JPH11256283A - 熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼Info
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Abstract
イト系ステンレス鋼を提供する。 【解決手段】耐食性等の観点から、Mnを1%以下と低
くし、それにより生じる熱間加工性の低下を、Ti、Z
r、Nbのうちの1種以上、および/またはMg、Ca
の1種以上を所定の量で添加し、Sを固着することによ
り防止したオーステナイト系ステンレス鋼。
Description
たオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
テンレス鋼は耐食部材として幅広く用いられている。近
年、主に半導体製造分野において、清浄度の観点から鋼
の表面から放出される微粒子を極力低減した材料が要求
されている。特開昭63−161145号公報には、M
n、Si、Al、O等の含有量を規制することにより非
金属介在物を低減したクリーンルーム用鋼管が開示され
ている。同公報に開示されるように、Mnは非金属介在
物を形成し清浄度をわるくする。また、Mnは溶接時に
耐食性劣化の根源であるヒュームを発生させるため、半
導体製造分野で用いられる鋼は、Mn含有量を1%以下
にすることが必須となっている。しかし、Mnは熱間加
工性を阻害するSをMnSとして固定し、熱間加工性を
向上させる作用も有しているために、Mn含有量を低減
した鋼は熱間加工性が著しく低下し、商業規模での実製
造上、大きな問題となっていた。
加工性に優れた低Mn含有率のオーステナイト系ステン
レス鋼を提供することにある。
ステナイト系ステンレス鋼に係わる本発明の要旨は以下
の通りである。
i:0.8%以下、Mn:1%以下、P:0.03%以
下、S:0.003%以下、Ni:8〜25%、Cr:
15〜30%、Al:0.03%以下、N:0.06%
以下、O(酸素):0.01%以下、さらにTi、Z
r、Nbのうちの1種または2種以上を合計で0.02
〜0.5%、Mo:0〜7%を含有し、下式(1)で定
義されるT値が1150〜1300であり、かつ[Ti
(%)+0.683Zr(%)+0.361Nb
(%)]/S(%)が40〜600であり、残部がFe
および不可避的不純物からなる熱間加工性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼。
下、Mn:1%以下、P:0.03%以下、S:0.0
03%以下、Ni:8〜25%、Cr:15〜30%、
Al:0.03%以下、N:0.06%以下、O(酸
素):0.01%以下、さらにMg、Caのうちの1種
または2種を合計で0.001〜0.02%、Mo:0
〜7%を含有し、下式(1)で定義されるT値が115
0〜1300であり、かつ[Mg(%)+0.849C
a(%)]/S(%)が2〜30である、残部がFeお
よび不可避的不純物からなる熱間加工性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼。
下、Mn:1%以下、P:0.03%以下、S:0.0
03%以下、Ni:8〜25%、Cr:15〜30%、
Mo:0〜7%、Al:0.03%以下、N:0.06
%以下、O(酸素):0.01%以下、さらにTi、Z
r、Nbのうちの1種または2種以上を合計で0.02
〜0.5%、Mg、Caのうちの1種または2種を合計
で0.001〜0.02%を含有し、下式(1)で定義
されるT値が1150〜1300であり、[Ti(%)
+0.683Zr(%)+0.361Nb(%)]/S
(%)が40〜600、かつ[Mg(%)+0.849
Ca(%)]/S(%)が2〜30であり、残部がFe
および不可避的不純物からなる熱間加工性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼。
テナイト系ステンレス鋼の熱間加工性についてγ粒の径
とSの偏析に着目して鋭意研究を行った結果、下記の知
見を得て本発明を完成させるに至った。
間加工性がわるいのは粗大なγ粒が存在すること、およ
びそのγ粒の粒界にSが偏析することが主要な要因であ
る。
間加工性を向上させるには、組織を微細化することが必
