JPS61223158A - 超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法 - Google Patents

超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法

Info

Publication number
JPS61223158A
JPS61223158A JP6416385A JP6416385A JPS61223158A JP S61223158 A JPS61223158 A JP S61223158A JP 6416385 A JP6416385 A JP 6416385A JP 6416385 A JP6416385 A JP 6416385A JP S61223158 A JPS61223158 A JP S61223158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
superplastic
present
sieq
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6416385A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0542484B2 (ja
Inventor
Yasuhiro Maehara
泰裕 前原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP6416385A priority Critical patent/JPS61223158A/ja
Priority to GB8607770A priority patent/GB2173816B/en
Priority to US06/844,661 priority patent/US4721600A/en
Priority to SE8601468A priority patent/SE464090B/sv
Publication of JPS61223158A publication Critical patent/JPS61223158A/ja
Priority to US07/147,530 priority patent/US4812177A/en
Priority to GB8816870A priority patent/GB2205857B/en
Priority to SE9001220A priority patent/SE464089B/sv
Publication of JPH0542484B2 publication Critical patent/JPH0542484B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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】 (産業上の利用分野) 本発明は、超塑性加工に通した2相合金およびその加工
方法に関する。更に詳述すれば、本発明は窒素含有超塑
性加工用鉄基2相合金およびその超塑性熱間加工方法に
関する。
(従来の技術) フェライト相(α)とオーステナイト相(γ)よりなる
2相合金は強度、靭性、溶接性に優れた性質を具備する
ので近年その需要が増大している。
しかしながら、フェライト相とオーステナイト相の2相
を呈するためいわゆる難加工材に分類される材料として
も知られている。
したがって、このような2相合金については従来にあっ
ても、加工性改善のために熱間加工に有害な硫黄(S)
や酸素(0)などの不純物を低減するなどの対策がとら
れ、現在のところ管や板などの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。
しかし、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、能率の悪い機械加工や鋳物に
頼らざるを得ないのが現状である。
ところで、このような難加工材を複雑な形状に加工する
方法として、近年、超塑性を利用した塑性加工技術の開
発が著しく、この方法をFe基2相合金、例えばCrや
MOやNiを多量に含有したやはり難加工材である2相
ステンレス鋼に通用する研究が行われ、すでに、著しい
超塑性を示すことが報告されている(「鉄と鋼J 70
.  (1984) 378〜385)。これはSi 
< 0.48%、Mn<1.60、Ni:5.5〜7%
、Cr s 21〜25%、Mo : 2.7〜2.8
%、N:0゜15%以下の組成を有する2相ステンレス
鋼におけるσ相析出に伴う超?!、!現象をも利用する
ものである。そのような研究の結果、従来、Fe基合金
では超塑性の実用化が困難とされていた通念を打ち破る
に至り、今日、その利用技術の開発が積極的に進められ
ている。このような2相ステンレス鋼は前述の機械的性
質や溶接性の他に卓越した耐食性を示すことが知られて
いるものであり、そのような分野、例えば耐海水用機器
や油井分野などでは上述のような超塑性技術を併用する
ことによって極めて優れた威力を発揮することができる
ところが、耐食性を必ずしも必要としない分野への超塑
性加工の通用を考えた場合には、そのような2相ステン
レス鋼はCr+Ni+Moなどを多量に含有し、そのた
め最終的に得られる製品が高価となるので、その用途に
も限界があり、汎用性のあるFe基合金において安価で
超塑性の優れた材料の開発が強く望まれていた。
(発明が解決しようとする問題点) したがって、本発明の目的は、材料が高価であるという
上述のような従来技術の欠点を克服する優れた超塑性材
料およびその超塑性加工方法を提供することである。
さらに、本発明の別の目的は、超塑性加工を適用して任
意の形状の製品を安定して製造するための安価なFe基
合金とその超塑性加工方法を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明者は、このような観点から超塑性に通した安価な
Fe基合金とその加工方法について模索し、種々検討を
重ねたところ、フェライト相とオーステナイト相との2
相組織を超塑性変形温度である1000℃付近で呈する
ことができれば、高価なCrやNiやMOを多量に含有
させなくても、またσ相等の析出を利用しな(ても優れ
た超塑性を示すことを知見した。
すなわち、例えば上述のような(α+γ)の2相型材料
における超塑性変形中には相対的に硬いγ相の分断と微
細分散および球状化が行われ、相対的に軟いα相の変形
中の再結晶(動的再結晶)が重要な役割を果たすので、
単相合金に比べむしろ2相型材料のほうが著しく超塑性
を実現しやすいことを知見して、本発明を完成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、Si eq =
Si+ −(Cr+Mo) 、およびMn eq −M
n+ 2Ni+60G +50Nで規定されるSt e
qおよびMn eqが次式の関係を満足し、かつSt 
0.5%以上もしくはMn 1.7%以上の少なくとも
1種を含有し、固溶Nを0.01%以上含有し、残部実
質的にFeであることを特徴とする、超塑性鉄基2相合
金である。
さらに、本発明はその別の特徴によれば、St eq 
=Si+ −(Cr+Mo) 、およびMn eq =
Mn+ 2 Ni +60C+50Nで規定されるSt
 eqおよびMn eqが次式の関係を満足し、かつS
i 0.5%以上もしくはMn 1.7%以上の少なく
とも1種を含有し、固溶Nを0.01%以上含有し、残
部実質的にFeである超塑性Fe基合金を700〜12
00℃に加熱し、1 xlo−6s−’以上、1×10
O3−1未満の歪速度で加工することを特徴とする上記
超塑性Fe基合金の熱間加工方法である。
ここに、Si eqおよびMn eqは700〜120
0℃という熱間加工条件下でα/(α+γ)の比が0.
