JPS6223972A - オ−ステナイト系快削ステンレス鋼 - 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】 肢迷介国 本発明はオーステナイ１へ系ステンレス鋼の具有する耐
食性および熱間加工性を損うことなく、良好な被剛性を
付与したオーステナイト系快削ステンレス鋼に関する。

従来技術 従来、オーステナイト系ステンレス鋼の被剛性改善元素
としてＰｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ等が知られており、これ
ら被剛性改善元素を単独もしくは複合して含有せしめた
オーステナイト系快削ステンレス鋼が開発され、実用化
されている。

これら従来のオーステナイト系快削ステンレス鋼は上記
被剛性改善元素の添加に伴って、耐食性および／または
熱間加工性を劣化させるため、耐食性改善元素および／
または熱間加工性改善元素を併含させることによりオー
ステナイト系ステンレス鋼本来の耐食性および熱間加工
性を保持させるようにしている。

しかしながら、前記の如き被剛性改善元素であるＰｂ、
Ｂｊ、、Ｔｅ＋　Ｓｅの沸点がそれぞれ１７５０℃、］
、５５６０５５°Ｃ１１３９０Ｃ５６８５℃であり、従
って、最も沸点の高いｐｂでも、溶鋼中に添加する際に
その一部が蒸発し、ｐｂの歩留りを低下せしめるととも
に成分組成を所定範囲とし、良好な被削性を有するよう
に調整することが困難であるという問題点を有するもの
であった。

−旧　　咋 本発明は上記の細さ問題点を改善し、溶鋼中に歩留りよ
く、所定の成分組成範囲となし得、良好な被剛性を有す
るとともに耐食性および熱間加工性をも具有するオース
テナイト系快削ステンレス鋼を提供することを目的とす
るものである。

構　　　成 本発明者らは」１記目的を達成するべく、従来の被剛性
元素にとられることなく、種々研究を重ねた結果、従来
被剛性元素として着１゛１されたことのなかったＩｎが
極めて好ましい被削性改善元素であることを知見した。

すなわち、Ｉｎはその沸点が２１００℃であり、溶鋼中
への添加時にｐｂに比べて蒸発量が著しく減少し、歩留
りよく所定星の添加が可能であり、しかもその融点が１
５６℃と従来の被剛性改善元素のいずれよりも低く、従
って機械加工時に極めて容易に溶融して潤滑作用を示し
、切削工具寿命を延長する作用、すなわち被剛性が著し
く改善されることを知見し、本発明を完成させるに至っ
たものである。

すなわち本発明は、 （１）　　Ｃ：　０．１０％以下、Ｓｉ：２．０％以下
、Ｍｎ：２．０％以下、Ｓ：０．０７％以下、Ｃｒ：１
．２−３０％、Ｎｉ：６〜２０％、Ｎ：Ｏ，］、Ｏ％以
下およびＩ　ｎｏ、００１〜１％を含有し、残部がＦｅ
および不可避不純物からなるオーステナイト系快削ステ
ンレス鋼。

（２）　　ｌ記（１）の鋼に、さらにＰｂ、　Ｂｉ、　
Ｔｅ。

８ｅの少くとも１種：　０．０１．−０．５％および／
またはＢ　：　０．００１−０．０３０％を含有するオ
ーステナイト系快削ステンレス鋼。

（３）」１記（１）または（２）の鋼に、さらにＭｏ：
４．０％以下、Ｃｕ　：　４．０％以下の少くとも１種
を含有するオーステナイト系快削ステンレス鋼。

（４）」１記（１）、（２）または（３）の鋼に、さら
にＴｉ　：　０．０５−２．０％、Ｎｂ　：　０．０５
−２．０％、■：０．０５−２．０％、Ｚｒ　：　０．
０５−２．０％の少くとも１種を含有するオーステナイ
ト系快削ステンレス鋼である。

このように本発明に係るオーステナイト系快削ステンレ
ス鋼は前記（１）に示されるように被削性成分としてＩ
ｎを含有せしめた基体成分組成よりなるもの、およびこ
の基本成分組成にさらに被剛性改善成分であるＰｂ、Ｂ
ｉ、Ｔｅ、Ｓｅの少くとも１種および／または熱間加工
性改善成分であるＢ、耐食性改善成分であるＭＯｌＣｕ
の少くとも１種、および熱間加工性改善成分てあるＴｉ
、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｎの少くとも１種を組合せて含有せしめ
たものである。なお、Ｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ。

Ｚｎはともに熱間加工性改善成分であるが、Ｂは被削性
改善成分の含有による熱間加工性の劣化を防止するため
に所望により含有されるものであるノニ対し１．Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｖ、ＺｎはＣを固定し、その結果として熱間加工
性を改善する成分であり、両者は熱間加工性改善の目的
、機構を異になるものである。

次に本発明の成分組成の限定理由について説明する。

ｃ　：　ｏ、ｔｏ％以下 強力なオーステナイト化元素であるが、多量に含有する
と耐食性が劣化するため−に限を０．１０％とした。

Ｓｉ：２．０％以下 耐酸化性、耐応力腐食割れ性を高める効果を有する元素
であるが、多量に含有するとフェライトを生成するほか
、靭性や熱間加工性を害するため３．０％以下とした。

