JPH1046292A - 熱間加工性および耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼 - Google Patents

熱間加工性および耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼

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JPH1046292A
JPH1046292A JP19748596A JP19748596A JPH1046292A JP H1046292 A JPH1046292 A JP H1046292A JP 19748596 A JP19748596 A JP 19748596A JP 19748596 A JP19748596 A JP 19748596A JP H1046292 A JPH1046292 A JP H1046292A
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JP
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corrosion resistance
sulfide
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hot workability
less
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JP19748596A
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Kazuo Nakama
一夫 中間
Yasushi Haruna
靖志 春名
Tatsuro Isomoto
辰郎 磯本
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、SUS430Fと比較して、大き
なコストアップを招くことなく耐食性を向上させ、同等
の被削性を確保しながら、かつ熱間加工性に優れた鋼種
の提供にある。 【解決手段】 Mn/S比とCr量で表わされる因子を
制御して硫化物中のMnをCrに置換して耐食性向上を
図ると共に、硫化物組成の変化で若干被削性は低下する
が、Pb,Seの添加で補なえ、かつ熱間加工時の組織
をフェライト一相として十分な熱間加工性を確保したこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削加工を受ける
材料で、大きなコストアップを招くことなくSUS43
0Fよりも格段に優れた耐食性を有する熱間加工性に優
れたフェライト系快削ステンレス鋼に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、フェライト系快削ステンレス鋼
として、被削性を重視したSUS430F(17Cr−
S添加)が広く用いられているが、鋼中に分散し快削性
を付与する硫化物が耐食性を低下させるため、発銹を強
度に嫌う精密部品等に対しては耐食性の改善が望まれて
いる。フェライト系ステンレス鋼の耐食性の向上には、
CrやMo添加量の増加が有効であるが、特にMoは稀
少金属であるため高価で、低コスト材を求める最近の風
潮から反している。またCrやMoの添加で基地の耐食
性は確かに上がるものの、硫化物自体の耐食性は変わら
ないため硫化物もしくはその周囲から激しく腐食する傾
向があった。この問題を解決するため、例えば特開平7
−188864号公報は、Mn/S比の制限および硫化
物系介在物の形状制御により耐食性の向上を図ってい
る。ところが、硫化物系介在物の組成は、一定の成分範
囲内で大きく変化し、この組成変化は、耐食性の向上を
もたらす一方、被削性に悪影響を及ぼし、熱間加工性も
悪化させる。このように、耐食性と被削性および熱間加
工性の両立は困難で解決されていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、SUS43
0Fと比較して、大きなコストアップを招くことなく耐
食性を向上させ、同等の被削性を確保しながら、かつ熱
間加工性に優れた鋼種の提供を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者は硫化物の組成に着目して研究を行っ
た。この結果、硫化物組成は、フェライト系ステンレス
鋼に含有されるMnとSの重量比によって大きく変化
し、またMn/S比がある範囲内にあるときはCr量に
よっても影響されることを見出した。SUS430Fの
Mnの上限は1.25%になっているが、例えばMnが
1%含まれる場合、通常Mn/S比は3を超え、このと
き硫化物中に含まれる元素はほとんどMnとSだけであ
る。ところが、Mn/S比を低下させると、この低下に
伴い、硫化物中のMnは漸減し、かわりにCrが増加す
る。そしてMn/S比がおよそ2から1の間で、硫化物
組成は大きく変化し、ついに硫化物中のCrがMnを逆
転する。このとき、硫化物組成は、Mn/S比のみなら
ずCr量によっても変化し、Mn/S比の低下およびC
r量の増加に伴って硫化物中のCrが増えるという知見
を得た。このとき、耐食性は、硫化物組成の変化と連動
するかたちで変化し、硫化物中のCrがMnより多くな
る付近で、大幅に向上することを発見した。
【0005】ところが、硫化物中のCrが増えると、ほ
とんどMnとSだけからなる場合と比較して、硫化物は
熱間圧延等により延展しやすくなる傾向があることを見
出した。特に、硫化物組成が大きく変化する範囲で、展
伸度は急激に変化し、硫化物中のCrが増加するほど展
伸度は大きくなる。延展した硫化物系介在物は、延展し
ていないそれと比較して被削性向上に対する効果が小さ
い。特に細径の棒鋼および線材では、圧鍛比が大きいた
め、硫化物は延展しやすく、延展の度合が被削性を左右
する。すなわち硫化物中のCrが増えると耐食性は向上
するが、被削性がやや劣ってしまう問題点がある。この
問題は、耐食性に影響を与えない快削元素であるPbの
添加、または硫化物の球状化作用があるSeの添加によ
り解決できることが分かった。ただし、Pb等の添加
は、熱間加工性のさらなる悪化を引き起こす。ところ
が、本発明のように成分を調整することで、熱間圧延時
の組織がほぼフェライト一相になり、この結果、通常フ
ェライト相とオーステナイト相との間で生じやすい割れ
が軽減され、熱間加工性の向上が達成されることを見出
した。
【0006】その発明の要旨とするところは、(1)重
量%で、C :0.08%以下、Si:0.20〜1.
