JPS616210A - ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 - Google Patents
２相ステンレス鋼の熱間加工方法Info
- Publication number
- JPS616210A JPS616210A JP12815084A JP12815084A JPS616210A JP S616210 A JPS616210 A JP S616210A JP 12815084 A JP12815084 A JP 12815084A JP 12815084 A JP12815084 A JP 12815084A JP S616210 A JPS616210 A JP S616210A
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- stainless steel
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- ferrite
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
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- Organic Chemistry (AREA)
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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。
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〉
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♀する、［ｅ 、 Ｃｒ及びＮｉを主成分と
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。
相の２相を♀する、［ｅ 、 Ｃｒ及びＮｉを主成分と
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できた材料の１つである
が、これはまた所謂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。
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できた材料の１つである
が、これはまた所謂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。
〈背景技術〉
そこで、２相ステンレス鋼の有する上記特性を生かした
製品の山彦手段を模索したこれまでの研究結果をふまえ
、例えば熱間加工に有害なＳやＯを低減する等の対策が
とられるようになってきて、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。
製品の山彦手段を模索したこれまでの研究結果をふまえ
、例えば熱間加工に有害なＳやＯを低減する等の対策が
とられるようになってきて、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。
しかしながら、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、未だに歩留りや能率の
悪い機械加工に頼らざるを得ないのが現状であった。
ブ等の製造は極めて困難であり、未だに歩留りや能率の
悪い機械加工に頼らざるを得ないのが現状であった。
〈発明の目的〉
この発明は、上述のような状況の下でなされたものであ
り、その主たる目的は、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ることにあ
る。
り、その主たる目的は、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ることにあ
る。
〈発明の構成〉
本発明者等は、この発明をなすにあたり、まず耐食性を
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等の影響に
ついて系統的な検討を加えながら研究を行った結果、 所定のＩ’ｌｌ！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
縫付が飛躍的に向上する、所謂超塑性を呈するようにな
る、 との知見が得られたのである。
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等の影響に
ついて系統的な検討を加えながら研究を行った結果、 所定のＩ’ｌｌ！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
縫付が飛躍的に向上する、所謂超塑性を呈するようにな
る、 との知見が得られたのである。
しかしながら、超塑性現象を実現するには、一般に低歪
速度変形に条件が限られるので塑性加工に比較的長時間
を要する上、それがために加工中の温度低下防止策とし
て加熱しながらの加工が必要となるなどの制約も多い。
速度変形に条件が限られるので塑性加工に比較的長時間
を要する上、それがために加工中の温度低下防止策とし
て加熱しながらの加工が必要となるなどの制約も多い。
そこで、本発明者等は上記のような問題点をふまえた上
で更に研究を進めたところ、 熱間加工の際の前組織の調整をより一層厳密に行うと、
歪速度を通常の圧延加］二並に上げた場合でも超塑性の
実現が十分に可能である、との新たな知見を得るに至っ
た。
で更に研究を進めたところ、 熱間加工の際の前組織の調整をより一層厳密に行うと、
歪速度を通常の圧延加］二並に上げた場合でも超塑性の
実現が十分に可能である、との新たな知見を得るに至っ
た。
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
な大きな変形が可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ｌｉｔ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、切削工程を伴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
り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Ｎｉを主成分とし、常温付近でフェライ
ト相とオーステナイト相の２相を♀する２相ステンレス
鋼を、〔フェライト単相となる温度−２００℃〕〜フェ
ライト単相となる温度未満の温度域で、かつ１０００℃
以上の温度に加熱してから、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：「
を加え、その後、８５０℃〜（フェライト単相となる温
度−２００℃）の温度域に再加熱して１×１０→／ Ｓ
ｅｃを越え５Ｘ１０／ｓｅｃ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点、 に存するものである。
２相ステンレス鋼の加工を、通常では考えられないよう
な大きな変形が可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ｌｉｔ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、切削工程を伴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
