JPS62230957A

JPS62230957A - 析出硬化型非磁性ステンレス鋼

Info

Publication number: JPS62230957A
Application number: JP61074617A
Authority: JP
Inventors: Natsuo Yugawa; 湯川　夏夫; Yoshinobu Motokura; 義信本蔵
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-10-09

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、ＶＴＲ，ステンプモーター、ＦＤＤ等のシャ
フト、各種電子機器等に使用する非磁性ばね、さらにリ
ニアーモーター、エネルギー貯蔵等の超伝導利用機器お
よび耐熱バネに好適な非磁性、強度に優れた析出硬化型
非磁性ステンレス鋼に関する。

（従来技術）従来、非磁性や、高強度が要求される上記用途゛の材料
としテｓＵｓ　３０４　、Ａ　　２８６、ＸＭ　２Ｂが
使用されていたが、しかしＳ［ＩＳ　３０４は引抜き等
の冷間加工によって非磁性が損なわれるなどの欠点があ
り、かつ強度についても低いものであった。

また、Ａ２８６は非磁性についてはぼれているが、強度
については低いものであり、さらにＸＭ　２８はＡ２８
６と同様に非磁性については優れているが、固溶化状態
での硬さが高く冷間加工性が劣るものであった。

このように、従来、優れた非磁性と高強度を合わせ持つ
ステンレス鋼はなかった。

（発明の目的）本発明は、上記のＶＴＲ、ステップモーター、ＦＤＤ等
のシャフト、非磁性ばね、超伝導利用機器、耐熱ばね等
に要求される冷間加工後において１憂れた非磁性、固溶
化状態での優れた冷間加工性、さらに時効処理により高
強度が得られる析出硬化型ステンレス鋼を得ることを目
的とするものである。

（発明の構成）本発明は、従来鋼の上記欠点に鑑み、本発明者が種々の
研究を重ねた結果、１０％Ｃｒ＜ｒ’相量が容量比で１
０％）鋼において、Ｍｎ、　Ｎｉの含有量と非磁性との
関係について調査した結果、第１図のようにＭｎはＮｉ
以上のＴ−α′変態抑制効果が有り、またＭｎは加工硬
化能が大きく、Ｎｉを安価なＭｎで代替えすることが可
能であること、第２図のように高Ｍｎ域でもγ′相析出
硬化が有効であることを見い出した。

しかし、Ｍｎ量が２０％を越えるとγ′＝ε′変態が容
易になり、固溶化熱処理状態での硬さが高くなり、析出
硬化能が少なくなることが分かった。

本発明はこれらの知見を基に、優れた非磁性、加工硬化
能を得るためのＭｎ、　Ｎｉの最適含有量、優れた析出
硬化能を得るためのＮｉ、　Ｔｉ、ΔＬ　Ｎｂの最適含
有量を見出したものである。

すなわち、本発明は重量比でＣ０．０８％以下、Ｓｉ　
１．００％以下、Ｍｎ　２．０〜２０％、Ｎｉ　１０．
０〜３０．０％、Ｃｒ　５．０〜１５．０％、Ｍｏ　０
．５０〜２．５％、Ｔｉ　１．５〜３．５％、ＡＩ　０
．１０〜１．６％、Ｎｂ　０．２０〜１．５％を含有し
、残部Ｆｅならびに不純物元素からなり、かつγ′相量
が容量比で５〜２０％であり、第２発明は第１発明にさ
らにＺｒ　０．００１〜０．１０％、Ｂ０．００１０〜
０．０１％、Ｃａ　０．００１０〜０．０２％、ＲＥＭ
ｏ、ｏｏｉｏ〜０．０５％、？Ｉｇ０．００１０〜０．
０２％、Ｓ　０．００５％以下のうち１種ないし２種以
上を含有し、第１発明の熱間加工性をさらに向上させた
ものである。

（本発明の効果）本発明は上述のような組成とすることによって、固溶化
熱処理状態での硬さが１１シ１６０程度と軟らかく加工
が容易であり、また析出硬化能が優れていることにより
時効硬さが＋１シ３６０程度、さらに加工硬化能が優れ
ていることにより５０％引抜後の硬さがＩｌｖ　３２０
程度、さらに時効処理後、５０％の引抜を施すことによ
ってＩｌｖ　５２０以上の硬さが得られるものである。

また、優れた耐食性を有し、非磁性についても５０％引
抜後で透磁率１．０１以下と優れており、さらに熱間加
工性については分塊−圧延加工が可能である。本発明鋼
は以上のように優れた硬さ、耐食性、非磁性および熱間
加工性を有する析出硬化型非磁性ステンレス鋼である。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明する。

