。
な元素であるが、０．０４％を超えると熱間加工性の劣
化、衝撃靱性の劣化等の悪影響が多くなるので、上限を
０．０４％とした。さらに、より望ましいくは上限を
０．０３％以下とする。
【００２２】Ｓ：Ｓは切削加工性を向上させるためには
非常に有効な元素であるが、０．０３％を超えると耐食
性が劣化するので上限を０．０３％とした。さらに、よ
り望ましいくは上限を０．０２％以下とする。
非常に有効な元素であるが、０．０３％を超えると耐食
性が劣化するので上限を０．０３％とした。さらに、よ
り望ましいくは上限を０．０２％以下とする。
【００２３】Ｎｉ：Ｎｉはオーステナイト化傾向が強
く、かつ析出硬化特性を有するので必要不可欠な元素で
ある。６％未満ではδフェライトの生成を抑制する作用
及び固溶化状態でマルテンサイト組織の生成を抑制して
オーステナイト組織とする作用が十分に出来ないため下
限を６％とした。しかし、９％を超えるとＭＡＩが大き
くなりすぎて安定オーステナイト組織となり、冷間加工
時の加工硬化率および変形抵抗が高くなると共に、冷間
加工後の析出硬化特性が失われるため、上限を９％とし
た。さらに、望ましくは６％〜８％とする。
く、かつ析出硬化特性を有するので必要不可欠な元素で
ある。６％未満ではδフェライトの生成を抑制する作用
及び固溶化状態でマルテンサイト組織の生成を抑制して
オーステナイト組織とする作用が十分に出来ないため下
限を６％とした。しかし、９％を超えるとＭＡＩが大き
くなりすぎて安定オーステナイト組織となり、冷間加工
時の加工硬化率および変形抵抗が高くなると共に、冷間
加工後の析出硬化特性が失われるため、上限を９％とし
た。さらに、望ましくは６％〜８％とする。
【００２４】Ｃｒ：Ｃｒはステンレス鋼として必要不可
欠な元素であり、ステンレス鋼として要求される耐食性
を満たすためには１２％以上必要である。しかし、フェ
ライト生成傾向が強く、１９％を超えて多量添加すると
Ｎｉ−ｂａｌ．が低下してδフェライト量が増加し、熱
間加工性を損ねるので上限を１９％とした。さらに、望
ましくは１４％〜１８％とする。
欠な元素であり、ステンレス鋼として要求される耐食性
を満たすためには１２％以上必要である。しかし、フェ
ライト生成傾向が強く、１９％を超えて多量添加すると
Ｎｉ−ｂａｌ．が低下してδフェライト量が増加し、熱
間加工性を損ねるので上限を１９％とした。さらに、望
ましくは１４％〜１８％とする。
【００２５】Ｍｏ：Ｍｏは耐食性、特に耐孔食性の向上
に有効な元素であり、本成分系において、０．５％以上
添加することでＳＵＳ３０４並の耐食性を示すため、下
限を０．５％とした。また、４％を超えて添加するとＮ
ｉ−ｂａｌ．が小さくなり、δフェライト量が増加して
熱間加工性を損ねるとともに、Ｍｄ３０を下げて冷間加
工時の加工硬化率及び変形抵抗が高くなるとともに、冷
間加工後の析出硬化特性が劣化するため、上限を４％と
した。さらに、望ましくは０．５％〜２．５％とする。
に有効な元素であり、本成分系において、０．５％以上
添加することでＳＵＳ３０４並の耐食性を示すため、下
限を０．５％とした。また、４％を超えて添加するとＮ
ｉ−ｂａｌ．が小さくなり、δフェライト量が増加して
熱間加工性を損ねるとともに、Ｍｄ３０を下げて冷間加
工時の加工硬化率及び変形抵抗が高くなるとともに、冷
間加工後の析出硬化特性が劣化するため、上限を４％と
した。さらに、望ましくは０．５％〜２．５％とする。
【００２６】Ｃｕ：Ｃｕは２．５％未満では、析出硬化
特性を損ね、また冷間加工性を向上させる効果も十分で
ないので、下限を２．５％とした。しかし、５％を超え
て添加すると熱間加工性及び靱性が劣化するので、上限
を５％とした。さらに、望ましくは２．５％〜４％とす
る。
特性を損ね、また冷間加工性を向上させる効果も十分で
ないので、下限を２．５％とした。しかし、５％を超え
て添加すると熱間加工性及び靱性が劣化するので、上限
を５％とした。さらに、望ましくは２．５％〜４％とす
る。
【００２７】Ｎｂ：ＮｂはＣおよびＮを固定するととも
に析出硬化度を向上させるに必要不可欠な元素である
が、０．１％未満ではその効果は少ないため下限を０．
１％とする。また、０．４％を超えて多量添加すると靱
性および熱間加工性を劣化させると共に、Ｍｄ３０を下
げて冷間加工時の硬さおよび変形抵抗を増加させると共
に、冷間加工後の析出硬化特性を劣化させるのでその上
限を０．４％とした。
に析出硬化度を向上させるに必要不可欠な元素である
が、０．１％未満ではその効果は少ないため下限を０．
１％とする。また、０．４％を超えて多量添加すると靱
