JPS6167760A - 冷間圧造性及び被削性にすぐれたステンレス鋼線材 - 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】 本発明は、冷間圧造性及び被削性にすぐれたステンレス
鋼線材に関する。

オーステナイト系ステンレス鋼口、面１食性や耐熱性に
ずくれろほか、外観も美麗であるので、建築、機械、電
気、事務機器等の産業分野において、ねし、ボルト、ナ
ツト、ピン類等の種々の部品として広く用いられている
。このような部品類の加工方法として４才、従来、加工
能率が高く、歩留りも高いところから、一般に冷間圧造
法が採用されているが、しかし、この冷間圧造法は仕上
精度に限界があるため、加工精度の高い仕上加工にε、
Ｌ切削加工の併用が必要とされる。

待に、近年、−１−記したよ・うな部品類は、その形状
が複雑化すると共に、要求品質が多様化しつつあり、こ
れらを背景として、オーステナイト系ステンレス鋼にも
、総合的な加工性、特に、上記した冷間圧造及び被削性
のいずれにもずくれることが強く要求されるに至ってい
る。

、　　しかし、従来、冷間圧造用ステンレス鋼線材とし
て一般に用いられ−ζいる低Ｐ星の５ＩＩＳ　ＸＭ７鋼
線祠は、冷間圧延にずくれるものの、被削性が非常に悪
いために、加工能率に劣る。このために、切削加工によ
る成形用調料として、Ｓの多量添加によって被削性を伺
！ｊしたオーステナイ１−系ステンレス鋼５１１８３０
３鋼が従来より用いられているが、切削加工法は冷間圧
造法よりも製造コス１が高いので、用途が制限されざる
を得ない。また、５ＯＳ３０３　ｆｔ１ｉ１には０．２
５〜０．３０％ものＳが含有されており、加工割れを発
生ずるので、切削加工と冷間圧造法を（ｆｔ用して成形
することができない。

また、一般に、鋼材の被削性を向−にさせる元素として
、Ｓ、’Ｐ））等の所謂快削性元素か知られている。こ
れら元素は鋼中に１（体又は化合物の形で存在し、切削
ｊＪ１１王を受けるとき、切欠効果によって被削性を向
−ヒさせるが、同様に、冷間圧造を受けるときも、ごの
切欠効果によって加工割れを誘発するので、所要の冷間
圧造に耐えることができない。他方、炭素鎖１において
は、快削性元素としてＰがＳと共に添加されている複合
快削鋼が知られている。このＰはＳやｐｂと異なって、
鋼への固溶度が大きく、鋼の生地中に均一に固溶するの
で、切欠効果をもたない。

そこで、本発明者らば、冷間圧造性及び被削性のいずれ
にもずくれたオーステナイト系ステンＩ／ス綱を得るた
めに、従来、ステンレス鋼についてはその作用効果か殆
ど研究されていない」−記した特性を有するＰに着目し
、特に、」二記冷間圧造用ステンレス鋼４Ａ’５ＩＩＳ
　ＸＭ７を基本組成鋼とし、Ｐを条壁に添加すると共に
、Ｓ含有量を所定の範囲に規制することにより、冷間圧
造性及び被削性のいずれにもすぐれるオーステナイト系
ステンレス鋼を得ることができることを見出して、本発
明に至ったものである。

本発明による冷間圧造性及び被削性にすぐれたステンレ
ス鋼線材は、重量％で Ｃ０．０３％以下、 Ｓｉ１．０％以下、 Ｐ　　　０．０５０〜０．１００％、 Ｍｎ　　　０．３０−２，０％、 Ｃ１ｌ　　　２．５〜４．０　％、 Ｎｉ８．０〜１０．５％、 Ｃｒ　　　１６．０〜１９．０％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする。

先ず、本発明鋼における化学成分の限定理由について説
明する。

Ｃは、ステンレス鋼においては、Ｃｒ炭化物を生成して
耐食性及び靭性を劣化させる。本発明鋼におけるように
、Ｐ含有量が高いステンレス鋼においては、これを更に
助長するので、Ｃ含有量は少ないほどよいが、実用面か
らその」二限を０．０３％とする。

Ｓｌは、製錬工程において脱酸剤として添加されるので
、鋼中に不可避的に含有されることとなるが、強力なフ
ェライト生成元素であるので、本発明によるオーステナ
イト系ステンレス鋼においては、その含有＠し才１．０
％以下の範囲とする。

Ｍｎは、ＳとＭｎＳを形成し、熱間加工割れを防止する
と共に、被削性を向上さ−ＩＪるために、０．３０％以
上の添加が必要である。一方、Ｍ　ｎ　星が増大すると
、面（食性が劣化するので、冷力１１量は２．０％以下
の範囲とする。

Ｐは、本発明鋼に目的とするずぐれた被削性を付与する
ために必須の元素であり、本発明においては、少なくと
も０．０５０％を添加することが必要である。しかし、
過多に添加するときは、一方において、冷間圧造性を著
しく低下させ、実用的な加工が回動になるので、０．１
００％以下の範囲で添加する。

Ｓも鋼に被削性を伺与するのに有効であり、本発明鋼に
おいては、少なくとも０．０１０％を含有さ廿るこが好
ましい。しかし、過剰に含有させるときは、冷間圧造性
を著しく低下させるので、含有量は０．０５０％以下と
する。

Ｃｕは、Ｎｉと同様にオーステナイト生成元素であり、
また、加工硬化率を低めて冷間圧造性を向上させるのに
有効であり、本発明鋼においてはかかる効果を得るため
に、少なくとも２．５％の添加を必要とする。しかし、
過多乙こ添加するときは、熱間Ｊｎ１１’、　ｌ’ｌを
劣化さ一１！るので、添加！］ｉ番；ｌ：　４．０％以
下とする。

Ｎｉば、鋼のオーステナイト域を拡大して、常温でオー
ステナイト組織とし、また、冷間加工を受ｂ」たときの
加工硬化を少なくする効果を有する。

かかる効果を有効に発現させるために、本発明鋼によれ
は、Ｎｉを８，０％以上添加するごとが必要である。し
かし、Ｎｉは高価な元素であるので、実用上の観点から
その添加ｈ１の」−眼を１０．５％とする。

Ｃｒば、鋼に安定した耐食性を付り、するために、１６
．０％以−にの添加を必要とするが、反面、過多に冷力
１１するときは、フェライト相を生成して、オーステナ
イトとの二相Ｎ、■１ｔｌｉとなり、熱間加圧性が劣化
するので、添加量の」二限を１９．０％とする。

本発明鋼は上記した元素に加えて、更に、ＳやＣａを含
有することができる。

Ｓも鋼に被削性を付与するのに有効であり、本発明鋼に
おいて６才、少なくとも０．０１０％を含有ときは、冷
間圧造性を著しく低下さ・Ｉ！るので、含有量は０．０
５０％以下とする。

Ｃａは活性元素であり、脱酸力が強いので、鋼中の八１
□０３を還元して減少せしめるのに有効であり、このよ
うに硬いＡｌ２Ｏ２を減少させることにより、冷間圧造
性及び被削性を向上させることかできる。同時に、Ｃａ
は複合酸化物Ｃａｎ−３ｉＯ□−八１□０゜を生成し、
切削加工時に工具表面に切削熱のために軟化、体積し、
堆積膜（Ｂｅｌａｇ）を生成して、被削性を向上させる
。かかる効果を有効に発現させるためには、ＩＯｐｐｍ
以上の添加が必要である。

しかし、過剰に添加するときは、本発明鋼のようなＳ含
有鋼においては、ＣａＯ脱Ｓ作用が生じて、ＣａとＳの
共存が回動となるので、Ｃａの添加量は８０ｐｐｍ以下
とする。

尚、Ｃａの安定した添加歩留りを達成するためには、Ｃ
ａを３〜１０％含有するＮｉ−Ｃａ合金として添加する
のが好ましい。

本発明鋼は、以」二のように、Ｐを多量に含有すると共
に、好ましくはＳを所定量含有するオーステナイト系ス
テンレス鋼であって、特に、−１−記Ｐば桐生地中への
固溶度が大きく、均一に固溶されるので、固溶度が小さ
く、生地間に介在しているＳやｐｂのように切欠の影響
がない。従って、被削性効果を十分に発揮するＰを０．
１００％添加しても、限界据え込み率は７０％以−にの
相当に高い値を示す。一般的に、限界据え込み率が７０
％以上であれば、通常の冷間加工に耐えることが知られ
ている。

従って、従来、一般的には、冷間圧造性には延性を必要
とし、被削性には脆性を必要とすることが知られており
、これらは相互に相反する性質であるので、一般に鋼材
、特に、ステンレス鋼に上記冷間圧造性と被削性の両方
の性質を具備させることは困難であるとされているが、
本発明によれば、ここに、オーステナイト系ステンレス
鋼１にずぐれた冷間圧造性と被削性とを共に与えること
ができるのである。

これに加えて、本発明鋼によれば、Ｐ及びＳと共にＣａ
を適正量を複合添加することによって、一層広い範囲に
て冷間圧造性及び被削性を向上させることができる。

以下に実施例を挙げて本発明鋼を説明する。

実施例 第１表に本発明鋼、比較鋼及び従来鋼の化学３．■成を
示す。これらの鋼材について行なった物性試験について
、以下に説明する。

尚、以下において、冷間圧造性は限界据え込み率によっ
て評価し、限界据え込め率は、試験片の圧縮前の高さを
１１０．試験片を拘束圧縮して、割れが発生したときの
試験片の高さをＩ−１とするとき、（Ｈｏ−Ｈ／Ｈｏ）
Ｘ１００　（％） で与えられる。

（］）冷間圧造性試験 圧縮試験機により拘束圧縮試験した結果を第１表及び第
１図に示す。本発明鋼ｌ及び６はＩ）及びＳ複合添加鋼
である。一般に、限界据え込め率が７０％以上あれば、
通常の冷間圧造の実作業に供し得ることが知られている
。第１図に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼
におりる限界据え込み率は、■）の増量につれて低下す
るが、その程度は緩やかであって、Ｐ　０．１００％に
おいても、７０％以１−である。しかし、Ｐが０．１０
０％を超えるときは、限界据え込め率が７０％よりも小
さくなって、冷間圧造性が劣化する。Ｓの影響はＰより
も大きく、３０．０２０％の添加によって、限界据え込
み率が７０％に低下することが認められる。

本発明鋼７〜１０はＰ及びＳと共にＣａを複合添加した
ものであって、鋼中に介在して切欠効果を与える延伸し
たＭｎＳ及び酸化物へ１２０Ｊの形成が、Ｃａの添加に
よって抑制されているので、冷間圧造（４１が一層改善
されていることが認められる。例えば、本発明鋼１０に
められるように、Ｓ含有量が０．０５０％近くあっても
、限界据え込み率が７０％である。

比較鋼］　］　ｔｅｌ：　Ｐ添加量がｏ、　１００％を
超えており、比較鋼１２はＳ含有量が０．０５０％を超
えているため、限界据え込め率は冷間圧造に必要な７０
％にン萬たない。

（２）被削性試験結果 （ａｌ　　穴あけ試験 竪型ボールｒＢ６；ｚで穴あけ試験を行４「い、切削１
［（抗を測定した結果を第２表に示す。

切削抵抗ばｐ−１の増加に伴って、また、Ｓの複合添加
によって一層凋少する。本来、ステンレス鋼ばデ「切削
材であるが、本発明鋼によれば、従来鋼に比較して、切
削抵抗が著しく小さい。

ｆｂｌ　　旋盤試験 外周切削試験における工具摩耗量の測定結果を第２図に
示す。

逃げ面工具摩耗幅は、５ＩＩＳ　ＸＭＶ鋼にＬＬ較して
、切削速度１００ｍ／分においては本発明＠５．７共に
小さい。切削速度２００ｍ／分においては、本発明鋼５
は摩耗が進行するが、本発明鋼７は進行しない。これは
本発明鋼７においては、添加されているＣａが、前記し
たよ・５にＣａＯ−３ｉｆ’）□−八へ□０３系の複合
酸化物を生成しており、これが切削時に工具表面に堆積
膜を形成して、工具を保護することによる。従って、中
速から高速にわたって、切削域の広い用途又は重切削を
伴う場合には、本発明鋼のうらＣａを添加した７乃至１
０が好適である。

ｆｃｌ　　自動旋盤試験 実用部品を想定した試験片を準輔自動盤フォーミング加
Ｔにより１０００個まで切削試験を行ない、フォーミン
グ加工の重要品質である表面精度を調べた。結果を第３
図に示す。本発明鋼が従来快削鋼ｓｕｓ　３０３ｔｌｎ
よりもずくれていることが明らかである。これは本発明
鋼が含有するＰが構成刃先を小さく安定化する効果が顕
著に作用しているためである。

【図面の簡単な説明】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ　０．０３％以下、 Ｓｉ　１．０％以下、 Ｐ　０．０５０〜０．１００％、 Ｍｎ　０．３０〜２．０％、 Ｃｕ　２．５〜４．０％、 Ｎｉ　８．０〜１０．５％、 Ｃｒ　１６．０〜１９．０％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする冷
   間圧造性及び被削性にすぐれたステンレス鋼線材。
2. （２）重量％で Ｃ　０．０３％以下、 Ｓｉ　１．０％以下、 Ｐ　０．０５０〜０．１００％、 Ｓ　０．０１０〜０．０５０％、 Ｍｎ　０．３０〜２．０％、 Ｃｕ　２．５〜４．０％、 Ｎｉ　８．０〜１０．５％、 Ｃｒ　１６．０〜１９．０％、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする冷
   間圧造性及び被削性にすぐれたステンレス鋼線材。
3. （３）重量％で Ｃ　０．０３％以下、 Ｓｉ　１．０％以下、 Ｐ　０．０５０〜０．１００％、 Ｓ　０．０１０〜０．０５０％、 Ｍｎ　０．３０〜２．０％、 Ｃｕ　２．５〜４．０％、 Ｎｉ　８．０〜１０．５％、 Ｃｒ　１６．０〜１９．０％、 Ｃａ　１０〜８０ｐｐｍ、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする冷
   間圧造性及び被削性にすくれたステンレス鋼線材。