JPS583018B2 - コウキヨウド １３ｃｒ ケイステンレスコウセンノセイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高強度を就する１３Ｃｒ系ステンレス鋼線の製
造方法に関するものである。

従来１３Ｃｒ系ステンレス鋼線は比較的強度の低い日用
品、金網、架空線等に用いられている。

一方、高強度ステンレス鋼線としては、１８−８系（
ＳＵＳ３０４ ）ステンレス鋼線が主に用いられており
、これは耐食性に優れるが、高炭素鋼線に比して値段が
高い。

一方安価な高強度耐食鋼線としては亜鉛めっき鋼線が多
量に用いられており、又高炭素鋼線を成型加工后最終的
に亜鉛めっき、亜鉛めつき→クロメート処理等を施した
ものが用いられているが、めっきによる公害問題、加工
工程の繁雑さ、更にめっきによるピンホール、水素脆性
等の欠点を有している。

そこで、これら１８−８系ステンレス鋼線とめつき線と
の中間の耐食鋼線として焼入れ焼戻しの熱処理を施して
強度を得る１３Ｃｒ系（ＳＵＳ４２０），１６Ｃｒ系（
ＳＵＳ４３１）等が過去に提案されているが、強度、靭
性の不足、水素脆性による遅れ破壊の為に、高強度ステ
ンレス鋼線として普及していない。

本発明は、上述の欠点を改良する為になされたもので、
１３Ｃｒ系ステンレス鋼線の耐食性を低下させることな
く、高い強度を有する１３Ｃｒ系ステンレス鋼線を容易
に安価に製造する方法を提供せんとするものである。

本発明は、Ｃ０．０７〜０．１５％、Ｃｒｌ１．５０〜
１４．００％を含む１３Ｃｒ系ステンレス鋼線を製造す
る方法において熱間圧延後又は伸線加工途中の線材を８
５０°〜９７０℃の温度に加熱後焼入れ処理し、次いで
３００°〜５００℃の温度で焼戻し処理を施した後、伸
線加工を施して加工硬化させ、所定の高強度を得ること
を特徴とする高強度１３Ｃｒ系ステンレス鋼線の製造法
である。

本発明において１３Ｃｒ系ステンレス鋼とは、上述のＣ
，およびＣｒを含み、他の成分はＳＵＳ４１０，４１０
Ｊ１，４２０と同等で、Ｍｎ＜１．００％，Ｐ＜０．０
４０％，Ｓ＜０．０３０％，Ｓｉ＜１．００％， Ｎｉ
＜０．６０％を含むものであり、必要によりさらにこれ
に各種特性を改良する、Ｍｏ＜１．２０％、Ｔｉ＜１．
５％、Ｃｕ＜１．０％、Ａｌ＜０．５％、Ｎ＜０．１５
％等のうち１種以上を添加したものを含むものである。

本発明において、Ｃ量を０．０７〜０．１５％に規定し
たのは、焼入れによって得られるマルテンサイトとフエ
ライトの混合組織を調節するためで、０．０７％未満で
は最低限の焼入硬度を確保して所要強度を得ることがで
きず、０．１５％を超えると焼入れにおける残留オース
テナイトの生成が増加するため、焼戻し後良好な靭性が
得られず、水素脆性等による遅れ破壊感受性を増加する
ためである。

本発明において、１３Ｃｒ系ステンレス鋼としてＭｏ＜
１．２０％を添加する場合は、Ｃｒ量を１１．５０〜１
３．５０％の範囲とするのが、ＭｏによりＣｒ当量が増
加し、フエライト量が増加するため望ましく、又Ｍｏを
添加するのは、１３Ｃｒ系ステンレス鋼の不働態皮膜を
更に安定強化し、耐孔食性を高めることによって水素脆
性に対する抵抗性を更に高め、又耐発銹性をも増加する
ためである。

ここでＭｏを（１．２０％とするのは、これ以上添加し
ても向上効果は減少し、かつ経済的に不利となるためで
ある。

尚、Ｃｒ量を１１．５０ 〜１４．００％としたのは本
発明の対象をＳＵＳ４１０，４１０Ｊ１，４２０および
それらの改良品としたためである。

次に本発明において焼入れ加熱温度を８５０〜９７０℃
とし、従来１３Ｃｒ系ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０相当
）で取扱われている焼入れ加熱温度９５０°〜１０００
℃（構造用）又は１０００°〜１０５０℃（刃物用）よ
り低めとしたのは、焼入れ加熱温度が、９７０℃を超え
て、高くなると完全焼入により高強度は得られるが、第
１図、１３Ｃｒ系ステンレス鋼における焼入れ加熱温度
と残留オーステナイトとの関係に示す如く、残留オース
テナイトが増加し、その後の焼戻し処理において、炭化
物の析出に伴って、残留オーステナイトが分解し、マル
テンサイトに変態し、このマルテンサイト変態の際に体
積膨脹の変化を生じ、内部歪を生じて脆性の原因となる
上に、水素脆性による遅れ破壊感受性を高めるためであ
る。

