JPS59179714A - ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 - Google Patents

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、常温付近でフェライト相とオーステナイト
相の２相を呈する、Ｆｅ、　Ｏｒ及びＮ１全主成分とし
た２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関するものである
。

一般に、２相ステンレス鋼は、耐食性に優れた効果を発
揮するのみならず、強度、靭性及び溶接性等においても
優れた性質を具備することが知られており、各種の分野
で幅広く使用されるようになってきた材料の１つである
が、これはまた、いわゆる難加工材の部類に属するもの
としても知られているものでもあった。そして、これま
での各種研究や検討の結果、例えば熱間加工性に有害な
Ｓやｏ’６低減する等の対策がとられるようになつてき
て、板や管のように形状の単純なものや、比較的簡単な
形状の鍛造品の製造は可能となってきているけれども、
複雑な形状の部品、例えば管継手やバルブ等の製造は極
めて困難であり、い捷だに歩留りが悪く、切削性が劣る
ために能率の良くない機械加工に頼らざるを得ないのが
現状であった。

本発明者等は、上述のような観点から、耐食性をはじめ
として諸性質に優れている２相ステンレス鋼の熱間加工
性を改善することを１指して、該２相ステンレス鋼の熱
間加工性に及ぼす組織状態や変形条件の影響について系
統的に検討し、２相ステンレス鋼に任意の形状を安定し
て付与し得る熱間加工方法を提供すべく研究を行った結
果、所定の組織をもたせた２相ステンレス鋼材に、温度
や歪速度を厳密に管理した状態で変形を与えると、その
延性が飛躍的に向上する、いわゆる超塑性を呈するよう
になる、 との知見を得るに至ったのである。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、
２相ステンレス鋼の加工を、通常では考えられないよう
な大きな変形が６１能となる超塑性現象を利用して行う
方法に関するもので、現在の加工方法では製造できない
ような複雑な形状の製品であってもその製造を可能とし
、また、切削工程全件なって既に製造がなされているよ
うなものであっても、その切削工程を不要として歩留９
の向上やコストの低減を図ろうとするものであって、そ
の特徴とするところは、 Ｆｅ、　Ｏｒ及びＮｉｉ主成分とし、常温付近でフェラ
イト相とオーステナイト相の２相を呈する２相ステンレ
ス鋼−１１０００℃以上に加熱してから、７００℃以上
の温度域にて加工率　３０％以上の加工を加えるか、又
は少なくとも７００℃以下の温度域にて加工率：　２０
％以上の加工音訓え、その後、７００℃〜〔フェライト
単相となる温度−２００℃〕の温度域に再加熱してｌＸ
ｌ０　　／渡以上ｌＸｌ０／ｓｅｅ未満の歪速度で変形
することにより、容易に任意形状の物品とすること、に
存するものである。

次に、この発明の方法において、加工条件金玉ことがで
きるけれども、それによって得られる材この発明の方法
で対象となる２相ステンレス鋼に世襲とする）、 Ｃｕ：１％以下、　　Ｔｉ　：　０．５％以下、Ｚｒ：
０．５％以下、　Ｎｂ：０．５％以下、７．０５％以下
、　Ｗ：１％以下、 Ｃ：０１係以下、　　Ｎ：０．２チ以下、全含有し、或
いは更に、溶解時の脱酸剤としてＳｉ二２．５％以下、
　Ｍｎ　：　２０％以下、のうちの１種以上を含んだも
のや、更には、少量ノＲｅ、　Ｌａ、　Ｃｅ及びＯａや
、或いは不可避的不純物を含んだものも入ることはもち
ろんのことである。

加工の前処理として、鋼’に１０００℃以上に加熱する
のは、それまでの工程において蓄積されていた加工歪を
除去したり、生成し、ていた炭窒化物やσ相等の金属間
化合物をマトリックス中へ溶体化し、後の加工を容易に
するためであり、かかる状態の後で熱間加工或いは温間
での加工を加えてから超塑性域での変形温度に再加熱す
ることにより、超塑性変形の条件であるフェライトとオ
ーステナイトの２相混合微細組織が得られるのである。

微細組織を得るための加工は、７００℃以上の温度域で
は３０％以上の加工率が必要であり、また７００℃以下
の温度域では２０係以上で十分である。そして、このよ
うな加工を施ｌ−だ後に、直ちに、或いは一旦冷却した
後に超塑性変形を呈する温度に再加熱し、変形を施す。

再加熱及び変形を施す温度域を７０　（］　℃〜〔フェ
ライト単相となる温度−２００℃〕としたのは、７００
℃未満の温度では再結晶によってフェライトとオーステ
ナイトの微細混合組織を得るのが困難であり、他方、〔
フェライト単相となる温度−２００℃〕を越える場合に
はフェライト或いはオーステナイト粒が粗大化してし捷
うので、やはり微細混合組織を得ることが困難となるか
らである。