00%、Mn:0.50%以下、S :0.05〜0.
45%、Ni:0.5%以下、Cr:16.50〜2
2.00%、Mo:1.00%未満、N :0.03%
以下、O :0.006〜0.020%を含有し、残部
がFeおよび不可避不純物からなり、かつ下記式
(1)、(2)で表される範囲の値であることを特徴と
するフェライト系快削ステンレス鋼。 Ni+27C+23N+0.1Mn−1.2(Cr+Mo)−0.5Si≦− 20 ・・・・・・・・・・・・・・(1) Mn/S−0.17(Cr−16.5)≦1.2 ・・・・・・(2)
【0007】(2)重量%で、C :0.08%以下、
Si:0.20〜1.00%、Mn:0.50%以下、
S :0.05〜0.45%、Ni:0.5%以下、C
r:16.50〜22.00%、Mo:1.00%未
満、N :0.03%以下、O :0.006〜0.0
20%を含有し、さらにPb:0.05〜0.30%、
Se:0.05%以上のうち少なくとも1種を含有し、
残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ下記式
(1)、(2)で表される範囲の値であることを特徴と
するフェライト系快削ステンレス鋼。 Ni+27C+23N+0.1Mn−1.2(Cr+Mo)−0.5Si≦− 20 ・・・・・・・・・・・(1) Mn/S−0.17(Cr−16.5)≦1.2 ・・・・・・(2) である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の各成分元素の含有量の限
定理由を以下に示す。 C:0.08重量%以下 Cは、基地に固溶されて硬さを上昇させ、また強力なオ
ーステナイト生成元素である。0.08重量%を超える
と炭化物の析出量が増加し耐食性が劣化し、オーステナ
イト量が増加するため、上限を0.08重量%とした。 Si:0.20〜1.00重量% Siは、製鋼時に脱酸元素として添加されるが、多すぎ
ると靱性が低下し、少ないとその効果が得られないの
で、0.20〜1.00重量%とした。
【0009】Mn:0.50重量%以下 Mnは、快削鋼において、被削性向上に寄与する硫化物
系介在物を生成するために添加される。SUS430F
には1.25重量%まで添加されるが、本発明では耐食
性を劣化させないようにMn/S比を規定するため、上
限を0.50重量%にした。 S:0.05〜0.45重量% Sは、被削性向上元素として極めて有効であるが、含有
量が0.05重量%以下ではこの効果が十分発揮されな
い。0.45重量%を超えて添加すると、添加量に見合
うだけの被削性向上効果が得られないうえ、熱間加工性
を劣化するので、0.05〜0.45重量%とした。
【0010】Ni:0.50重量%以下 Niは、焼入性を向上するために添加する場合がある
が、0.50重量%を超えると、熱間加工温度域でフェ
ライト相が不安定になり、熱間加工性を悪化するため、
上限を0.50重量%にした。 Cr:16.50〜22.00重量% Crは、ステンレス鋼として必要な耐食性および耐酸化
性を確保するうえで必要な元素である。SUS430F
では、Crの下限値は16.00重量%であるが、本発
明では耐食性の向上に重点をおいているため、下限値を
16.50重量%とした。また、22.00重量%を超
えると靱性の低下が著しいため、16.50〜22.0
0重量%とした。
【0011】Mo:1.00重量%未満 Moは、耐食性を高める元素であるが、高価な元素であ
るため、1.00重量%未満とした。 N:0.03重量%以下 Nは、Cと同様に強力なオーステナイト生成元素であ
り、0.03重量%を超えると熱間加工温度域でフェラ
イト相が不安定となるため、上限を0.03重量%とし
た。 O:0.006〜0.020重量% Oは、硫化物の形状に影響を与える元素であり、0.0
06重量%以下では硫化物が小型になり切削に不向きな
形状となる。また、0.020重量%を超えると酸化物
が増加して被削性を阻害するため、0.0060〜0.
020重量%とした。
【0012】Pb:0.05〜0.30重量% Pbは、耐食性を劣化させずに被削性を向上させる元素
であり、0.05重量%以下ではこの効果が薄く、0.