2〜0.8となる範囲を規定するものであって、そのよ
うな条件を満足する限り、個々の具体的組成に係わらず
α/(α+γ) =0.2〜0.8が満足され、超塑性
が実現される。好ましくは1.1 Si eq −10
,8sMn eq≦1.7 Si eq−14であって
、Si eq −14〜26である。
(作用) 次に、本発明において合金組成および超塑性加工条件を
上述のように限定した理由を説明する。
Si eqおよびMn eqをまず上述のように定義し
たのは、すでに述べたところからも明らかなように、そ
れぞれフェライト生成元素のSi換算当量、およびオー
ステナイト生成元素のh換算当量を得るためである0本
発明の場合、StおよびMnにより2相組織を調整する
ためそれぞれについて上述のように定義するのである。
また、それらを上述の範囲に限定したのは、そ、   
     の範囲でα相とγ相との2相組織となり、熱
間加工時のγ相の割合が0.2〜0.8となって優れた
超塑性が得られるからである。
また、0.5%以上のStもしくは1.7%以上のMn
のいずれかを含有することを条件としたのは本発明の目
的が必ずしも耐食性を必要とせず安価な超塑性用Fe基
合金を提供しようとするものであり、StもしくはMn
を積極的に利用しようとするからであり、従来脱酸剤と
して使用されていた量以上のものを本発明においては添
加するのである。
本発明においてSiおよびMnの上限は特に限定される
ものではないが、第3元素をFeとして考えた場合、所
望の2相組織を得るには、St<20%、h〈30%の
ものが組織調整がより容易である。
したがって、本発明の上述のような趣旨からはNi、C
rあるいはMoの添加量は制限されないが、経済的理由
からはそれぞれNi:0〜5%、Cr : 0〜20%
、Mo : 0〜2.5%に制限される。もし、耐食性
を確保したいならば、必要に応じてCrやMoを増量す
ればよい。
本発明にかかる2相合金には、Fe、 St l cr
、 Mo、 NやCのほかに、必要に応じて、Cu≦1
.0%、TiS2.5%、Zr:1.5%、NbS2.
5%、V 50.5%、−51,0%のうち少なくとも
1種以上を含有したものや、さらにその他、少量のRe
、 Ca1Ce+や不可避不純物を含むものも本発明に
包含される。
さらに好ましいSi eqおよびMn eqの範囲は後
述する第2図に示した範囲であるが、これは超塑性変形
中のα相とγ相との相比が約1:1となったものがより
好ましいということにあり、これは製品の性質の確保の
上からも好ましい。
Cは炭化物を生成して製品の性質を害することもあるの
で、低いほうが好ましい。Nは有力なγ生成元素であり
、MnやNiに比べて拡散しやすく、したがって、熱活
性化過程による前述の組織変化を助け、しかも最も安価
であることから、できるだけ多量に、好ましくは、0.