り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Ｎｉを主成分とし、常温付近でフェライ
ト相とオーステナイト相の２相を♀する２相ステンレス
鋼を、〔フェライト単相となる温度−２００℃〕〜フェ
ライト単相となる温度未満の温度域で、かつ１０００℃
以上の温度に加熱してから、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：「
を加え、その後、８５０℃〜（フェライト単相となる温
度−２００℃）の温度域に再加熱して１×１０→／ Ｓ
ｅｃを越え５Ｘ１０／ｓｅｃ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点、 に存するものである。
次に、この発明の方法において、加工条件を上記の如く
に限定した理由を詳述する。
に限定した理由を詳述する。
２相ステンレス鋼の主成分をＦｅ 、 Ｃｒ及びＮｉと
限定したのは、他の元素を用いた組合せでもフェライト
相とオーステナイト相の２相混合組織を得ることができ
るけれども、それによって得られる材料の性質とコスト
とを考−した場合に、Ｆｅ −Ｃｒ−Ｎｉの３元素を基
本とした方が有利となるからであり、この発明の方法で
対象となる２相ステンレス鋼には、これらの成分の他に
、必要に応じて、 Ｍｏ：５％以下（以下、成分割合を表わす％は重量％と
する）。
限定したのは、他の元素を用いた組合せでもフェライト
相とオーステナイト相の２相混合組織を得ることができ
るけれども、それによって得られる材料の性質とコスト
とを考−した場合に、Ｆｅ −Ｃｒ−Ｎｉの３元素を基
本とした方が有利となるからであり、この発明の方法で
対象となる２相ステンレス鋼には、これらの成分の他に
、必要に応じて、 Ｍｏ：５％以下（以下、成分割合を表わす％は重量％と
する）。
Ｃ１：１％以下、 Ｔｉ ： １．０％以下
。
。
Ｚｒ ： １．０％以下、 Ｎｂ ： １．０
％以下。
％以下。
Ｖ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下。
Ｃ：０．１％以下、Ｎ：０．２％以下。
を含有し、或いは更に、溶解時の脱酸剤として３ｉ
： ５．０％以下、 Ｍｎ ： ３．０％以下
のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量のＲｅ
ｙｌａ、Ｃｅ及びＣａ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。
： ５．０％以下、 Ｍｎ ： ３．０％以下
のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量のＲｅ
ｙｌａ、Ｃｅ及びＣａ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、鋼を〔フェライト単相となる温度
−２００℃〕〜フェライト単相となる温度未満で、かつ
１０００℃以上の温度に加熱するのは、そのままの工程
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相等の金属開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。
−２００℃〕〜フェライト単相となる温度未満で、かつ
１０００℃以上の温度に加熱するのは、そのままの工程
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相等の金属開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。
熱間加■を行う前の加熱温度を上記の如くに制限したの
は、フェライト単相域ではフェライト粒の異常成長が起
り、一方、（フェライト単相となる温度−２００℃〕よ
りも加熱温度が低いと粗大オーステナイトが熱間加工後
も残留して好ましくないからである。また、その後温間
加工を施す場合は、それによって変形温度への４温中に
フェライト及びオーステナイ！・の再結晶による微細化
が図れるので前記加熱温度は特に制限されないが、この
場合でも溶体化処理の目的を兼ねて加熱温度の下限を１
０００℃と定めた。
は、フェライト単相域ではフェライト粒の異常成長が起
り、一方、（フェライト単相となる温度−２００℃〕よ
りも加熱温度が低いと粗大オーステナイトが熱間加工後
も残留して好ましくないからである。また、その後温間
加工を施す場合は、それによって変形温度への４温中に
フェライト及びオーステナイ！・の再結晶による微細化
が図れるので前記加熱温度は特に制限されないが、この
場合でも溶体化処理の目的を兼ねて加熱温度の下限を１
０００℃と定めた。
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％以上で十分である。そして、このよ
うな加工を施した優に、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。
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％以上で十分である。そして、このよ
うな加工を施した優に、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８５０℃〜（フェライト
単相となる温度−２００℃）としたのは、８５０℃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まうので
、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。
単相となる温度−２００℃）としたのは、８５０℃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まうので
、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、変形中に生成するσ相は極めて微
細であり、これがオーステナイトやフェライト粒の粗大
化を防止し、それ自身でも組織の微細化に寄与するので
それほど有害なものではなく、むしろ超塑性変形に対し
て好都合なものであることを付記しておく。
の析出もありうるが、変形中に生成するσ相は極めて微
細であり、これがオーステナイトやフェライト粒の粗大
化を防止し、それ自身でも組織の微細化に寄与するので
それほど有害なものではなく、むしろ超塑性変形に対し
て好都合なものであることを付記しておく。
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、８５０〜９０
０℃近辺の温度域では１０〜３０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、若しくはフェラ
イトとオーステナイトとσ相との微細混合組織を得やす
いので好ましい。
℃以上の高温であれば１分間程度で良く、８５０〜９０
０℃近辺の温度域では１０〜３０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、若しくはフェラ
イトとオーステナイトとσ相と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Ｉ Ｘ １×１０−１／ｓｅｃ〜５×