なお、この場合、化学成分組成によっては変形中のσ相
の析出もありうるが、σ相の析出はオーステナイトやフ
ェライトの粗大化を妨げ、組織の微細化にも寄与するの
で何ら有害となるものではなく、超塑性変形に対しては
むしろ好都合なことも判明した。

変形を施す直前の所定温度域での保持時間は、１０００
℃以上の高温であれば１分間程度で良く、７００℃近辺
の低温域では１０〜６０分間程度と長くする方が上述の
フェライトとオーステナイトの微細混合組織を得やすい
ので好ましい。

変形時の歪速度をｌＸｌ０／ｓｅｃ〜Ｉ　Ｘ　１０　／
ｓｅｅと定めたのは、歪速度がＩ　Ｘ　１０−１７　ｓ
ｅｃ以上であると超塑性による大変形が望めなくなり、
他方、歪速度が１ｘｌＯ／ｓｅｅよりも小さいと延性が
低下するばかりでなく、作業能率も著しく低下するので
好ましくないからである。そして、このような超塑性領
域での変形抵抗は極めて低いものであり、しかも上述し
たような特筆すべき延性の向上と相俟って、２相ステン
レス鋼の大変形が極めて容易となるのである。

次いで、この発明を実施例により比較例と対比しんから
説明する。

実施例 まず、第１表に示される如き成分組成の２相ステンレス
鋼を通常の方法によって溶製し、分解鍛造、熱間圧延を
経て、厚さ　３０側の板材とした。

この板材を使用して、第２表に示されるような条件で圧
延全行い、同じく第２表に示される温度に再加熱してか
ら、所定の歪速度で引張変形を施し、伸びと、応力−歪
速度における極大応力を求めて超塑性現象による大変形
が可能かどうかを評価した。この結果を、第２表に併せ
て示した。

第２表に示される結果からも、本発明方法１〜１０によ
れば、各２相ステンレス鋼は、いずれも３００％以上の
極めて良好な伸びを示し、変形抵抗の目安と力る極太応
力も低くなっており、この条件での大変形が容易に可能
であることが明らかである。

これに対して、第２表中にて※印で示す条件が本発明範
囲から外れた比較法１１〜１６では、いずれも伸びは大
きくなく、極太応力も一様に低くはなっていないことも
明白である。

これらのうちの、比較法１２〜】６では超塑性現象の発
生に必要な微細組織を得ることができなかったが、これ
は、変形温度又は歪速度のうちのいずれかが適当でなか
ったことに起因するものである。そして、比較法１１で
は、前処理時に加熱温度が９００℃と低く、σ相が多量
に析出して脆化を来たしたため、圧延中に著しい割れが
発生してその後の試験が不能となったものである。

」二連のように、この発明によれば、耐食性等の諸性質
が優れているにもかかわらず難加工材とされていた故に
、その適用分野が今一つ制限されていた２相ステンレス
鋼に、塑性加工のみによって極めて複雑な形状を簡単・
容易にｆでＪ与することが可能となり、その応用分野を
一層拡大することができるなど、工業上有用な効果かも
たらされるのである。

出願人　住友金属工業株式会社 代理人　富　１）和　夫　ほか１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ＦＣＩ、　ｃｒ及びＮ１ヲ主成分とし、常温
   付近でフェライト相とオーステナイト相の２相を呈する
   ２相ステンレス鋼’ｉ＝　１０００℃以上に加熱してか
   ら、７００℃以上の温度域にて加工率　３０％以上の加
   工を加え、その後、７００℃〜〔フェライト単相となる
   温度−２００℃〕の温度域に再加熱して＝４ １　ｘ　ｌ　Ｏ／　ｓｅｅ以上ｌＸｌ０／ｓｅｅ未満の
   歪速度で変形することｆ：％徴とする、２相ステンレス
   鋼の熱間加工方法。 （２１Ｆｅ、　Ｏｒ及びＮｉｉ主成分とし、常温付近で
   フェライト相とオーステナイト相の２相を呈する２相ス
   テンレス鋼を１０００℃以上に加熱してから、少なくと
   も７００℃以下の温度域にて加工率、２０チ以上の加工
   を加え、その後、７００℃〜〔フェライト単相となる温
   度−２００℃〕の温度域に再加熱してＩ　Ｘ　１”Ｏ／
   　ｓｅｅ以上ｌ　ｘ　ｌ　Ｏ’　／ｓｅｃ未満の歪速度
   で変形することを特徴とする、２相ステンレス鋼の熱間
   加工方法。