05〜0.25%程度含有させるのが有利となる。
Ti+Zr、Nb+Vは窒化物を容易に生成して超塑性
に有効な固溶N量を低減させるので、できれば添加しな
いほうがよい。
しかしながら、以上のように本発明にあってはα+T型
2相組織を呈する限りにおいてそのすぐれた超塑性現象
を利用できるのであって、上述の各種添加元素を加えて
も実質上α+T型2相組織は何ら変更を受けないことが
確認されている。
次に、上述の成分系の合金を超塑性加工する場合、その
素材は通常の身ンゴット法あるいは連続鋳造法で得られ
た鋼塊を熱間鍛造や熱間圧延によって、板、棒、管その
他の形状のものに予備加工したものをそのまま用いれば
よい。もちろん、特殊な方法として粉末冶金法やスプレ
イキ中ステング法あるいは急冷凝固を組み合わせた方法
での製造なども本発明にいう加工方法に包含される。し
かしながら、より好ましくは、熱間加工の後に水冷もし
くは1000℃以上での再固溶化もしくはその後に70
0℃以下での軽度の加工を施したほうがより大きな超塑
性効果が得られる。
変形温度域を700〜1200℃に限定したのは、この
範囲で前述の組織変化が起こって超塑性現象が実現され
るからであり、700℃より低いと熱活性化過程による
この反応が十分進まないからである。
一方、1200℃を超えるとα/γΦ比がずれたり、γ
相が消失してしまうなどのために超塑性が得にくいから
である。
変形時の歪速度を10−6〜IO’s−’としたのは、
この範囲を外れると上記の組織変化による超塑性が得に
くくなるからである。温度と歪速度との適正条件はお互
いに関連したものであるが、好ましい範囲としては、8
00℃〜1100℃、歪速度に)=10−’〜10−2
3−意が推奨される。
変形中にα相等の金属間化合物などの第3相が析出する
ことがあるが、このような硬い相は母相となるα相やγ
相の動的再結晶を促進して超塑性の実現には有利になる
ものであり、場合によっては、積極的に利用することも
可能である。
さらに、本発明における超塑性加工とは、鍛造、バルジ
成形、線引、押出し、などを包含し、上記条件の加工を
施すものは全て含む趣旨である。その他、超塑性を利用
した拡散接合をも含むことは勿論である。
なお、本発明において、塑性加工した製品の後処理は、
特に必要としないが、場合によってはスケール除去の場
合の酸洗や炭化物や金属間化合物の除去のための溶体化
処理を必要に応じ行ってもよい。
さらに、このようして得られた製品は超塑性加工によっ
て、組織が著しく微細化しているのでそ、      
 の機械的性質や耐食性において通常工程で製造された
ちの以上に優れた性質をも有するようになるのであり、
このため従来高価な耐食性材料が使われていた用途に本
発明のより安価な材料を適用することも可能となるので
ある。
次に、本発明を実施例によってさらに説明するが、それ
らは例示であって本発明を不当に制限するものではない
ことは理解されよう。
実施例 本例にあっては安価な2相Fe基合金としてPe−Mn
−5tの三元系合金を使用する。第1表に示す組成を有
する一連の合金を通常の方法で熔製し、分塊圧延後、熱
間鍛造または熱間圧延によって、直径20n+mの棒材
とし、これより丸棒引張試験片を採取した。
各試験片について第2表に示す条件で引張変形し、伸び
および応力−歪曲線における極大応力を求め、超塑性伸
びと諸因子との関係を決定した。
このとき同時に小片を採取して1000℃に加熱後、水
冷して金相試験によってα相とγ相との相比を求めた。
このときの伸びとα/(α+γ)比との関係を第1図に
グラフで示す。
第1図に示す結果から、α相とγ相との相比が1 :1
に近い程、高い伸びかえられることが分かるが、それぞ
れが2割程度混在していれば100%以上の超塑性伸び
が得られることも分かる。
第2表 ■*:□醐勝 次に、1000℃近辺でα相とT相との2相を呈しγ/
(α+γ)が0.2〜0.8の範囲となるような成分系
を第1表に示す合計50チヤージの金相試験と多重回帰
法よって求めた。Siのほかにフェライト生成元素であ
るCrs Nosばかりでなく、オーステナイト生成元
素である0% N5Nt、Mr+を考慮してSi eq
およびMn eqを用いてそれらをまとめたところ、第
2図に示す範囲がかかる条件を満足することが分かった
。より好ましい範囲は、第2表に示すものであり、1.
1 St eq  10.8≦Mn eq≦1.7 S
i eq −14 であって、St eq =14〜26のものが好ましい
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば安価な2相合金に
ついても十分な超塑性加工が可能になるのであって、そ
の効果には実際的な通用分野が拡大するということのほ
かに従来高価な2相ステンレスmを使用していた分野に
も適用されるということも考えられ、その工業的な利益
には大きなものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、T/(α+γ)の比と伸びとの関係を示すグ
ラフ;および 第2図は、Si eqおよびMn eqの好適範囲を示
すグラフである。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  弁理士 広 瀬 章 − 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Sieq=Si+2/3(Cr+Mo)、および
    Mneq=Mn+2Ni+60C+50Nで規定される
    SieqおよびMneqが次式の関係を満足し、(5/
    6)Sieq−(15/2)≦Mneq≦(11/5)
    Sieq−(77/5)かつSi0.5%以上もしくは
    Mn1.7%以上の少なくとも1種を含有し、固溶Nを
    0.01%以上含有し、残部実質的にFeであることを
    特徴とする、超塑性鉄基2相合金。
  2. (2)Sieq=Si+2/3(Cr+Mo)、および
    Mneq=Mn+2Ni+60C+50Nで規定される
    SieqおよびMneqが次式の関係を満足し、(5/
    6)Sieq−(15/2)≦Mneq≦(11/5)
    Sieq−(77/5)かつSi0.5%以上もしくは
    Mn1.7%以上の少なくとも1種を含有し、固溶Nを
    0.01%以上含有し、残部実質的にFeである超塑性
    Fe基合金を700〜1200℃に加熱し、1×10^
    −^6s^−^1以上、1×10^0s^−^1未満の
    歪速度で加工することを特徴とする上記超塑性Fe基合
    金の熱間加工方法。
JP6416385A 1985-03-28 1985-03-28 超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法 Granted JPS61223158A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6416385A JPS61223158A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法
GB8607770A GB2173816B (en) 1985-03-28 1986-03-27 Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor
US06/844,661 US4721600A (en) 1985-03-28 1986-03-27 Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor
SE8601468A SE464090B (sv) 1985-03-28 1986-04-01 Superplastisk duplexfasig jaernlegering och varmbearbetningsmetod foer legeringen
US07/147,530 US4812177A (en) 1985-03-28 1988-01-25 Hot working method for producing a superplastic ferrous duplex-phase alloy
GB8816870A GB2205857B (en) 1985-03-28 1988-07-15 Superplastic hot working method for duplex-phase stainless steel
SE9001220A SE464089B (sv) 1985-03-28 1990-04-03 Superplastisk varmbearbetningsmetod foer ett duplexfasigt rostfritt staal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6416385A JPS61223158A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61223158A true JPS61223158A (ja) 1986-10-03
JPH0542484B2 JPH0542484B2 (ja) 1993-06-28

Family

ID=13250121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6416385A Granted JPS61223158A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61223158A (ja)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DUPLEX STAINLESS STEELS=1983 *
MECHANICAL BEHAVIOUR AND NUCLEAR APPLICATIONS OF STAINLESS STEEL AT ELEVATED TEMPERATURES=1982 *
TRANSACTIONS QUARTERLY=1967 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0542484B2 (ja) 1993-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU738930B2 (en) Austenoferritic stainless steel having a very low nickel content and a high tensile elongation
KR20080034939A (ko) 내식성, 냉간 성형성 및 기계 가공성을 갖는 고강도마르텐사이트계 스테인리스강
CN107709592A (zh) 铁素体系不锈钢板及其制造方法
EP1446509B9 (en) Duplex stainless steels
CN103510003A (zh) 一种大口径管道用抗大变形多相x100高强钢板及其制造方法
JPH02305940A (ja) 建築建材用二相ステンレス鋼
JPH0561344B2 (ja)
JPH0328319A (ja) ステンレス鋼製のパイプ継手およびその製造法
JPS61295356A (ja) 高強度ステンレス鋼
JPH029647B2 (ja)
JPH0472013A (ja) 耐濃硫酸腐食性に優れた二相ステンレス鋼の製造方法
JP4457492B2 (ja) 加工性と溶接性に優れたステンレス鋼
JPS61223158A (ja) 超塑性鉄基2相合金の熱間加工方法
JPH0314899B2 (ja)
JPH0216369B2 (ja)
JPH0124206B2 (ja)
JPS5887224A (ja) オ−ステナイトステンレス鋼ボイラ管の製造方法
JPS63216946A (ja) 形状記憶合金
JPH0436441A (ja) 高強度・高靭性ステンレス鋼およびその製造方法
JPS602653A (ja) 析出強化型ニツケル基合金の製造法
JPH03215625A (ja) 超塑性二相ステンレス鋼の製造方法及びその熱間加工方法
JPS5913053A (ja) 耐食性,加工性及び溶接特性のすぐれたステンレス鋼
CN110088324A (zh) 铁素体系不锈钢
JPS62222044A (ja) 二相系ステンレス鋼粉の熱間加工方法
JPH09143626A (ja) 耐食性マルエージング合金