勿論最低限の焼入後強度を必安とするから、下限は後述
する理由により８５０℃とした。

次に本発明において焼戻し温度を３００°〜５００℃と
しているが、従来１３Ｃｒ系ステンレス鋼（ＳＵＳ４１
０）では１５０〜２００℃（刃物用）又は５５０°〜７
５０℃（構造用）が採用されている。

これらは焼入れ加熱温度と関連して居り、焼入れ加熱温
度が高いと焼戻し時微粒炭化物の析出と共に、残留オー
ステナイトからのマルテンサイト変態などで５００℃附
近で焼戻脆性が生じ、水素脆性感受性も高くなるが、上
記焼入れ加熱温度を本発明の８５０°〜９７０℃とすれ
ば、焼戻し温度３００°〜５００℃に取っても靭性の低
下は認められず、水素脆性に対する感受性をも減少させ
得る。

この場合焼戻し温度を３００°〜５００℃としたのは、
３００℃未満では焼入れによって生じた内部応力の残留
、又焼戻しマルテンサイトの存在によって、靭性の不安
定性と水素脆性の感受性が大きくなり、５００℃を超え
１５０℃までは微粒Ｃｒ炭化物の析出が多くなることに
よる焼戻脆性の恐れがあり又５００℃を超えるとポリゴ
ニゼーションによる軟化が生じるためである。

焼入れ、焼戻し後の強度としては、最高の条件では２０
０ｋｇ／ｍｍ２程度が得られるが、遅れ破壊感受性を著
しく強くするので、本発明は上述の温度を採用すること
により、焼入れ、焼戻し後の抗張力としては１４０ｋｇ
／ｍｍ２以下とした。

出来得れば更に１３０ｋｇ／ｍｍ２以下に抑えることが
望ましい。

次に本発明は、その後の伸線加工により適度な加工度を
与え、加工硬化によって所望の強度上昇をはかり、所定
の強度を得るものであり、伸線加工度は得るべき強度、
焼入れ焼戻し後の強度により適当に選択される。

従来１３Ｃｒ系ステンレス鋼は焼鈍処理後伸線加工を与
えて加工硬化させて、たかだか１１０ｋｇ／ｍｍ２程度
迄の抗張力が得られるに過ぎなかったが、本発明によれ
ば焼入れ焼戻し後１００〜１４０ｋｇ／ｍｍ２の強度の
線にし、更に適度の伸線加工を加える事によって所望の
強度、例えば１５０〜２００ｋｇ／ｍｍ２が得られ、ピ
アノ線と同等の高強度を得る事が出来る。

その上、耐食性、耐遅れ破壊性に強い１３Ｃｒ系ステン
レス鋼線を得る事が可能である。

以下、本発明を実施例により説明する。

実施例； 本実施例において、本発明方法、比較のための比較例お
よび従来例に使用した鋼の組成は第１表に示す如くであ
る。

第１表に示した組成のステンレス鋼および炭素鋼につい
て、下記の調査を行った。

（１）熱処理条件による機械的性能 本発明に使用するＭｏ．１（４１０ＨＣ）， Ｎｏ．２
（４１０ＬＣ）の１３Ｃｒ系ステンレス鋼を熱間圧延後
伸線加工した。

４．０ｍｍφの線について、焼入れ温度を８５０°、９
５０°および１０００℃と、焼戻し温度を３００°，４
００°４５０°，５００°および５５０℃と夫々変化し
、抗張力および絞りを測定した。

これらの温度と抗張力との関係は第２図に、同じく絞り
との関係は第３図に示す如くである。

第２図において、熱処理後の抗張力を１００ｋｇ／ｍｍ
２と規定すると、焼入れ温度８５０℃では十分なマルテ
ンサイトを生成しないため、十分な強度が出ない場合が
ある。

又第３図において、焼入れ加熱温度が １０００℃以上では絞りが低下し、靭性が劣ることが認
められ、焼戻し温度が５００℃を超えると焼入れ温度が
高い、例えば９５０℃以上のものでは絞りが低下し、脆
化することが認められる。

