JPS58144420A - オ−ステナイト系ステンレス大型鍛鋼の製造方法 - Google Patents

オ−ステナイト系ステンレス大型鍛鋼の製造方法

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JPS58144420A
JPS58144420A JP2543882A JP2543882A JPS58144420A JP S58144420 A JPS58144420 A JP S58144420A JP 2543882 A JP2543882 A JP 2543882A JP 2543882 A JP2543882 A JP 2543882A JP S58144420 A JPS58144420 A JP S58144420A
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JP
Japan
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heat treatment
solution heat
hot
steel
forging
Prior art date
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Pending
Application number
JP2543882A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Kano
狩野 征明
Kiyoshi Uchida
清 内田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPS58144420A publication Critical patent/JPS58144420A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はオーステナイト系ステンレス鍛鋼の製造方法
に関し、特に厚肉のオーステナイト系ステンレス鍛鋼に
おける結晶粒を微細化するに適した製造方法に関するも
のである。
一般にオーステナイト系ステンレス鍛鋼の製造方法とし
ては、所定の鍛造温度に加熱して熱間鍛造を行った後、
一旦室温まで冷却して所定の寸法に機械加工(荒加工)
シ、その後再度加熱して固溶化熱処理を行ない、水冷後
仕上げの機械加工を行うのが通常である。一方、降伏強
さ等の強度向上を図るためには組織の細粒化すなわち結
晶粒の微細化を図ることが望ましいが、上述のような従
来方法においては、特に厚肉の場合には粗粒化し易く、
微細な結晶粒を得ることは困難であった。
すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼においては、
その熱処理時に相変態を伴わないから、細粒化を図るた
めには加工歪の解放時に生じる再結晶現象を利用するの
が通常であるが、熱間鍛造の場合には熱間圧延等の他の
熱間加工と比較して高温域での保持時間が著しく長いた
め、一旦素材内に導入された加工歪は容易に解放され易
く、その結果再結晶によって形成された細粒が再び粗大
化してしまう傾向が強い。さらに、オーステナイト系ス
テンレス鍛鋼の製造においては前述のように熱間加工し
た後に固溶化熱処理を行うのが通常であり、この固溶化
熱処理の目的の一つとして一般には再結晶による結晶粒
の調整も挙げられているが、前述のような従来の工程で
は固俗化熱処理によって細粒化を図ることは実際には相
当に困難であり、特に厚肉の場合には逆に粗粒化してし
まうイ頃向が強かった。
上述の固溶化熱処理についてさらに詳細に説明すると、
一般にオーステナイト系ステンレス鋼の固溶化熱処理は
、シグマ相やδフェライト等の第2相やCr炭化物をオ
ーステナイト相中へ固溶させることを主目的とするもの
であり、併せて再結訊による結晶粒を調整すること等も
目的とされている。Afr述の第2相やCr炭化物の固
溶が不完全な場合には嗣食性が不充分となるから、オー
ステナイト系ステンレス鋼の最も重要な特性である耐食
性を充分に発揮させるためには、第2相やCr炭化物を
より完全に固溶させることが望ましい。このように第2
相やCr炭化物をより完全に固溶させるためには、固溶
化熱処理の温度を充分に高温とする必要がある。一方結
晶粒を細粒化するためには固溶化熱処理を可及的に低温
で行う必要があり、第2相やCr炭化物の完全固溶を図
るために高温で固溶化熱処理を行えば結晶粒が粗大化し
てしまう。
結局、第2相やCr炭化物の完全固溶化と細粒化との両
者の要求を同時に満足することは困難であり、実際の操
業においては細粒化の要求を犠牲にせざるを得ないのが
実情であった。なお従来から熱間鍛造条件を変更するこ
とによって細粒化を図る方法が検討されてはいるが、固
溶化熱処理より前の段階で細粒が得られたと12でも、
従来の工程ではその後の固溶化熱処理中に結晶粒が粗大
化してしまい、結局そのような手段は鍛鋼製品の細粒化
には有効ではなかった。
ところで従来前述のように熱間鍛造と固溶化熱処理との
間で行っていた機械加工は、熱間鍛造品の粗表面を削り
落として、鍛造品の非破壊検査を可能にするとともにそ
の後の固溶化が均一となるようにするだめの単なる面仕
上げが目的であるが、このような機械加工を熱間鍛造と
固溶化熱処理との間に挿入する必要性はさほど大きくな
く、むしろ牟に通常の鍛鋼品に準じて熱処理前の機械加
工   。
として慣用的に用いられていた而が強い。そして本発明
者等の実験・研究によれば、熱間加工と固溶化熱処理と
の間に機械加工を挿入する従来の工程は、その間の熱履
歴が細粒化の目的に対しては不利に作用することが認識
された。すなわち、従来の工程における熱履歴は第1図
に示すように表わせ、鋼材は、熱間翫造後に一旦室温ま
で冷却されさらに機械加工後室温から固溶化熱処理温度
まで昇温される大きな熱履歴を受けることになる。
このような大きな熱履歴を通して、加工歪の解放による
再結晶から結晶粒組大化まで進行して、次の固溶化熱処
理において細粒化を図ることが困難となる。またそれば
かりでなく、その大きな熱履歴によって第2相やCr炭
化物の析出が促進されてしまい、その結果次の同浴化熱
処理において完全固溶化の要求が厳しくなり、より高温
で固溶化熱処理を行う必要性が強くなって、細粒化に一
層不利となる。
この発明は以上の事情を背景としてなされたものであり
、従来の工程では細粒化を図ることが内盤とされていた
特に厚肉のオーステナイト系ステンレス大型鍛鋼の細粒
化を、第2相やCr炭化物の(5) 完全固溶化を阻害することなく実現し得るようにするこ
とを目的とするものである。
すなわち本発明者等は、前述のように熱間鍛造と固溶化
熱処理との間に機械加工を挿入していた従来工程におけ
る大きな熱履歴による不利益についての認識に基づき、
鍛造後の冷却および再加熱のための昇温過程を省略する
実験を行ったところ、第2相やCr炭化物の析出が少な
くなって比較的低温の熱処理で完全固溶が充分に達成さ
れ、しかも低温処理のため得られる結晶粒が細粒となる
ことを見出し、この発明をなすに至ったのである。
具体的には、この発明のオーステナイト系ステンレス大
型鍛鋼の製造方法は、熱間における最終仕上げ鍛造の後
、850°Cよりも低い温度まで冷却することなく、引
続いて固溶化熱処理として900〜1080℃の範囲の
温度に加熱保持し、水靭処理することを%徴とするもの
である。
以下この発明の製造方法をさらに詳細に説明する。
第2図にこの発明の製造方法における熱履歴をC’ 6
 ) 示す。この発明の製造方法が第1図に示される従来法と
異なる点は、固溶化熱処理の前後に機械加工を行なわず
、固溶化熱処理の後のみ荒加工と仕上げ加工としての機
械加工を行うことであるが、熱履歴的には熱間鍛造と固
溶化熱処理との間で室(a−1での冷却および再加熱を
行なわず、熱間鍛造後に850℃よりも低い温度まで温
度降下しないうちに900℃〜1080℃の温度範囲に
再加熱して固溶化熱処理する点が従来法と全く異なり、
また固溶化熱処理の役割も従来法と相当に異なる。
すなわち、この発明の方法では熱間鍛造後の冷却・再加
熱なる熱履歴を受けないため、熱間鋼゛造後のシグマ相
やδフェライト等の第2相やCr炭化物の析出が極めて
少なく、そのため熱間鍛造後の固溶化熱処理も、第2相
やCr炭化物の固溶化よりもむしろ細粒化に重点を置き
、細粒化に適した比較的低温で実施する。換言すれば、
第2相やC「析出物の完全固溶化の役割は、鍛造加熱に
よりその過半が達成され、熱間鍛造後の固溶化熱処理に
おいては固溶化についてはわずかな析出物を固溶させる
だけで足りることになるから、固溶化熱処理には主とし
て細粒化の役割を担わせたのである。
なお従来熱間鍛゛造と固溶化熱処理との間に行っていた
非破壊試験は、固溶化熱処理の後に行えば良く、その場
合も特に支障はない。
次にこの発明の製造方法における温度条件の限定理由に
ついて説明する。
本発明者等がオーステナイト系ステンレス鋼、すなわち
SUS 304 、 SUS 304L 、 SUS 
316 、5US316L 、 SUS 312鋼橿に
ついて、鍛造加熱温凝を1200℃とし、鍛造比2Sに
て熱間鍛造した直後、種々の温度で固溶化熱処理して水
切した場合の結晶粒度(JIS G 4303で規定さ
れる粒度番号)を調べたところ、第3図に示す結果が得
られた。
第3図から、粒度番号5程度以上の細粒を確実に得るだ
めには、c+oo”cから1080℃の範囲が望ましい
ことが明らかである。1080℃を越えれば結晶粒が粗
大化する傾向が認められ、一方900℃未満では充分な
再結晶が生じないため再結晶による細粒化が図られず、
オた第2相やCr炭化物の固溶化も困難となる。したが
ってこの発明の方法における固溶化熱処理温度は900
℃以上1080℃以−ドの範囲内とした。なおこの温度
範囲は従来からオーステナイト系ステンレス鍛鋼の固溶
化熱処理に適当な温度としてJISG4303に規定さ
れている範囲(主として1010〜1150℃)よりも
低い領域を含む範囲となっている。その理由は、前述の
ようにこの発明の工程によれば第2相やCr炭化物の析
出が極めて少ないことから、固溶化熱処理の目的を結晶
粒調整に重点を置いたためであり、このような比較的低
温の熱処理でもこの発明の方法の場合には最終的に得ら
れた組織に従来法と同様に第2相やCr炭化物の析出が
殆ど認められないことが確認されている。
まだ熱間鍛□造後、固溶化熱処理に移行するまでの間の
下限温度として850℃を選んだのは、その間に850
℃より低い温度まで冷却された場合にC[炭化物の析出
が顕著となり、さらに次の加熱による加工歪の解放が生
じて結晶粒粗大化へ進行してしまい、この発明の目的に
沿わなくなるから(9) である。
以下この発明の製造方法による実施例および従来法によ
る比較例を記す。
実施例 第1表に示す代表的なオーステナイト系ステンレス鋼4
徨(SUS 304 、 SUS 304L 、 SU
S :316 。
SUS 316L )について同意に示す鍛造条件で熱
間鍛造した後、900℃まで降温した時点で1000℃
もしくは1050℃に昇温し、各温度で6時間保持して
固溶化熱処理を行った後、水切を実施した。
比較例 実施例で用いたと同じ4種の鋼について実施例と同様に
熱間鍛造した後空冷し、常温に達した後、1040℃も
しくは1050℃に昇温し、各温度で6時間保持して固
溶化熱処理を行った後、水切金実施した。
実施例および比較例により得られた各鍛鋼素材における
肉厚の1/4 、2/4 、3/4の厚みの位置からサ
ンプルを採取し、結晶粒1z (、y工s G 055
1に(10) よる粒度番号)を測定するとともに、JISG0571
に基ついて10チシ一ウ酸電解腐食試験を行った。これ
らの結果を第1表に示す。但し第1表において結晶粒に
は各位置の平均の粒度番号を示し、また腐食試験の判定
符号A、B、CはJISG0571に従ったものであり
、Aは粒界腐食を示さない段状組織、BはAの中に部分
的にCを含む混合組織、Cはみそ状組織で粒界腐食の起
ったことを示す。
第1表から明らかなようにこの発明の実施例により得ら
れた各鍛鋼は、耐食性については従来法により得られた
各鍛鋼と比較して若干改善された程度であるが、結晶粒
度については大きな差があられれ、従来法による鍛鋼で
は粒度番号5以上の細粒が得られなかったのに対し、こ
の発明の方法による鍛鋼では粒度番号5程度以上の細粒
を得ることが可能となった。
以上のようにこの発明の方法によれば、従来は粒度番号
5程度以上に細粒化を図ることが困難とされていた特に
厚肉のオーステナイト系ステンレス大型鍛鋼の細粒化を
、シグマ相やδフェライト等の第2相やCr炭化物の完
全固溶化を阻害することなく実現して、厚肉のオーステ
ナイト系ステンレス大型鍛鋼の降伏強さ等の強度改善を
耐食性低下を伴うことなく図り得る顕著な効果が得られ
、さらには鍛造後850℃よりも低い温度まで冷却する
ことなく固溶化熱処理を行うため、従来法と比較して熱
エネルギーの消費も少なくなってコスト的にも有利とな
る効果が得られる。
(13)
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のオーステナイト系ステンレス鍛鋼の製造
方法における熱履歴を示す線図、第2図はこの発明の製
造方法における熱履歴を示す線図、第3図はオーステナ
イト系ステンレス鍛鋼の製造時における固溶化熱処理温
度と結晶粒度との関係を示すグラフである。 出願人 川崎製鉄株式会社 (14)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱間における最終仕上げ鍛造の後、850℃よりも低い
    温度まで冷却することなく、引続いて固溶化熱処理とし
    て900〜1080℃の温度範囲に加熱保持し、水靭処
    理することを特徴とする、細粒を有するオーステナイト
    系ステンレス大型鍛鋼の製造方法。
JP2543882A 1982-02-19 1982-02-19 オ−ステナイト系ステンレス大型鍛鋼の製造方法 Pending JPS58144420A (ja)

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