要である。組織の微細化には下式(1)で定義されるT
値を、1150〜1300に制御する必要があり、それ
により熱間加工性が大幅に改善される。これはγ単相化
温度の低下や凝固時の初相がδ相になる等の効果で、凝
固組織の粗大化や熱間加工性を阻害するSの偏析が抑制
されるためである。
i(%)+0.683Zr(%)+0.361Nb
(%)〕/〔S(%)〕が40〜600となるように制
御することにより、Sがこれらの元素に固定され熱間加
工性が著しく改善される。
つ〔Mg(%)+0.849Ca(%)/〔S(%)〕
が2〜30となるように制御することにより、Sがこれ
らの元素により固定され熱間加工性が著しく改善され
る。
合わせることにより1%以下の低Mn含有率でも良好な
熱間加工性を有するオーステナイト系ステンレス鋼が得
られる。
ステンレス鋼の組成を限定した理由について説明する
(以下、%は重量%を表す)。
るとともに、熱間加工性も低下させるので0.06%以
下とした。さらに、良好な耐食性を確保するためには
0.03%以下とするのが望ましい。ただし、耐食性よ
りもオーステナイト安定化作用、強度上昇作用等を重視
する場合には、0.03%以上にすることが望ましい。
加するが、鋼中に留まらなくてもよい。鋼中にSiが含
まれる場合、0.8%を超えると熱間加工性が低下し、
さらに酸化物系介在物を形成し半導体製造分野等で使用
される場合に要求される耐食性を劣化させるので0.8
%以下とする。さらに良好な熱間加工性および耐食性を
確保するには0.1%以下とすることが望ましい。Si
は低い方が望ましいが、脱酸のために添加されるので通
常の下限は0.02%程度となる。
るSをMnsとして固定し、熱間加工性を改善するのに
有効である。しかし、半導体製造分野等で用いられる場
合には、溶接時に耐食性劣化の根源であるヒュームを発
生させるためその含有量を低減させることが必須であ
る。本発明鋼においては、Mn添加以外の対策で熱間加
工性を改善するためMn含有量をできるだけ低くするの
がよい。そのため、Mnの含有量は1%以下とする。望
ましくは0.5%以下、さらに望ましくは0.1以下で
ある。
性も低下させる。しかしステンレス鋼のP含有量を極度
に低下させるには製造コストが大幅に上昇し、経済的に
不利になるので、溶接性と経済性の両者から許容できる
範囲として0.03%以下とする。
るだけ低減するのがよく、0.003%以下とした。望
ましくは0.002%以下である。
の元素である。Niの最適な含有率は、鋼中に含まれる
Cr、Mo等のフェライト生成元素やC、N等のオース
テナイト生成元素の含有率によって決まる。本発明鋼で
は8%未満ではオーステナイト組織の安定化が困難であ
り、一方、25%を超えると製造コストが上昇し経済的
に不利となるため、Ni含有量は8〜25%とした。
有量が増加するほど耐食性は向上する。15%未満では
前記の効果が得られない。また、30%を超えると前記
Ni量では安定なオーステナイト組織が得られない。そ
のためCr含有量は15〜30%とした。
が、酸化物系介在物を形成し半導体製造分野等で使用さ
れる場合に要求される耐食性を劣化させるため0.03
%以下とする。さらに良好な耐食性を得るために望まし
くは0.01%以下である。
せるとともに、熱間加工性も低下させるので、できるだ
け低くするのが好ましく0.06%以下とした。さらに
良好な耐食性を確保するために0.02%以下とするの
が望ましい。ただし、耐食性よりもオーステナイト安定
化、強度上昇等の作用を重視してNを添加する場合には
0.02%以上添加することが望ましい。
る方がよく、上限を0.01%とする。望ましくは0.
005%以下である。
02〜0.5% これらの元素は、本発明鋼においてはSと化合して安定
な硫化物等を形成し、熱間加工性を改善する効果があ
る。その効果を発揮させるには0.02%以上を必要と
する。しかし、過剰に添加すると逆に熱間加工性が低下
するため上限は0.5%とした。したがって、これら元
素の含有量は合計で0.02〜0.5%、望ましくは
0.05〜0.3%とする。
く、また、2種以上複合して含有させてもよい。なお、
本発明鋼においてこれらの元素は、いずれも同様な作用
効果を有しているので2種以上同時に含有させる場合に
は、合計で0.02〜0.5%の範囲とする必要があ
る。
単独添加の場合も複合添加の場合も[Ti(%)+0.