１０／ Ｓｅｃと定めたのは、歪速度が５Ｘ１０／ｓｅ
ｃ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Ｉ Ｘ １０′４／ｓｅｃよりも小さい
と、延性は向上するものの作業能率が著しく低下するば
かりか、変形時の温度低下を補償するための加熱設備費
がかさむこととなって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が
高歪速度下においてももたらされることと相俟って、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。
１０／ Ｓｅｃと定めたのは、歪速度が５Ｘ１０／ｓｅ
ｃ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Ｉ Ｘ １０′４／ｓｅｃよりも小さい
と、延性は向上するものの作業能率が著しく低下するば
かりか、変形時の温度低下を補償するための加熱設備費
がかさむこととなって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が
高歪速度下においてももたらされることと相俟って、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ながら
説明する。
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１３０ｍの板材とした。
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１３０ｍ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
延を行い、同じく第２表に示される澗喧に再加熱してか
ら、所定の歪速度で引張変形を施し、伸びを求めて超塑
性現象による大変形が可能かどうかを評価した。この結
果も、第２表に併せて示した。
延を行い、同じく第２表に示される澗喧に再加熱してか
ら、所定の歪速度で引張変形を施し、伸びを求めて超塑
性現象による大変形が可能かどうかを評価した。この結
果も、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１００％以上の
極めて良好な伸びを示しており、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。
れば、各２相ステンレス鋼は、いずれも１００％以上の
極めて良好な伸びを示しており、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１１〜１７では、いずれも伸びが大
きな値を示していないことがわかる。
囲から外れた比較法１１〜１７では、いずれも伸びが大
きな値を示していないことがわかる。
これらのうちの、比較法１２〜１６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
発生してその債の試験が不能となったものである。
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
発生してその債の試験が不能となったものである。
なお、比較法１７は大きな超塑竹伸びが得られるが、歪
速度が小さく、既述したように作業能率が著しく悪いば
かりか、加熱のための装置を必要とするので本発明の対
象外である。
速度が小さく、既述したように作業能率が著しく悪いば
かりか、加熱のための装置を必要とするので本発明の対
象外である。
〈総括的な効果〉
上述のように、この発明によれば、耐食付等の諸性質が
優れているにもかかわらず、難加工材とされていたが故
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極め
て能率良く付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、産業上有用な効果がも
たらされるのである。
優れているにもかかわらず、難加工材とされていたが故
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極め
て能率良く付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、産業上有用な効果がも
たらされるのである。
Claims (2)
- （１）Ｆｅ、Ｃｒ及びＮｉを主成分とし、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、〔フェライト単相となる温度−２００℃〕
〜フェライト単相となる温度未満の温度域で、かつ１０
００℃以上の温度に加熱してから、７００℃以上の温度
域にて加工率：３０％以上の加工を加え、その後、８５
０℃〜（フェライト単相となる温度−２００℃〕の温度
域に再加熱して１×１０＾−＾１／ｓｅｃを越え５×１
０／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。 - （２）Ｆｅ、Ｃｒ及びＮｉを主成分とし、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、〔フェライト単相となる温度−２００℃〕
〜フェライト単相となる温度未満の温度域で、かつ１０
００℃以上の温度に加熱してから、少なくとも７００℃
以下の温度域にて加工率：２０％以上の加工を加え、そ
の後、８５０℃〜〔フェライト単相となる温度−２００
℃〕の温度域に再加熱して１×１０＾−＾１／ｓｅｃを
越え５×１０／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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12815084A JPS616210A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
| US06/747,433 US4637841A (en) | 1984-06-21 | 1985-06-21 | Superplastic deformation of duplex stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12815084A JPS616210A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616210A true JPS616210A (ja) | 1986-01-11 |
| JPS648046B2 JPS648046B2 (ja) | 1989-02-13 |
Family
ID=14977620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12815084A Granted JPS616210A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS616210A (ja) |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP12815084A patent/JPS616210A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS648046B2 (ja) | 1989-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |