JPS5854187B2 - 成形性が優れ、耐食性、耐時期割れ性の良好なオ−ステナイト系ステンレス鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は成形性が優れ耐食性、耐時期割れ性の良好な
オーステナイトステンレス鋼板に関するものである。

成形性就中プレス成形性は一般に張出し、絞り、伸びフ
ランジおよび曲げのそれぞれについて論じられる。

５ＵＳ３０１．５ＵＳ３０４に代表される既存の規格成
分を有するオーステナイト系ステンレス鋼板は、密着間
げが可能であり曲げ性には問題がないが、苛酷な張出し
、絞りあるいは伸びフランジ加工に対しては一般に不十
分といわざるをえず、これに加えてオーステナイト系ス
テンレス鋼板がプレス成形に供されるような用途に向け
られる場合は、耐食性ならびに耐時期割れ性が良好であ
ることが前提条件となるから、この点からも上掲したよ
うな規格鋼では要求を満足させることはできない。

実際のプレス成形で必要な張出し、絞り、伸びフランジ
釦よび曲けの各要素のうち、オーステナイト系ステンレ
ス鋼のプレス成形にむいては、とくに張出し性と絞り性
が重要であり、これに加えて伸びフランジ性も優れてい
ることが望１しく、曲げ性は通常あ捷り問題にならない
ことが多い。

加工用として従来用いられてきたオーステナイト系ステ
ンレス鋼板ＳＵＳ ３０１あるいは５ＵＳ３０４の張出
し性は、普通鋼やフェライト系ステンレス鋼板に比べる
とかなり優れ、これは変形に伴って生ずるマルテンサイ
ト変態のために材料が強化され、加工硬化能と抗張力が
大きくなることに基キ、とくに成分バランスの上から、
オーステナイト安定度のより小さい（すなわち、より不
安定な）ＳＵＳ３０１においてこの傾向が著しい。

一方、これらの鋼の絞り性をｒ値で判断するとあ１り差
は認められないが、ＣＣＶでみると５ＵＳ３０１のほう
が５ＵＳ３０４よりも若干優れている。

また伸びフランジ性も引張破断伸び特性が太きいために
５ＵＳ３０１のほうがＳＵＳ ３０４よりも良好なよう
である。

このように既存規格鋼については、５ＵＳ３０１の成形
性はＳＵＳ ３０４のそれよりも概して優れているとい
えるが、深絞り加工を受けた場合に時期割れ感受性の大
きい点が最大の欠点である。

さらに、耐力もしぐば、耐力／抗張力、の比が大きいた
めに形状凍結性が悪く、耐食性も５ＵＳ３０４よりも劣
る点が問題である。

５ＵＳ３０４ばこれと逆に耐時期割れ性、耐食性、形状
凍結性は比較的よいがしかし十分とはいえないし、成形
性は劣る。

上述の理由から、規格鋼によって成形品に要求される諸
条件を満たすことは不可能に近く、能う限りかかる要求
を満足しうる材料の開発が渇望される所以である。

発明者らは、プレス成形性をはじめ上記したような諸性
質をすべてにわたって具備したオーステナイト系ステン
レス新鋼種を開発するために、オーステナイト安定度の
異なるＮ ｉ −Ｃｒステンレス鋼に種々の第３元素を
添加したときの効果を検討した結果、特定範囲のオース
テナイト安定度ならびに炭素量を有するベース鋼に、Ｓ
ｎを微量添加し、仕上焼鈍後の結晶粒度を特定範囲に調
整した場合に、所期の目的を達成しうろことを見いだし
た。

すなわち、１ず発明者らは、オーステナイト安定度指標
、Ｍｄ３０ （３０％引張変形した場合に試料組織の５
０係がマルテンサイトに変態する温度で°Ｃで表わす）
、に関する次式 （ただし式中の係は含有重量百分率）で与えられる値が
１０〜４０℃で、かつ炭素量が０．１７％以下であるＮ
ｉ −Ｃｒステンレス鋼をベース鋼トスることの必要
性を究明した。

ここにＭｄ３ｏが４００Ｃより大きいと材料のオーステ
ナイト安定度が小さすぎ（不安定すぎ）、また１０℃よ
り小さいと逆にオーステナイトが安定化しすぎてＳｎの
添加効果を発揮させることができない。

また炭素量は０．１７％をこえると耐粒界腐食性に問題
が生じ、絞り性も劣化するので好１しくない。

ベース鋼の（１）式における炭素以外の組成範囲はＳｉ
； ０．３〜２．０％、 Ｍｎ ； ０．５〜３．０
％ 、 Ｎｉ ；５．０〜１０．０％ 、 Ｃｒ ；
１３．０〜２０．０％ 、Ｎ ；０．０２５％以下ま
た必要により、加工硬化性と耐食性改善のための副成分
元素ばＣｕ 、 Ｎｂ 、 ＴａおよびＴｉのうち一
種捷たは二種以上で３φ以下とする。