683Zr(%)+0.361Nb(%)]/S(%)
が40〜600である必要がある。40未満の場合は、
Sの固定が不完全となり微量のSの粒界偏析が生じ、熱
間加工性が低下する。一方、600を超えると前記硫化
物等が凝集粗大化してγ粒径の成長抑制が不完全とな
り、かつ凝集粗大化した硫化物等自身により熱間加工性
が劣化する。そのため上記指標は40〜600とする。
いても必要に応じて添加する。添加する場合には1%以
上添加するのがよい。しかし、7%を超えて添加すると
熱間加工性が低下するため、添加する場合の上限は7%
とする。耐食性と熱間加工性の両者ともに良好にするに
は、さらに2〜5%とすることが望ましい。
001〜0.02% これらの元素は、Sと化合して安定な硫化物等を形成
し、熱間加工性を改善する。この効果を発揮させるには
合計で0.001%以上を必要とする。しかし、過剰に
添加すると逆に熱間加工性が低下するため、上限は0.
02%とした。したがって、これら元素の含有率は0.
001〜0.02%、望ましくは0.002〜0.01
%とする。
く、また、2種複合して含有させてもよい。なお、これ
らの元素は、いずれも同様な作用効果を持っているので
2種以上同時に含有させる場合には、合計で0.001
〜0.02%の範囲とする必要がある。
添加の場合も複合添加の場合も[Mg(%)+0.84
9Ca(%)]/S(%)が2〜30である必要があ
る。
微量のSの粒界偏析が生じ、熱間加工性が低下する。一
方、30を超えると前記硫化物等が凝集粗大化してγ粒
径の成長抑制が不完全となり、かつ凝集粗大化した硫化
物等自身により熱間加工性が劣化する。そのため上記指
標は2〜30とする。
ス鋼の化学組成を表1および表2に、示す。
でる。これら42種の組成の50kgインゴットを真空
高周波誘導炉により溶製した。各インゴットから引張試
験片を切り出した。引張試験片は直径10mm、長さ1
30mmの丸棒試験片とし、1000℃で高速引張試験
(歪速度1/s)を実施、破断面の絞り率で熱間加工性
を評価した。
す場合には分塊圧延、熱間鍛造においてほとんど割れが
発生しないことが経験的に分かっている。このことを確
認するため、さらに各50kgインゴットから20mm
厚の圧延試験片を切り出し、10mm厚まで熱間圧延し
た。その結果、前記の絞り率が60%を超える供試材で
は割れがみられなかった。そこで、熱間加工性の評価基
準として絞り率60%以上であれば熱間加工性が良好で
あり、問題なしとした。
ンゴットから切りだした圧延試験片を20mm厚から1
0mm厚まで熱間圧延した場合の割れ発生状況を示す。
率との関係を示す図である。図1より、T値を本発明で
規定する範囲内に制御することにより、60%以上の良
好な絞り率が得られ、熱間加工性が向上することが分か
る。さらに、表3に示すように本発明鋼は全て60%以
上の絞り率を示し、熱間圧延時の割れも発生せず、良好
な熱間加工性を示している。一方、比較鋼の絞り率は全
て60%以下であり、熱間圧延時に割れも発生している
ことから、熱間加工性が不芳であることが分かる。
Mg、Caを全く含有せず、T値も本発明で規定する範
囲外である比較鋼Eは、Ti、Zr、Nb、Mg、Ca
以外の成分が同程度である本発明鋼7の合金と比べ絞り
率が低く、熱間圧延時の割れも顕著であり熱間加工性が
不芳である。
もTi、Zr、Nb、Mg、Caを全く含有していない
比較鋼Aの鋼は、Ti、Zr、Nb、Mg、Ca以外の
成分が同程度であり、T値も同程度である本発明鋼1と
比較して絞り値が低く熱間加工性が不芳である。
[Ti(%)+0.683Zr(%)+0.361Nb
(%)]/S(%)または[Mg(%)+0.849C
a(%)]/S(%)が、本発明で規定する範囲外であ
る比較鋼B、D、F、K、Lの鋼は成分やT値が同程度
であり[Ti(%)+0.683Zr(%)+0.36
1Nb(%)]/S(%)または[Mg(%)+0.8
49Ca(%)]/S(%)が本発明の規定範囲内にあ
るる本発明鋼2、19、13、23、18と比較して絞
り値が低く熱間加工性が不芳である。
(%)+0.361Nb(%)]/S(%)または[M
g(%)+0.849Ca(%)]/S(%)が本発明
の規定範囲内であっても、T値が本発明の規定範囲外で
あるC、G、H、I、Jの鋼は絞り率が60%以下であ
り、熱間圧延時に割れが発生し、熱間加工性に劣る。
0に制御し、さらに[Ti(%)+0.683Zr
(%)+0.361Nb(%)]/S(%)が40〜6
00あるいは[Mg(%)+0.849Ca(%)]/
S(%)が2〜30となるようにTi、Zr、Nb、M
g、Caを添加することで熱間加工性の大幅な改善が可
能であることが分かる。
がら非常に良好な熱間加工性を有したオーステナイト系
ステンレス鋼が得られ、各種耐食部材等に幅広く用いる
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項1】重量%で、C:0.06%以下、Si:
0.8%以下、Mn:1%以下、P:0.03%以下、
S:0.003%以下、Ni:8〜25%、Cr:15
〜30%、Al:0.03%以下、N:0.06%以
下、O(酸素):0.01%以下、さらにTi、Zr、
Nbのうちの1種または2種以上を合計で0.02〜
0.5%、Mo:0〜7%を含有し、下式(1)で定義
されるT値が1150〜1300であり、かつ[Ti
(%)+0.683Zr(%)+0.361Nb
(%)]/S(%)が40〜600であり、残部がFe
および不可避的不純物からなる熱間加工性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼。 T=750C(%)-10Si(%)-11Mn(%)-45Cr(%)+34Ni(%)-32Mo(%)+700N(%)+1650 ・・(1 ) - 【請求項2】重量%でC:0.06%以下、Si:0.
8%以下、Mn:1%以下、P:0.03%以下、S:
0.003%以下、Ni:8〜25%、Cr:15〜3
0%、Al:0.03%以下、N:0.06%以下、O
(酸素):0.01%以下、さらにMg、Caのうちの
1種または2種を合計で0.001〜0.02%、M
o:0〜7%を含有し、下式(1)で定義されるT値が
1150〜1300であり、かつ[Mg(%)+0.8
49Ca(%)]/S(%)が2〜30であり、残部が
Feおよび不可避的不純物からなる熱間加工性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼。 T=750C(%)-10Si(%)-11Mn(%)-45Cr(%)+34Ni(%)-32Mo(%)+700N(%)+1650 ・・(1) - 【請求項3】重量%でC:0.06%以下、Si:0.
8%以下、Mn:1%以下、P:0.03%以下、S:
0.003%以下、Ni:8〜25%、Cr:15〜3
0%、Mo:0〜7%、Al:0.03%以下、N:
0.06%以下、O(酸素):0.01%以下、さらに
Ti、Zr、Nbのうちの1種または2種以上を合計で
0.02〜0.5%、Mg、Caのうちの1種または2
種を合計で0.001〜0.02%を含有し、下式
(1)で定義されるT値が1150〜1300であり、
[Ti(%)+0.683Zr(%)+0.361Nb
(%)]/S(%)が40〜600、かつ[Mg(%)
+0.849Ca(%)]/S(%)が2〜30であ
り、残部がFeおよび不可避的不純物からなる熱間加工
性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。 T=750C(%)-10Si(%)-11Mn(%)-45Cr(%)+34Ni(%)-32Mo(%)+700N(%)+1650 ・・(1 )
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6239098A JPH11256283A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6239098A JPH11256283A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11256283A true JPH11256283A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13198766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6239098A Pending JPH11256283A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11256283A (ja) |
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-
1998
- 1998-03-13 JP JP6239098A patent/JPH11256283A/ja active Pending
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