なお、焼入れ、焼戻し後の靭性不足（脆化）は水素脆性
による脆化と相剰的に働き、遅れ破壊の原因となる。

上従より本発明における焼入れ加熱温度は８５０°〜９
７０℃、焼戻し温度は３００°〜５００℃が適当である
ことが分る。

（２）熱処理後の伸線加工度による機械的特性本発明に
使用するＮｏ．１（４１０ＨＣ）、Ｎｏ．２（４１０Ｌ
Ｃ）および比較例のＮｏ．７（４２０）のステンレス鋼
は伸線加工した４．０ｍｍφの線で、９００℃に加熱後
油焼入れした後４００℃で焼戻しを行なった線、従来例
のＮｏ．８（Ｐ）は伸線加工した４．４ｍｍφの線で通
常のパテンテイング処理を施した線、従来例のＮｏ．１
０（４１０）は伸線加工した４．０ｍｍφの線で通常の
焼鈍処理を施した線の夫々について、０〜８５％の伸線
加工を施し、伸線加工度と抗張力および絞りの関係を調
査した。

伸線加工度と抗張力との関係は第４図、同じく絞りとの
関係は第５図に示す如くである。

第４図において、従来例のＮｏ．１０（４１０）は焼鈍
後の抗張力が約５９ｋｇ／ｍｍ２と低いため、伸線加工
度８０％程度与えてもたかだか１１０ｋｇ／ｍｍ２の強
度であるが、本発明によるＮｏ．１，Ｎｏ．２は焼入れ
、焼戻し後で１１０〜１３５ｋｇ／ｍｍ２の強度の上に
、更に適度の伸線加工度によって強度の上昇が得られ、
加工度７０〜８０％では従来例のピアノ線Ｎｏ．８（Ｐ
）に相当した高強度が得られる。

又比較例Ｎｏ．７（４２０）の様に１３Ｃｔ系でもＣ量
が増す（０．３２％）と、強度は増すが、第５図に示す
如く絞りは著しく低下する。

この点からも本発明に使用するステンレス鋼はＣ量を低
く抑えるべきで、Ｎｏ．７（４２０）では靭性不足のた
め、実用的でなくなる。

これに対し、本発明によるＮｏ．１（４１０ＨＣ）の絞
りは伸線加工度７５％でも５０％以上を示す。

（３）伸線加工後の機械的性能 第１表に示す組成のＮｏ．１〜１２のステンレス鋼およ
び炭素鋼について、第２表に示す熱処理条件で熱処理を
施しだ後、２．０ｍｍφまで伸線加工したままの線およ
び低温焼鈍（Ｎｏ．１２のみ４００℃×２０分他はすべ
て３５０℃×２０分した後の抗張力、絞り、疲労限は第
２表に示す如くである。

疲労限はハンタ一式回転曲げ疲労試験による疲労限を示
す。

なおＮｏ．９（Ｐ−Ｐ）はＮｏ．８（Ｐ）の２．０ｍｍ
φの線を亜鉛めっき後クロメート処理したものである。

第２表より、抗張力については、第４図にも示した加工
硬化傾向は略々同等で、同一伸線加工度では本発明のＮ
ｏ．１〜３は従来のピアノ線Ｎｏ．８（Ｐ）と同等の強
度が得られる。

これに対し比較例のＮｏ４（４１０ＨＣ）は焼戻温度が
６００℃と高いので、強度の低下が見られ、Ｎｏ．５（
４１０ＨＣ）は強度は高いが後述の耐遅れ破壊性に劣る
。

Ｎｏ．６，７は脆性が顕著である。又従来例のＮｏ１０
（４１０） ，Ｎｏ．１１（４３０）は強度が著しく低
く、Ｎｏ．１２（３０４）は本発明と同等の性能を示す
が高価である。

上述より本発明による線は、従来のピアノ線１８−８ス
テンレス鋼線と略同等の性能を示し、疲労限はピアノ線
と１８−８ステンレス鋼線との中間の性能を示すことが
分った。

（４）線の耐遅れ破壊性 第（３）項に示した低温焼鈍後の２．０ｍｍφの線につ
いて、Ｈ２ Ｓ飽和＋０．５％酢酸水溶液中で耐遅れ破
壊試験を行った結果は第６図に示す如くで、縦軸に応力
、横軸に破断までの時間を示す。

第６図より、Ｎｏ．（４２０）は熱処理を９００℃ＯＱ
→４００℃Ｔとしたが、Ｃ量が０．３２％と高いため、
遅れ破壊感受性が極めて高い。

又組成が同じＮｏ．１，Ｎｏ．５でも、焼入加熱温度が
Ｎｏ．５のように１０５０℃と高いと残留オーステナイ
トが多く生成するため、４００℃で焼戻ししてもそのマ
ルテンサイトへの変態により、遅れ破壊感受性は高い。