Ｃはマトリックスを強化させる元素であるが、多量に含
有させると（Ｔｉ、、ＭＯ）Ｃが過剰に析出し、靭性を
著しく損なうため上限を０．０８％とした。好ましくは
０．０２〜０．０５％である。

Ｓｉは脱酸作用を有するとともに耐酸化性を改善する元
素であるが、含有量が１．００％を越えるとデルタフェ
ライト量が顕著に増加し、非磁性、熱間加工性を損なう
ため上限を１．００％とした。

Ｍｎはオーステナイト相を安定化させるとともにオース
テナイト相の加工硬化能の増加に寄与する本発明におい
ては最も重要な元素であり、これらの効果を得るには２
．０％以上含有させる必要があり、下限を２．０％とし
た。

しかし、多量に含有させると析出硬化能の低下を招くの
で上限を２０％とした。

Ｎｉはオースナイト相を安定化し、非磁性を保証するに
必要な元素であり、かつＮｉ３Ｔｉ　、、Ｎｉ３Ａｌ、
Ｎｉａ　（ＴｉＳＮｂ）によるγ′相、Ｔ“相の析出硬
化に必要な元素であり、これらの効果を得るため下限を
１０．０％とした。しかし多量に含有させると強磁性と
なり、かつＮｉは高価な元素でもあり上限を３０．０％
とした。

Ｃｒはメカトロニクス製品に必要な耐食性を寄与する元
素であり、下限を５．０％とした。しかし多量に含量さ
せるとデルタフェライト量が増加し、非磁性を維持する
のが困難になるため上限を１５．０％とした。

Ｍｏはオーステナイト相のマトリック強化と、耐食性を
改善する元素であり下限を０．５０％とした。

しかし２．５％を越えて含有させるとデルタフェライト
量が増加し、非磁性が損なわれるため上限を２．５０％
とした。

ｈｓ　Ａｌ、ＮｂはＮｉと結合し、Ｎｉ３Ｔｉ　、　Ｎ
ｉ３Ａｌ、Ｎｉａ　（Ｔｉ、　Ｎｂ）等を生成し、γ′
相、Ｔ“相の生成による析出硬化に必要な元素であり、
その下限をＴｉは１．５％、＾ｌは０．１０％、Ｎｂは
０．２０％とした。

しかしその含有量が多すぎると熱間加工性が損なわれる
ため上限をＴｉは３．５％、Ａ１は１．６％、Ｎｂは１
．５％とした。

Ｚｒ、　Ｃａ、　Ｍｇ、　ＲＥ　Ｍは粒界のＳ等の不純
物元素。

を固定し、粒界を強化することにより熱間加工性、。

を改善する元素であり、その下限をＺｒは０．００１％
、Ｃａ　０．００１％、ＲＥＭｏ、００１％、Ｍｇ　０
．００１％とした。

しかし、Ｚｒｓ　Ｃａ、ＲＥ　Ｍ−、Ｍｇともにその含
有量が多くなりすぎると、介在物的作用をし、かえって
熱間加工性を低下させるのでその上限をＺｒは０．１０
％、Ｃａ、　Ｍｇは０．０２％、ＲＥＭは０．０５％と
した。

Ｂは粒界を強化し、熱間加工性を改善する元素であり、
その下限を０．００１％とした。しかし多量に含有させ
ると、かえって熱間加工性を低下させるので上限を０．
０１％とした。

Ｓは粒界に築申し、熱間加工性を著しく損なう元素であ
る。その含有量を極力低下させる必要があり上限を０．
００５％とした。

Ｔ′は析出硬化相で、必要な強度を得るにはγ′相量を
容量比で５％以上にする必要があり下限を５％とした。

しかし多くなると、熱間加工性を損なうため上限を２０
％とした。

（実施例）つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼と比べて実施例でもって
明らかにする。

第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すものである。

第１表においてＡ−Ｍ鋼は本発明鋼でＡ−Ｅ鋼は第１発
明鋼、Ｆ−Ｍ鋼は第２発明鋼、Ｎ−Ｑ鋼は従来鋼テ、Ｎ
＆ＩはＳＯＳ　３０４　、Ｑ鋼はＡ２８６、Ｐ鋼はＸＭ
　２８　、ＱｔＭは１７　Ｃｒ　−２５Ｎｉ　−４Ｔｉ
−０，６八１−　Ｉ　Ｎｂ−０，００４Ｂ鋼である。

第２表は第１表の供試鋼について、固溶化熱処理（１０
５０℃×３０分保持−Ｗ、Ｑ）を施し、固溶化状態、時
効処理後、固溶化熱処理後５０％の引抜加工および５０
％引Ｉ友後さらに時効処理を施したものについての硬さ
、耐食性、非磁性、熱間加工性について示したものであ
る。