Ｍｎ：２．０％以下 溶鋼時の脱酸元素であるほか、Ｓと化合してＭｎＳを生
成し熱間脆性を防止するとともに、オーステナイＩへ相
の安定化作用を有する成分であるが多量に含有すると耐
食性を劣化させるため２．０％以下とした。

Ｓ二〇。０７％以下 被剛性を改善するために有効な元素であり、またＭｎと
化合してＭｎＳを生成し熱間脆性を改善する成分である
が、多量に含有すると耐食性を著しく劣化させるので０
，０７％以五とした。

Ｃｒ　：　１２−３０％ フェライト化元素であるが、ステンレス鋼として耐食性
を確保するためには少なくとも１２％以上含有する必要
がある。しかし６〜２０％Ｎｉとの共存において３０％
を超える多量の含有はオーステティ１−相内にフエライ
１〜相が出現するほか、含有量の増加の割にはさほど上
記特性が改善されないため一ヒ限を３０％とした。

Ｎｉ、：６〜２０％ 強力なオーステナイト安定化元素として重要で１２〜３
０％Ｃｒとの共存によって完全なオーステナイト組織を
確保し、耐食性を得るには少なくとも６％を含有する必
要がある。しかし多量に含有しても、含有量の増加の割
に」１記特性が改善されないため上限を２０％とした。

Ｎ　：　０．１０％以下 オーステナイト系ステンレス鋼に多量に固溶し易い元素
であるが、多量に含有すると熱間加工性を劣下させるた
め、上限を０．１０％とした。

Ｔ　ｎ　：　０．００１〜１％ 著しい被剛性改善効果を有す元素であり、そのためには
少くとも０．００１％を含有させる必要がある。しかし
多量に含有させることはＴｎが高価な元素であることお
よび熱間加工性を劣化させることのため上限を１％とし
た。なお、　　Ｉｎは好ましくは０．０１％〜１％、よ
り好ましくは０．０３〜０．８０％とする。

Ｂ　：　０．００１〜０．０３０％ ステンレス鋼において熱間加工性の向上に効果のある元
素であり、その効果は少くとも０．００１％を含有する
必要がある。しかし多量に含有すると鋼中にＢ化合物が
多量に析出し、逆に熱間加工性を劣化させるため上限を
０．０３０％とした。

Ｐｂ、　Ｂ　ｉ、　Ｔｅ、　Ｓｅ　：　０．０１−０．
５％これら元素はＩｎ含有による被剛性をさらに改善す
るために含有させるものであり、そのためには１種また
は２種以上の合計で０．０１％含有させることとしたが
、多量に含有させると熱間加工性を劣化させるため上限
を合計で０．５％以下とした。

Ｃｕ　：　４．０％以下 オーステナイト系ステンレス鋼において、硫酸、燐酸の
ごとき非酸化性酸または有機酸中における耐食性の改善
に有効であるが、多量に含有すると熱間加工性を劣化さ
せるための」―限を４．０％とした。

Ｍｏ：４．０％以下 はとんどすべての腐食環境に対する耐食性を改善するに
有効な元素であるが、逆に多量に含有すると熱間加工性
を害するための」１限を４６０％とした。

Ｔｉ　：　０．０５〜２．０％　　Ｎｂ　：　０．０５
〜２．０％Ｖ　：　０．０５〜２．０％　　Ｚｒ　：　
０．０５〜２．０％これらの元素は鋼中のＣを固定し、
熱間加工性を改善に寄与する元素である。そのためには
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒは少なくとも０．０５％を含有す
る必要がある。しかし、あまり多量に含有させると、そ
れ自体で熱間加工性に不利益をもたらすため上限を２．
０％と定めた。

次に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例 第１表に示す成分組成を有する供試材を２５０ｋｇ高周
波誘導炉により溶製し、２５０ｋｇの鋼塊（土掻：　２
３０ｍｍ、上径：　１８２ｍｍ、高さ：　９６０ｍｍ）
を鋳造し、ついで熱間加工し、さらに溶体化処理を施し
て耐食性および被削性について調査確認した。

なお、第１表において、供試材Ｈａ　］〜１７は本発明
の実施例を示す本発明鋼であり、Ｎｎ１８〜２２は本発
明の必須成分であるＩｎを含有しない比較鋼である。

（以下余白） （］）　　熱間加工法 」１記２５０ｋｇの鋼塊を熱間鍛造して直径６０ｍｍ棒
材に鍛伸した後、外観を目視検査して熱間加工性を判定
した。その結果を第２表に示す。表中Ｏ印は熱間鍛造で
割れなしあるいはごく軽微の割れが生じたもの、Δ印は
微細な割れが生じたもの、およびＸ印は激しい割れが生
じて供試材が採取不能であったものを示す。第２表より
明らかなように、本発明鋼の熱間加工性は被剛性をさら
に増すためにＰｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅの１種または２種
以」二を含有し、かつＢを含有しない供試材で微細な割
れが生じて若干の低下をきたしたものの、それ以外の供
試材では極めて優れたものであり、従来のオーステナイ
ト系ステンレス鋼と比べて遜色のないものであった。