30重量%を超えて添加すると被削性向上効果は飽和し
しかも熱間加工性を害するようになるため、0.05〜
0.30重量%とした。 Se:0.05重量%以上 Seは、硫化物の形状を制御して被削性を向上させる元
素であるが、この効果を発揮するためには、0.05重
量%以上の添加が必要であるため、下限を0.05重量
%にした。
【0013】 Ni+27C+23N+0.1Mn−1.2(Cr+Mo)−0.5Si≦− 20 ・・・・・・・・・・・・・・・(1) 式(1)で表される値は、フェライト相の安定度を表す
指標であり、熱間加工性に影響を及ぼす。被削性確保の
ためPbを添加した場合熱間加工性は悪化するが、式
(1)で表される値を−20以下に限定して熱間加工温
度域の組成をほぼフェライト一相とすることで、熱間加
工性の回復が可能となるため、Ni+27C+23N+
0.1Mn−1.2(Cr+Mo)−0.5Siを−2
0以下に限定した。
【0014】 Mn/S−0.17(Cr−16.5)≦1.2 ・・・・・・(2) 式(2)で表される値は、本発明で規定するCrの範囲
(16.50〜22.00重量%)で硫化物の組成を決
定する因子であり、硫化物組成の変化は耐食性に大きな
影響を与える。式(1)の値が1.2を超えると、硫化
物中のMnがCrより多くなり耐食性を大きく劣化する
ため、Mn/S−0.17(Cr−16.5)を1.2
以下に限定した。
【0015】
【実施例】以下に実施例について説明する。表1に示す
本発明鋼および比較鋼を真空溶解炉にて溶製した後、φ
15またはφ20棒鋼に鍛造し、800℃で焼鈍後、各
種試験に供した。試験は、硫化物系介在物分析、耐食性
試験、被削性試験および熱間加工性試験を行った。 (1)硫化物系介在物分析 エネルギー分散型X線分析装置により硫化物系介在物の
組成を分析した。 (2)耐食性試験 相対湿度90%の環境下で20〜50℃のサイクルを2
0回繰り返すサイクル湿潤試験を行い、このときの試験
片の外観から発銹程度をレイティングにより評価した。
レイティングは、発銹なしをS、やや発銹(発銹点の面
積率10%以下)が見られるものをA、激しく発銹(面
積率10%以上)が見られるものをBとして評価した。 (3)被削性試験 ドリル穿孔性試験を行った。φ5の高速度鋼ドリルを用
いて、推力414N、周速18.7m/minで穿孔を
行い、深さ10mm穿孔するときに要する時間で被削性
を評価した。
【0016】(4)熱間加工性試験 グリーブル試験機により、熱間加工性試験を行った。熱
間加工性は、1100℃における絞り値によって評価し
た。表1に示すように、式(2)の値が1.2以下の発
明鋼1〜7は、1.2を超える比較鋼8〜11と異な
り、硫化物中のMnとCrが逆転してCrが多くなる。
それに伴い、耐食性が極めて優れるようになる。被削性
は若干悪くなるが、発明鋼6、7のようにPbまたはS
eの添加で改善される。式(1)の値が−20を超える
比較鋼8、9、12は、低い絞り値を示しているが、式
(1)の値を−20以下にすることで発明鋼のように絞
り値の改善が見られる。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、SU
S430Fよりも格段に優れた耐食性を有するフェライ
ト系快削ステンレス鋼を得ることができた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.08%以下、 Si:0.20〜1.00%、 Mn:0.50%以下、 S :0.05〜0.45%、 Ni:0.5%以下、 Cr:16.50〜22.00%、 Mo:1.00%未満、 N :0.03%以下、 O :0.006〜0.020%を含有し、 残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ下記式
    (1)、(2)で表される範囲の値であることを特徴と
    するフェライト系快削ステンレス鋼。 Ni+27C+23N+0.1Mn−1.2(Cr+Mo)−0.5Si≦− 20 ・・・・・・・・・・・・・・(1) Mn/S−0.17(Cr−16.5)≦1.2 ・・・・・・(2)
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.08%以下、 Si:0.20〜1.00%、 Mn:0.50%以下、 S :0.05〜0.45%、 Ni:0.5%以下、 Cr:16.50〜22.00%、 Mo:1.00%未満、 N :0.03%以下、 O :0.006〜0.020%を含有し、 さらにPb:0.05〜0.30%、Se:0.05%
    以上のうち少なくとも1種を含有し、残部がFeおよび
    不可避不純物からなり、かつ下記式(1)、(2)で表
    される範囲の値であることを特徴とするフェライト系快
    削ステンレス鋼。 Ni+27C+23N+0.1Mn−1.2(Cr+Mo)−0.5Si≦− 20 ・・・・・・・・・・(1) Mn/S−0.17(Cr−16.5)≦1.2 ・・・・(2)
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1288323A1 (de) * 2001-09-04 2003-03-05 Stahlwerk Ergste Westig GmbH Kaltverformbarer korrosionsbeständiger Chromstahl
JP2006097039A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Sanyo Special Steel Co Ltd 耐食性、冷鍛性および熱間加工性に優れた快削ステンレス鋼
US7297214B2 (en) 1999-09-03 2007-11-20 Kiyohito Ishida Free cutting alloy
US7381369B2 (en) 1999-09-03 2008-06-03 Kiyohito Ishida Free cutting alloy
JP2013104075A (ja) * 2011-11-11 2013-05-30 Sanyo Special Steel Co Ltd 複相介在物を有する快削ステンレス鋼

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Effective date: 20020226