時効処理については、７００℃×２時間保持し、耐食性
については、３．５％、ＮａＣｌ、　３５℃水溶液にて
塩水噴霧試験を行いその発銹率が３０％以下のものを○
とし、３０％を越えるものを×とした。

非磁性については５０％の冷間加工後、測定したもので
あり、熱間加工性については、分塊、圧延が可能なもの
を○とし、鍛造、圧延が可能なものを△とし、鍛造のみ
のものを×とした。

第２表より明らかなように、従来鋼であるＮ鋼は耐食性
、熱間加工性については優れているが、硬さについては
析出硬化能が低いため充分な硬さが得られないものであ
り、また非磁性については透磁率が２．２と高く、硬さ
、非磁性については劣るものであり、また、Ｑ鋼は耐食
性、非磁性、熱間加工性については優れているが、析出
硬化能が充分ではなく時効処理後の硬さがｌｌｖ　２９
７、時効処理後、５０％の引抜き加工を施した硬さがＩ
ｌｖ　４０８と低く、硬さについては満足し得るもので
はなく、また、ｐＳｖＪはＡ鋼と同様に耐食性、熱間加
工性については優れているが、非磁性については透磁率
が１．０５若干高いものであり、また硬さついては析出
硬化能が低く充分な硬さが得られないものであり、さら
に、Ｑ鋼は耐食性については優れているが、透磁率が１
．０２と若干高（、また加工硬化能が低く５０％引抜き
後の硬さがｌｌｖ　２６３と低いものであり、また時効
処理後に５０％の引抜き加工を施した硬さは１１シ４７
０と、非磁性、硬さについては満足し得るものではなか
った。

これらに対して、本発明鋼であるＡ−Ｍ鋼はオーステナ
イト相の加工硬化能を向上させるＭｎを２．０〜２０％
含有させ、かつオーステナイト相のマトリックスを強化
させるＭｏを０．５０〜２．５０％含有させ、さらにＴ
ｉ、　ＡＩ、　Ｎｂを適量含有させ、Ｔ′相量を容量比
で５〜２０％としたことにより、固溶化熱処理状態での
硬さがＩｌｖ　１６０程度、時効処理後の硬さが１１Ｖ
　３６０程度、５０％引抜後の硬さがｌｌｖ　３２０以
上、時効処理後に５０％の引を友きを施した硬さがｔｌ
ｖ　５２０程度と高いもので、本発明鋼は析出硬化能が
高いとともに加工硬化能についても高いもので優れた硬
さが得られるものであり、また耐食性に一ついてはＡ鋼
である５ＵＳ３０４と同様に優れた耐食性を有するもの
であり、非磁性については透磁率が１．０１以下と低く
優れた非磁性を有し、さらに熱間加工性について分塊−
圧延が可能であり、本発明鋼は硬さ、耐食性、非磁性お
よび熱間加工性の何れについても優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｎ、　Ｎｉ含有量と非磁性が得られる範回を
示したもので、第２図はＭｎｌと析出硬化能との関係を
示した線図で、第３図はＭｎ量と透磁率との関係を示し
たものである。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にしてＣ０．０８％以下、Ｓｉ１．００％以
下、Ｍｎ２．０〜２０％、Ｎｉ１０．０〜３０．０％、
Ｃｒ５．０〜１５．０％、Ｍｏ０．５０〜２．５％、Ｔ
ｉ１．５〜３．５％、Ａｌ０．１０〜１．６％、Ｎｂ０
．２０〜１．５％を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元
素からなり、かつγ′相量が容量比で５〜２０％である
ことを特徴とする析出硬化型非磁性ステンレス鋼。２、重量比にしてＣ０．０８％以下、Ｓｉ１．００％以
下、Ｍｎ２．０〜２０％、Ｎｉ１０．０〜３０．０％、
Ｃｒ５．０〜１５．０％、Ｍｏ０．５０〜２．５％、Ｔ
ｉ１．５〜３．５％、Ａｌ０．１０〜１．６％、Ｎｂ０
．２０〜１．５％を含有し、さらにＺｒ０．００１〜０
．１０％、Ｂ０．００１０〜０．０１％、Ｃａ０．００
１０〜０．０２％、ＲＥＭ０．００１０〜０．０５％、
Ｍｇ０．００１０〜０．０２％、Ｓ０．００５％以下の
うち１種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅならびに不
純物元素からなり、かつγ′相量が容量比で５〜２０％
であることを特徴とする析出硬化型非磁性ステンレス鋼
。