性および熱間加工性を劣化させると共に、Ｍｄ３０を下
げて冷間加工時の硬さおよび変形抵抗を増加させると共
に、冷間加工後の析出硬化特性を劣化させるのでその上
限を０．４％とした。
【００２８】Ｂ：Ｂは凝固組織状態での熱間加工性を改
善する元素であるが、その効果が有効となるにはＢは
０．００１％以上含有が必要である。しかし、０．００
５％以上添加してもその効果が飽和してくるため、上限
を０．００５％とした。
善する元素であるが、その効果が有効となるにはＢは
０．００１％以上含有が必要である。しかし、０．００
５％以上添加してもその効果が飽和してくるため、上限
を０．００５％とした。
【００２９】Ｃ＋Ｎ：Ｎは耐孔食性の向上に非常に有効
な元素であるが、Ｃと同様にマトリックスに固溶し、マ
ルテンサイト組織の硬さを増加させる。ＣとＮの総量と
して０．０４％を超えると固溶化状態での硬さが高くな
り、冷間加工性が劣化するので、Ｃ＋Ｎの上限を０．０
４％とした。
な元素であるが、Ｃと同様にマトリックスに固溶し、マ
ルテンサイト組織の硬さを増加させる。ＣとＮの総量と
して０．０４％を超えると固溶化状態での硬さが高くな
り、冷間加工性が劣化するので、Ｃ＋Ｎの上限を０．０
４％とした。
【００３０】Ａｌ：Ａｌは脱酸材として非常に有効であ
り、析出硬化度を増加させる元素でもあるが、フェライ
ト生成元素であるため、０．５％を超えて添加するとδ
フェライト量が増加して熱間加工性を損ねるため、上限
を０．５％とした。
り、析出硬化度を増加させる元素でもあるが、フェライ
ト生成元素であるため、０．５％を超えて添加するとδ
フェライト量が増加して熱間加工性を損ねるため、上限
を０．５％とした。
【００３１】Ｔｉ：ＴｉはＣおよびＮを固定すると共に
析出硬化度を増加させる元素であるが、フェライト生成
傾向が強く、０．５％を超えて添加するとδフェライト
量が増加して熱間加工性を損ねるため、上限を０．５％
とした。
析出硬化度を増加させる元素であるが、フェライト生成
傾向が強く、０．５％を超えて添加するとδフェライト
量が増加して熱間加工性を損ねるため、上限を０．５％
とした。
【００３２】Ｎｉ−ｂａｌ．：Ｎｉ−ｂａｌ．は凝固後
の組織を推定する上で有効となる指標である。この計算
値が負の値になるとδフェライト相が生成する。本発明
におけるＮｉ−ｂａｌ．は著名なシェフラーが提唱した
ニッケルバランスを基本として実測値から多重解析にて
求めたものであり、本発明鋼に含有してシェフラーの式
にはないＣｕとＮｂの項を加えたものである。
の組織を推定する上で有効となる指標である。この計算
値が負の値になるとδフェライト相が生成する。本発明
におけるＮｉ−ｂａｌ．は著名なシェフラーが提唱した
ニッケルバランスを基本として実測値から多重解析にて
求めたものであり、本発明鋼に含有してシェフラーの式
にはないＣｕとＮｂの項を加えたものである。
【００３３】δフェライトが多くなると熱間加工性が劣
化する。その理由は、マトリックスとの変形抵抗の違い
により、その界面が熱間加工時の割れ起点となる為であ
る。本発明鋼の成分においては、圧延時にδフェライト
量が３％以上ある組織の場合は熱間加工性に劣り、圧延
が困難になる。
化する。その理由は、マトリックスとの変形抵抗の違い
により、その界面が熱間加工時の割れ起点となる為であ
る。本発明鋼の成分においては、圧延時にδフェライト
量が３％以上ある組織の場合は熱間加工性に劣り、圧延
が困難になる。
【００３４】図１にＮｉ−ｂａｌ．とδフェライト量の
関係を示す。δフェライト量はＮｉ−ｂａｌ．の低下に
より増加していることが分かる。このδフェライトは図
１に示すように、均質熱処理および圧造によりその量は
減少する。しかし、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以下となる
と、これらの処理を施してもδフェライトは３％以下に
減少しなくなり、熱間加工性が劣化する。そこでＮｉ−
ｂａｌ．の下限を−４とした。さらに、より望ましくは
下限を−３とする。
関係を示す。δフェライト量はＮｉ−ｂａｌ．の低下に
より増加していることが分かる。このδフェライトは図
１に示すように、均質熱処理および圧造によりその量は
減少する。しかし、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以下となる
と、これらの処理を施してもδフェライトは３％以下に
減少しなくなり、熱間加工性が劣化する。そこでＮｉ−
ｂａｌ．の下限を−４とした。さらに、より望ましくは
下限を−３とする。
【００３５】Ｍｄ３０：冷間加工によりマルテンサイト
変態が起こるのを推定する指標であり、その意味は３０
％冷間加工を施した場合に５０％マルテンサイト変態が
起こる温度である。この値が高くなるほど冷間加工によ
りマルテンサイト変態が起こりやすくなる。Ｍｄ３０を
−４０以上にすると、冷間加工によりマルテンサイト変
態量が増加し、十分な析出硬化特性を有するようにな
る。よってその下限を−４０とした。
変態が起こるのを推定する指標であり、その意味は３０
％冷間加工を施した場合に５０％マルテンサイト変態が
起こる温度である。この値が高くなるほど冷間加工によ
りマルテンサイト変態が起こりやすくなる。Ｍｄ３０を
−４０以上にすると、冷間加工によりマルテンサイト変
態量が増加し、十分な析出硬化特性を有するようにな
る。よってその下限を−４０とした。
【００３６】ＭＡＩ：固溶化熱処理後の組織がオーステ
ナイトになるかマルテンサイトになるかを表す指数で、
発明者らが研究した結果導いた実験式である。この値が
０以上であればほぼオーステナイト組織となる。また０
未満になるとマルテンサイト組織が生成するようにな
り、値が低くなるにつれてマルテンサイト組織が増加す
る。
ナイトになるかマルテンサイトになるかを表す指数で、
発明者らが研究した結果導いた実験式である。この値が
０以上であればほぼオーステナイト組織となる。また０
未満になるとマルテンサイト組織が生成するようにな
り、値が低くなるにつれてマルテンサイト組織が増加す
る。
【００３７】本発明鋼において、固溶化熱処理を施した
場合に−５以上であれば、主にオーステナイト組織を有
して２００ＨＶ以下の硬さとなり、良好な冷間加工特性
が得られるため、下限を−５とした。また、値が４０を
超えると安定オーステナイト組織となり、冷間加工を施
してもマルテンサイト変態しにくくなる。そのため上限
を４０に設定した。
場合に−５以上であれば、主にオーステナイト組織を有
して２００ＨＶ以下の硬さとなり、良好な冷間加工特性
が得られるため、下限を−５とした。また、値が４０を
超えると安定オーステナイト組織となり、冷間加工を施
してもマルテンサイト変態しにくくなる。そのため上限
を４０に設定した。
【００３８】
【実施例】本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実
施例でもって明らかにする。表１は、これら供試材の化
学成分、各制御式の値を示したものであり、１〜９まで
が本発明鋼である。その中で１〜５が請求項１の発明
鋼、６〜９が請求項２の発明鋼であり、１０〜２５は比
較鋼、２６〜３０は従来鋼である。
施例でもって明らかにする。表１は、これら供試材の化
学成分、各制御式の値を示したものであり、１〜９まで
が本発明鋼である。その中で１〜５が請求項１の発明
鋼、６〜９が請求項２の発明鋼であり、１０〜２５は比
較鋼、２６〜３０は従来鋼である。
【００３９】表２は溶製した鋼塊を熱処理・圧造した
後、１０４０℃で固溶化処理を施した後の組織の状態と
硬さ、固溶化処理材を２０％および５０％冷間加工を施
した時の変形抵抗値、６０％冷間加工を施した後に４８
０℃の析出硬化処理を施した後の硬さ、材料の熱間加工
性、及び、析出硬化状態での耐食性について示したもの
である。
後、１０４０℃で固溶化処理を施した後の組織の状態と
硬さ、固溶化処理材を２０％および５０％冷間加工を施
した時の変形抵抗値、６０％冷間加工を施した後に４８
０℃の析出硬化処理を施した後の硬さ、材料の熱間加工
性、及び、析出硬化状態での耐食性について示したもの
である。
【００４０】
【表１】
【００４１】固溶化処理後の組織の指標については、組
織の８５％以上がオーステナイト組織を示すものをγ、
逆にマルテンサイト組織を示すものをα’とし、熱処理
および圧造を施しても３％以上のδフェライトが存在す
る場合にδの項目をつけ加えることにした。
織の８５％以上がオーステナイト組織を示すものをγ、
逆にマルテンサイト組織を示すものをα’とし、熱処理
および圧造を施しても３％以上のδフェライトが存在す
る場合にδの項目をつけ加えることにした。
【００４２】材料の熱間加工性については、１１００℃
における高温高速引張試験（グリーブル試験）における
絞り値が一般的な圧延可能の指標である６０％を超える
ものを○、超えないものを×としている。
における高温高速引張試験（グリーブル試験）における
絞り値が一般的な圧延可能の指標である６０％を超える
ものを○、超えないものを×としている。
【００４３】耐食性については、耐孔食性としてＪＩＳ
の６％塩化第二鉄溶液の浸漬試験を行い、その腐食減量
を示している。
の６％塩化第二鉄溶液の浸漬試験を行い、その腐食減量
を示している。
【００４４】固溶化処理後の組織はＮｉ−ｂａｌ．とＭ
ＡＩにより整理でき、発明鋼が全てγ組織を示すのに際
し、比較鋼でＭＡＩが−５以下のものについてはα’
（マルテンサイト）組織を示している。加えて、Ｎｉ−
ｂａｌ．が−４以下の鋼種についてはδフェライトの生
成が認められる。また、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上の鋼
種であってもＴｉ、Ａｌが成分範囲以上に多量添加され
ているものはδフェライトが生成している。
ＡＩにより整理でき、発明鋼が全てγ組織を示すのに際
し、比較鋼でＭＡＩが−５以下のものについてはα’
（マルテンサイト）組織を示している。加えて、Ｎｉ−
ｂａｌ．が−４以下の鋼種についてはδフェライトの生
成が認められる。また、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上の鋼
種であってもＴｉ、Ａｌが成分範囲以上に多量添加され
ているものはδフェライトが生成している。
【００４５】固溶化処理後の硬さは発明鋼が全て２００
ＨＶ以下であるのに対し、ＭＡＩが−５以下の比較鋼に
おいては、マルテンサイト組織となっているため硬さが
高くなっている。また、比較鋼でＭＡＩが高い鋼種は５
０％までの変形抵抗値が高くなっている。さらに、Ｍｄ
３０が−４０以下の比較鋼では加工誘起マルテンサイト
変態が十分に起こらないため、５０％の変形抵抗が高く
なっている。
ＨＶ以下であるのに対し、ＭＡＩが−５以下の比較鋼に
おいては、マルテンサイト組織となっているため硬さが
高くなっている。また、比較鋼でＭＡＩが高い鋼種は５
０％までの変形抵抗値が高くなっている。さらに、Ｍｄ
３０が−４０以下の比較鋼では加工誘起マルテンサイト
変態が十分に起こらないため、５０％の変形抵抗が高く
なっている。
【００４６】冷間加工率と変形抵抗の関係について、本
発明鋼の一例と従来鋼との比較を図２により詳しく示
す。同じセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼で
あるＳＵＳ６３１と比較すると、同じ傾向を示している
が、発明鋼はＣ＋Ｎ量を抑制していることとＣｕを添加
していることにより変形抵抗が非常に低くなっているこ
とが分かる。Ｃｕ含有のマルテンサイト型析出硬化ステ
ンレス鋼のＳＵＳ６３０は加工硬化率は低いが、固溶化
状態の硬さが高いため低加工率での変形抵抗が高くなっ
ている。しかし、本発明鋼では、ＭＡＩの制御により固
溶化状態の硬さを下げていることで低加工率側での変形
抵抗が大幅に低下していることに加え、Ｃ＋Ｎ量を抑制
しているため、高加工率側の変形抵抗も低下している。
また、冷間加工性に優れているＳＵＳＸＭ７は固溶化状
態での硬さが低いため、低加工率側では変形抵抗が低く
なっているが、加工誘起マルテンサイト変態を起こさな
いため高加工率側での変形抵抗は、本発明鋼よりも高く
なっている。以上より、本発明鋼がＳＵＳＸＭ７と同等
以上の冷間加工性を有していることが分かる。
発明鋼の一例と従来鋼との比較を図２により詳しく示
す。同じセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼で
あるＳＵＳ６３１と比較すると、同じ傾向を示している
が、発明鋼はＣ＋Ｎ量を抑制していることとＣｕを添加
していることにより変形抵抗が非常に低くなっているこ
とが分かる。Ｃｕ含有のマルテンサイト型析出硬化ステ
ンレス鋼のＳＵＳ６３０は加工硬化率は低いが、固溶化
状態の硬さが高いため低加工率での変形抵抗が高くなっ
ている。しかし、本発明鋼では、ＭＡＩの制御により固
溶化状態の硬さを下げていることで低加工率側での変形
抵抗が大幅に低下していることに加え、Ｃ＋Ｎ量を抑制
しているため、高加工率側の変形抵抗も低下している。
また、冷間加工性に優れているＳＵＳＸＭ７は固溶化状
態での硬さが低いため、低加工率側では変形抵抗が低く
なっているが、加工誘起マルテンサイト変態を起こさな
いため高加工率側での変形抵抗は、本発明鋼よりも高く
なっている。以上より、本発明鋼がＳＵＳＸＭ７と同等
以上の冷間加工性を有していることが分かる。
【００４７】
【表２】
【００４８】さらに、表２より６０％冷間加工を施して
析出硬化したときの硬さは、Ｍｄ３０が−４０以下の鋼
種においては析出硬化特性が不十分になっており、ドリ
リグタッピングネジの要求特性である４５０ＨＶを満た
していない。従来鋼であるＳＵＳ３０４やＳＵＳＸＭ７