（２）耐食性 」１記２５０ｋｇの鋼塊を直径２０ｍｍ棒材に熱間鍛造
した後、（ただし熱間鍛造の途中で割れが発生したもの
は機械用］二により直径２０ｎＩ　ｎｌ捧＋４とした）
１１００°ＣＸ１ｈｒＷ、Ｑの溶体化処理を施し、硫酸
および塩酸の腐食試験用として１８ｍｍ径Ｘ　１００ｍ
ｍ長さの試験片を機械加工により作り、ＪＩＳ　Ｇ−０
５９１５％硫酸（Ｈ２ＳＯ，）腐食試験方法、該試験方
法に準する１％塩酸（ＭＣＩ）腐食試験方法、および、
ｌＩＳ　Ｚ−２３７１に規定されている塩水噴露試験方
法にて耐食性を確認しその結Ｗを第２表に併記した。同
表中塩水噴鯵試験の評価中Ａは錆の発生なし、Ｂは若干
の錆の発生を示すものである。同表からもあきらかなと
おり１本発明鋼は、従来のオーステナイト系ステンレス
鋼と同等の耐食性を有することがわかる。

（３）被削性 」１記２５０ｋｇの鋼塊を熱間＠造により直径６０ｍｍ
棒材とし、１１００℃Ｘ　］ｈｒＷ、Ｑの溶体化処理を
施したのち、ハイストリルにより穴あけ試験を下記の条
件で行ない被剛性を確認し、その結果を第２表に併記し
た。

（ハイスドリル穴あけ試験条件） 試験片　６０ｍｍ径Ｘ　５０ｍｍ長さ 工　　具　（１０，０ｍｍ怪）テーパーシャンクドリル
送　　　　リ　　Ｏ，１，５ｍｍ／ｒｅｖ穴深さ　２０
ｍｍ鍛造方向めくら穴 切削油なし 寿命判定　工具寿命曲線における寿命ＬＯＯＯｍｍにお
ける寿命速度Ｖ　Ｌ　＝　１１０００（／ｍｉ、ｎ）同
表からあきらかなとおり本発明鋼は従来のオーステナイ
ト系ステンレス鋼より被削性が著しくすぐれていること
がわかる。

以１．（１）〜（３）の熱間加工性、耐食性および被削
性の結果を本発明鋼と比較鋼とで比べると、本発明鋼は
いずれの特性も従来のオーステナイト系ステンレス鋼と
同等もしくはそれ以」二の特性を有するのに対し、比較
鋼は諸特性を総合的に判断すると本発明鋼より劣ること
が明らかである。

第２表 １６一 効−−釆− 以」−のように本発明は、オーステナイト系ステンレス
鋼に被剛性改善元素としてＴｎを所定量含有せしめたオ
ーステティ＋−系快削ステンレス鋼であり、あるいはこ
れにさらに、被削性改善元素であるＰｂ、Ｂｊ、Ｔｅ、
Ｓｅの少くとも１種および／または熱間加工性改善元素
であるＢ、耐食性改善元素であるＣ　ｕ　、　Ｍ　ｏの
少くとも１種、および熱間加工性改善元素であるＴｉ、
Ｎｂ、Ｖ。

Ｚｎの少くとも１種を相合せて含有せしめたものであり
、従ってこれらオーステナイ１〜系快削ステンレス鋼を
官製する際、Ｉｎを歩留りよく所定量含有せしめること
が容易となり、しかもＩｎの融点が比較的低いため機械
加工時に極めて優れた被削性を有し、かつ熱間加工性お
よび耐食性とも従来のオーステティ１−系ステンレス鋼
に劣らない特性を有するという優れた効果を有するもの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：
   ２．０％以下、Ｓ：０．０７％以下、Ｃｒ：１２〜３０
   ％、Ｎｉ：６〜２０％、Ｎ：０．１０％以下およびＩｎ
   　０．００１〜１％を含有し、残部がＦｅおよび不可避
   不純物からなるオーステナイト系快削ステンレス鋼。 ２、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅの少くとも１種：０．０１
   〜０．５％および／またはＢ：０．００１〜０．０３０
   ％を含有する特許請求の範囲第１項記載のオーステナイ
   ト系快削ステンレス鋼。 ３、Ｍｏ：４．０％以下、Ｃｕ：４．０％以下の少くと
   も１種を含有する特許請求の範囲第１項または第２項記
   載のオーステナイト系快削ステンレス鋼。 ４、Ｔｉ：０．０５〜２．０％、Ｎｂ：０．０５〜２．
   ０％、Ｖ：０．０５〜２．０％、Ｚｒ：０．０５〜２．
   ０％の少くとも１種を含有する特許請求の範囲第１項及
   至第３項のいずれかに記載のオーステナイト系快削ステ
   ンレス鋼。