これに対し焼入加熱温度を９００℃、焼戻し温度４００
℃とした本発明のＮｏ．１（４１０ＨＣ）は従来例のピ
アノ線Ｎｏ．８（Ｐ）より優れた耐遅れ破壊性能を有す
る。

更に本発明のうちＮｏ．３（４１０Ｍｏ）のように１３
Ｃｒ系ステンレス鋼にＭｏを１．０％程度添加すると、
耐遅れ破壊感受性は著しく改善されることが分る。

上述より本発明による線は従来のピアノ線より優れた耐
逐れ破壊性能を有し、更にＭｏを添加した線は耐遅れ破
壊性が著しく改善されることが分った。

（５）線の耐食性 第（３）項に示した低温焼鈍前の２．０ｍｍφの線につ
いて、ＳＯ２ガス濃度８ｐ．ｐ．ｍ．で発露ガス腐食試
験および５％食塩水による塩水噴霧試験を行った。

腐食試験後の発錆状況は第３表に示す如くである。

第３表より、本発明による線のうちＮｏ．１（４１０Ｈ
Ｃ）は従来のＮｏ．８（Ｐ）， Ｎｏ．９（Ｐ−Ｐ）に
此して耐食性が優れている。

又Ｍｏを１．０％程度添加したＮｏ．３（４１０Ｍｏ）
はＮｏ．１（４１０ＨＣ）および従来のＮｏ．１１（４
３０）より優れ、従来のＮｏ．１２（３０４）に近い耐
食性を有していることが分る。

上述より本発明による線のうちＭｏを添加しない線は、
略々従来の１３Ｃｒ系ステンレス鋼と同じ耐食性を有し
、更にＭｏを添加した線は、従来の１６Ｃｒステンレス
鋼より優れ、１８−８Ｃｒ系ステンレス鋼に近い耐食性
を有することが分った。

以上述べたように、本発明方法は、高強度１３Ｃｒ系ス
テンレス鋼線を製造する際し、従来の１３Ｃｒ系ステン
レス鋼の組成のうちＣ量を０．０７〜０．１５％の範囲
に制限し、焼入れ後のマルテンサイト量を減じてフエラ
イト組織を含ませることにより靭性を増し、かつ最低限
の焼入硬度を確保し、その後の伸線加工により、更に強
度を上昇させるので、従来のピアノ線や１８−８ステン
レス鋼線に匹敵する強度を有し、耐遅れ破壊性を向上す
る特長がある。

更にＭｏ＜１．２０％添加した場合には、不働態皮膜を
安定強化するので、耐孔食性を高め、耐遅れ破壊性耐発
銹性を向上することができる。

又本発明方法は、熱処理では従来１３Ｃｒ系ステンレス
鋼で取られている焼入れ加熱温度より低めの８５０°〜
９７０℃とすることにより、残留オーステナイトの生成
を極力抑えることによって、焼戻し後のマルテンサイト
への変態を生ぜず、更に焼戻し温度を３００°〜５００
℃に取ることによって焼戻脆性を避けることができる特
長がある。

更に本発明方法は、組成、熱処理、伸線加工度を夫々適
当に選ぶことにより、所望の強度を有する耐遅れ破壊性
に強い高強度１３Ｃｒ系ステンレス鋼線を容易に製造し
うる利点がある。

本発明方法による１３Ｃｒ系ステンレス鋼線は、上述の
ように優れた特性を有するので、例えば、ばね用や高強
度が必要な架空線等に適するステンレス鋼線を提供する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は１３Ｃｒ系ステンレス鋼における焼入れ加熱温
度と残留オーステナイトの関係を示す図である。 第２図は本発明に使用する１３Ｃｒ系ステンレス鋼線の
焼入れ加熱、焼戻し温度と抗張力との関係を示す図で、
第３図は同じく絞りとの関係を示す図である。 第４図は本発明、比較例および従来例の熱処理後の伸線
加工度と抗張力との関係を示す図で、第５図は同じく絞
りとの関係を示す図である。 第６図は本発明、比較例および従来例の遅れ破壊試験に
おける応力と破断時間との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃ０．０７〜０．１５％、Ｃｒ１１．５０〜１４
   ．００％を含む１３Ｃｒ系ステンレス鋼線を製造する方
   法において、熱間圧延後又は伸線加工途中の線材を８５
   ０°〜９７０℃の温度に加熱後焼入れ処理し、次いで３
   ００°〜５００℃の温度で焼戻し処理を施した後、伸線
   加工を施して加工硬化させ、所定の高強度を得ることを
   特徴とする高強度１３Ｃｒ系ステンレス鋼線の製造法。