及びＳＵＳ４１０では析出硬化しないため冷間加工まま
の硬さとなっているため、これも硬さ不足となってお
り、高硬度を得ることができない。
析出硬化したときの硬さは、Ｍｄ３０が−４０以下の鋼
種においては析出硬化特性が不十分になっており、ドリ
リグタッピングネジの要求特性である４５０ＨＶを満た
していない。従来鋼であるＳＵＳ３０４やＳＵＳＸＭ７
及びＳＵＳ４１０では析出硬化しないため冷間加工まま
の硬さとなっているため、これも硬さ不足となってお
り、高硬度を得ることができない。
【００４９】熱間加工性に関して、発明鋼が良好な熱間
加工性を示しているのに対し、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以
下の比較鋼ではδフェライトの存在により熱間加工性が
劣化している。また、Ｎｉ−ｂａｌ．が−３台でもＢ添
加がなされていない鋼種は熱間加工性が劣っている。
加工性を示しているのに対し、Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以
下の比較鋼ではδフェライトの存在により熱間加工性が
劣化している。また、Ｎｉ−ｂａｌ．が−３台でもＢ添
加がなされていない鋼種は熱間加工性が劣っている。
【００５０】耐食性に関しては、発明鋼が低Ｃ化、Ｃ
ｒ、Ｎｉの制御とＭｏの添加により従来鋼のＳＵＳ３０
４並の耐食性を有しているのに対し、比較鋼のＣが高い
又はＭｏの添加されていない鋼種では耐食性が明らかに
劣っている。また従来鋼はオーステナイトステンレス鋼
を除いて耐食性が十分でないことも明らかである。
ｒ、Ｎｉの制御とＭｏの添加により従来鋼のＳＵＳ３０
４並の耐食性を有しているのに対し、比較鋼のＣが高い
又はＭｏの添加されていない鋼種では耐食性が明らかに
劣っている。また従来鋼はオーステナイトステンレス鋼
を除いて耐食性が十分でないことも明らかである。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鋼は、固
溶化状態ではオーステナイト組織であり、かつＳＵＳＸ
Ｍ７並の良好な冷間加工特性を有し、冷間鍛造後に熱処
理を施すことにより加工硬化した基地硬さに析出硬化に
よる硬さが加わり非常に高い強度が得られ、硬さＨＶ＞
４５０を満足し、さらに耐食性に関してもＳＵＳ４１０
よりも優れ、耐食用途に汎用されているＳＵＳ３０４並
の耐食性を有するセミオーステナイト型析出硬化ステン
レス鋼で、耐食性に優れたドリリングタッピングネジや
ボルト等を冷間鍛造にて製造することができ、かつ熱間
加工性も良好であるなど、従来の鋼にない優れた効果を
有するものである。
溶化状態ではオーステナイト組織であり、かつＳＵＳＸ
Ｍ７並の良好な冷間加工特性を有し、冷間鍛造後に熱処
理を施すことにより加工硬化した基地硬さに析出硬化に
よる硬さが加わり非常に高い強度が得られ、硬さＨＶ＞
４５０を満足し、さらに耐食性に関してもＳＵＳ４１０
よりも優れ、耐食用途に汎用されているＳＵＳ３０４並
の耐食性を有するセミオーステナイト型析出硬化ステン
レス鋼で、耐食性に優れたドリリングタッピングネジや
ボルト等を冷間鍛造にて製造することができ、かつ熱間
加工性も良好であるなど、従来の鋼にない優れた効果を
有するものである。
【図１】Ｎｉ−ｂａｌ．とδフェライト量の関係を示す
図である。
図である。
【図２】冷間加工率と変形抵抗の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量比にして、Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０
４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｎｉ：６．０〜９．０
％、Ｃｒ：１２〜１９％、Ｍｏ：０．５〜４％、Ｃｕ：
２．５〜５％、Ｎｂ：０．１〜０．４％、Ｂ：０．００
１〜０．００５％、かつＣ＋Ｎが０．０４％以下、残部
がＦｅおよび不可避不純物よりなり、下記式で示される
Ｎｉ−ｂａｌ．が−４以上、Ｍｄ３０が−４０以上、Ｍ
ＡＩが−５＜ＭＡＩ＜４０（ＭＡＩ：マルテンサイト−
オーステナイト組織指数）で、かつ固溶化処理状態で主
としてオーステナイト組織を有し、冷間加工により容易
にマルテンサイト組織となり、優れた析出硬化特性を持
つことを特徴とする冷間加工性に優れたセミオーステナ
イト型析出硬化ステンレス鋼。ただし、 Ni-bal.=Ni+27C+23N+0.2Mn+0.3Cu-1.2(Cr+Mo)-0.5Si-0.2Nb+10 Md30 =551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb MAI =2391(C+N)+39.9Si+47.8Mn+59.8Cr+87.7Ni-1653 - 【請求項２】 請求項１における化学成分に加えて、重
量比にして、Ａｌ：０．５％、Ｔｉ：０．５％以下から
選んだ１種または２種を含有して高強度を有することを
特徴とする請求項１記載の冷間加工性に優れたセミオー
ステナイト型析出硬化ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14548195A JP3587271B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14548195A JP3587271B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08319544A true JPH08319544A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3587271B2 JP3587271B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=15386261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14548195A Expired - Fee Related JP3587271B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 冷間加工性に優れたセミオーステナイト型析出硬化ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3587271B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107073A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｆｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼の製造方法 |
| WO2014112353A1 (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井用ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP14548195A patent/JP3587271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107073A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Ｆｅ−Ｃｒ系マルテンサイトステンレス棒鋼の製造方法 |
| WO2014112353A1 (ja) * | 2013-01-16 | 2014-07-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井用ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
| EP2947167A4 (en) * | 2013-01-16 | 2016-01-13 | Jfe Steel Corp | STAINLESS STEEL SOLDER-FREE TUBE FOR USE IN AN OIL WELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
| JP5861786B2 (ja) * | 2013-01-16 | 2016-02-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井用ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 |
| US10240221B2 (en) | 2013-01-16 | 2019-03-26 | Jfe Steel Corporation | Stainless steel seamless pipe for oil well use and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3587271B2 (ja) | 2004-11-10 |
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