ＳｉとＭｎは脱酸剤としてそれぞれ最低０．３および０
．５％は必要であり、Ｓｉが２．０饅をこえるとδフェ
ライトが生じやすくなって熱間加工性が阻害され、また
Ｍｎが３．０俤をこえると材料が加工硬化しすぎるから
倒れも好捷しくない。

それゆえＳｉとＭｎの組成範囲は上記のように限定する
。

Ｎｉば５．０％未満であると耐食性が劣し、１０．０優
をこえるとオーステナイト相があ捷りにも安定化しすぎ
るとともに製造コストが高くなるから５．０〜１０．０
％の範囲に限定する。

Ｃｒは１３．０％未満では耐食性が不充分な一方２０．
０％をこえるとδフェライトの生成傾向が大きくなり熱
間加工性が劣化干るので１３．０〜２０．０斜の範囲に
限定する。

Ｎは通常電気炉精錬による実績を勘案して０．０２５多
以下とする。

Ｃｕ 、Ｎｂ 、Ｔａ およびＴｉは単独もしくは複合
添加の各場合とも３係以下で加工硬化性、耐食性の向上
に均等に寄与する。

このようにオーステナイト安定度と組成を定め＊＊たベ
ース鋼にこの発明では、とくにＳｎを０．０２〜０．５
多含有させる。

このＳｎ含有量は次に示す表１のデータによって定めら
れる。

すなわち表１の試料ａ −ｆは種々なＳｎ含有量での性
能を比較した試験結果で、 この結果によれ ばＳｎ；０．０１優で加工性は大体良好であるにしても
耐食性釦よび耐時期割れ性に難があるのかＳｎ・０．０
２％以上となってすべての性質を満足し、これがＳｎ含
有量が０．５ ％ｔではＳｎ；０．０５゜０．３２ 、
０．４９％の各側を示したようにはビ同等に維持される
がこれをこえるとＳｎ・０．５９％の場合について表に
掲げたとおり加工性が劣化するのみならず熱間加工性ｌ
ども難点を生じるｌこ至るので、Ｓｎ含有量を０．０２
〜０．５優の範囲に限定した。

な釦表１には、Ｓｎ含有量を０．２１％とした場合に釦
けるＡＳＴＭＮｏ、であられした結晶粒度の影響を試料
ｙ−ｈについて示したように、結晶粒度が６．０未満の
５．０の場合試料ｇのごとく加工性、耐食性、耐時期割
れ性は良好であっても、成形試験で明瞭な肌あれを生じ
たが、結晶粒度６．０〜８．５の範囲では、試料ｈ〜ｊ
により、それぞれ６．２ 、７．０ 、８．５の各場合
ともかような問題を伴わず、表に示したようなすぐれた
性能がもたらされる反面結晶粒度番号が８．５をこえる
と試料にで結晶粒度番号９．１の例に示すごとく加工性
の劣化を生じることがわかった。

かような解明の結果に従ってＡＳＴＭ結晶度結晶全番号
０〜８５の範囲に限定した。

さて上述のようにこの発明で鋼中に含有させたＳｎの作
用と結晶粒度による寄与は次のとおりである。

５ＵＳ３０１相当の成分系にＳｎを添加することによる
第１の作用は材料のオーステナイト安定度を高める（よ
り安定化させる）ことである。

そのためにＳＵＳ ３０１に比べて加工誘起マルテンサ
イト発生量が若干減少して加工硬化の程度が適度になり
、ＳＵＳ ３０４よりもすぐれた加工性がλ−られる。

第２の作用は恐らく、Ｓｎ添加によってＳｎと仁の間に
相互作用が生じることであり、これがＳｎ添加鋼の加工
性がＳＵＳ ３０１と同程度であるにもかかわらず耐食
性と耐時期割れ性がすぐれている原因であろう。

Ｓｎと０間に相互作用が生じることを直接検証すること
は困難であるが、Ｓｎ添加鋼は焼鈍状態で５ＵＳ３０１
と異なって粒界に微細析出物がみられること、オた塑性
曲線上にＣによる動的歪時効に基づく規則セレーション
が生じること、などから間違ないものと思われる。

固溶Ｃ量が減ると特に粒界腐食は生じにくくなり、また
時期割れ現象がＣ量に依存するらしいことが最近間らか
になりつつある。

結晶粒度の作用は一般に粒が粗くなるとプレス成形に際
して肌あれが生じ含Ｓｎ鋼も例外でない。

肌あれが生じない範囲内であれば一般に粒が粗いほうが
加工性がよい傾向があるが、本発明鋼板にもそのような
傾向が認められる。

ただし、本発明鋼板のような準安定オーステナイトステ
ンレス鋼については加工誘起変態が粒度の影響を受け、
細粒になるほどマルテンサイトの生成が顕著になる。

したがって、本発明鋼に釦いて、この観点からもマルテ
ンサイトの生成が適度になされる粒度範囲があることに
なる。

これらの事柄から、実験結果で示されるとおり、粒度の
限定範囲が決められたのである。

通常通り電気炉または転炉にて表２に示す成分の鋼を溶
製し、インゴットに鋳造し、次いで分塊および熱間圧延
を行った。

この場合０．０２〜０．５％Ｓｎの範囲内であれば熱間
加工性には全く問題がなかった。

次に母板焼鈍を行い、ゼンジミア冷間圧延機によって板
厚４關の母板をＱ、 ７ ｍｒｎに寸で圧延し、その後
、酸洗および１１２０’Ｃでの仕上熱処理をへて製品と
した。

この発明に従う煮１銅は０．１２％Ｃを含みＭｄ３゜が
３１℃のベース鋼でＳｎを０．１１％含有するもので、
結晶粒度は若干粗い場合である。

Ａ２と應３はＡＩとは異なったＭｄ３ｏを有するベース
鋼でＳｎをそれぞれ０．１５および０．２１φ含有する
もので、結晶粒度を８程度に調整した場合である。

Ａ４ばＣｕを含むベース鋼でＳｎをｏｙ１％程度含有し
、結晶粒度を６．５〜７．０に調整した場合である。

寸た、Ａ５，６，７はそれぞれＮｂ 、 Ｔａ 。Ｔｉ
を含むベース鋼でＳｎを０．１〜０．２多含有するもの
である。

比較材のうちＮｉ−Ｃｒ−Ｃｕ鋼は特公昭４３−８３４
３３号公報に相当するＣｕ添加オーステナイト系ステン
レス鋼である。

この発明に従うＡｌ鋼のエリクセン値とＣＣＶは比較材
よりも優れ、とくに大きな伸び特性を示している。

その他の発明鋼板も従来の規格鋼板（ＳＵＳ ３０１お
よび５ＵＳ３０４）よりも優れた加工性を示しており、
とくにＡ４は硬度および耐力が低い軟質材で成形性とと
もに形状凍結性も芽た良好である。

本発明鋼の耐時期割れ性は比較材と同等もしくはそれ以
上であり、渣た塩水噴霧試験および硫酸−硫酸銅試験に
よる耐食性も良好である。

実際のプレス加工では張出し、深絞りの複合成形が行わ
れるのが常であるから、エリクセン値訟よびＣＣＶがと
もに優れていることが肝要である。

加えて伸びフランジ性や形状凍結性、そして耐食性と耐
時期割れ性が良好であることも重要な条件であるところ
、表２に示したように、既存鋼板によってこれらの要求
を満たすことばきわめて困難であったのに対してこの発
明はこの難点が上記のように有利ｌこ解決され、厨房器
具、流し台、バスタブ、電気製品、車輛その他多くの苛
酷なプレス加工用途に応用することができるので従来、
加工不可能であったプレス部品や、プレス加工工程の削
減、また近年需要増大の著しいステンレス浴槽などの一
体絞り成形などにもこの発明が有利に適用することがで
きる。

な釦表２に小したように本発明鋼のうち、ＣｕとＳｎを
共存させたものは硬さおよび抗張力が比較的低いから二
次加工性も優れている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｃ；０．１７重量φ以下、Ｓｉ；０．３〜２．０
   重量優、Ｍｎ ； ０．５〜３．０重量係、Ｎｉ；５．
   ０〜１０．０重量係、Ｃｒ ； １３．０〜２０．０重
   量係、Ｎ：０．０２５重量重量下を次式 ％式％ （式中各元素の％は重量百分率） で与えられるオーステナイト安定度指標１０〜４０℃の
   範囲で含み、かつＳｎ ； ０．０２〜０．５％を含有
   するほか不可避に混入する元素を除き残部実質的にＦｅ
   の組成よりなり、ＡＳＴＭ Ｎｏ、６．０〜８．５で示
   される結晶粒度を有することを特徴とする成形性が優れ
   、耐食性、耐時期割れ性の良好なオースナナイト系ステ
   ンレス鋼板。 ２Ｃ；０．１７重量係以下、Ｓｉ；０．３〜２．０重量
   係、Ｍｎ ； ０．５〜３．０重量係、Ｎｉ ； ５．
   ０〜１０．０重量係、Ｃｒ ； １３．０〜２０．０重
   量φ、Ｎ；０．２５重重量板下ならびにＣｕ 、 Ｎｂ
   、 Ｔａ およびＴｉのうち一種または二種以上で３
   重量多以下を、次式 で与えられるオーステナイト安定度指標１０〜４０℃の
   範囲で含みかつＳｎ；０．０２〜０．５ダを含有するほ
   か不可避に混入する元素を除き残部実質的にＦｅの組成
   よりなり、ＡＳＴＭ Ｎｏ、６．０〜８．５で示される
   結晶粒度を有することを特徴とする成形性が優へ耐食性
   、耐時期割れ性の良好なオーステナイト系ステンレス鋼
   板。