JPS62290829A - ばね特性に優れたばね用ステンレス鋼材の製造方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、化学成分範囲がＪＩＳ規格に定めるＳＵＳ３
０１、ＳＵＳ３０４であるオーステナイト系ステンレス
鋼において、最終冷間圧延の際、７０℃以上に加熱した
前記オーステナイト系ステンレス鋼を冷間圧延（以下、
温間圧延と称する。）することによって得られるばね特
性に優れたばね用ステンレス鋼材の製造方法に関するも
のである。

〈従来の技術〉 ばね用材料の用途としては、電気機器のスイッチの接点
、建築用部品、電子部品および各種車輌用部品等があり
，従来、ベリリウム銅、リン青銅等が用いられてきた．
しかし、最近になり耐食性に優れ、曲げ加工性、打抜き
性が良好であり、しかも廉価なステンレス鋼製薄板ばね
や線状ばねが代替材料として多用されつつあり需要も増
加の一途をたどっている。このような市況の中にあり、
ばね用ステンレス鋼に対し、ばね特性に優れ、成形加工
性が良好であり、より廉価に供給することが出来るよう
要求されている現状にあり、その要求はますます厳しい
ものとなっている。

これらの用途に用いられているステンレス鋼の中に５Ｕ
Ｓ３０１に代表される準安定オーステナイトステンレス
鋼がある。準安定オーステナイトステンレス鋼は冷間加
工されることでオーステナイトの一部が加工誘起マルテ
ンサイトに変態することで硬化し、高強度なばね用ステ
ンレス鋼を得ることが出来る。

これらばね用ステンレス鋼を製造するに当り、例えば、
５ＵＳ３０１の場合、冷間加工時の加工硬化が著しく、
圧延機のパワーの限界等から板幅の狭いステンレス鋼帯
について行なわれてきたが圧延パス回数が多いことによ
り作業性、生産性が劣るなどの逼点があった。

このため、廉価なばね用ステンレス鋼を供給するために
も、圧延機の能力自体の向上と合いまって広幅における
ステンレスｍ帯を冷間圧延することが進められている。

しかしながら広幅ステンレス鋼帯を冷間圧延することに
よって得られたばね用ステンレス鋼材は。

形状、光沢等の問題は別として材質面におけるばね特性
が従来のばね用ステンレス鋼に比べ劣ることが問題とな
った。第１表に５ＵＳ３０１における板幅約２００Ｗｒ
Ｉｍ　のステンレス鋼帯をローンミルにて冷間圧延して
得られた材料と、板幅約１０００ｍの広幅ステンレス鋼
帯をセンシミアミルにて冷間圧延して得られたＪＩＳに
定める５ＵＳ３０１．３／４Ｈの材料を３９０℃で１時
間の時効処理を施した後のばね特性値を示した。また第
２表にこの供試材の化学成分を示した。

第１表 （注）時効処理条件３９０℃Ｘ　ｌｈｒ第２表 〈発明が解決しようとする問題点〉 このように広幅ステンレス鋼ばね材は、ばね特性等材質
的に劣り、ますます厳しくなってくる客先の要求を満た
すことが出来なくなってきた。

広幅ステンレス鋼ばね材が材質的に劣る原因として、材
料断面の板厚方向における硬度分布を測定すると表層部
に比べ中心部の方が硬度が高い結果になっていることが
あげられる。第２図にその測定結果を示す。従来のロー
ンミルによって圧延されたばね材は、表層部と中心部の
硬度差が少なく均一な硬度分布となっていることがわか
る。従って、表面の硬度が同等であったとしても断面で
の硬度分布は著しく異なった材料であることがわかる。

このように硬度差が大きいこと、特に表層部の硬度が低
いことかばね特性の劣化につながる理由生じさせばね特
性の劣化につながるのである。

著しい硬度差が生じる理由としては、センシミアミルの
ように１回の圧延パスにおける圧下量が大きく、圧延ス
ピードが速い場合塑性変形量は表層部の方が中心部より
も多いが、そのため、ワークロールとの接触もあり表層
部の温度上昇が中心部よりも大きいことに帰因するもの
と考えられる。

オーステナイトからマルテンサイトへの変態量は温度と
大きな相関があり温度が高い方が変態量は少ない。従っ
て、表層部が硬度が低く、中心部は硬度が高くなる結果
になるものと推察される。

〈発明の構成〉 板厚方向における表層部と中心部の硬度差が少なく、ば
ね特性に優れたばね用ステンレス鋼材を得るために、本
発明は、オーステナイト安定度指標Ｍｄ１ｎ（°Ｃ）で
−５０〜７０℃となるよう組成調整したオーステナイト
系ステンレス鋼を最終圧延前に溶体化処理を施した後、
あらかじめ７０℃以上に加熱した前記オーステナイト系
ステンレス鋼を温間圧延することを特徴とする特許 ステンレス鋼材の製造方法を提供する。

前記目的を達成するために本発明においては、オーステ
ナイト安定度指標Ｍｄ，、（”Ｃ）をＣ，　Ｎ，　ＳＬ
。

Ｍｎ，ＮｉおよびＣｒの全体的なバランスにより調整す
る。Ｍｄ１ｎが一５０℃未満ではオーステナイトが非常
に安定で冷間圧延によるマルテンサイトへの変態量が十
分でなく所望する硬度が得られず作業性が低下する。ま
た、　７０℃をこえるとオーステナイトが不安定であり
溶体化処理後に完全なオーステナイト組織が得られなく
なる。従って、ｌ’ｌｄ，。の指標により一５０〜７０
℃の範囲に限定する。

第１図に３０３３０１Ｍを圧下率３０％で冷延する場合
の圧延前のステンレス鋼帯の温度と断面における板厚方
向の硬度分布の関係を示す。常温で硬度差がΔＨｖ　＝
　５０あるものが、５０℃でΔＩｌｖ＝３０、７０℃で
ΔＨｖ＝１５，１００℃でΔｔｌｖ＝１０、１５０℃で
Δｌｌｖ＝８。

２００℃でΔＩｌｖ＝７である。ローンミルで圧延した
材料の硬度差がΔＩｌｖ＝１３であるから７０℃以上に
加熱することで硬度差については同等の材料が得られる
ことがわかった．しかしながら１５０℃以上に加熱する
とマルテンサイトの変ａ量が抑えられ硬度が上がらず作
業性が低下する。従って、温間圧延する際のステンレス
ｍ帯の加熱温度は７０℃以上であり、あまり高温すぎな
い方が望ましい。

以上にような本発明を実施してばね用ステンレス鋼を製
造する場合、得ようとする板厚に応じて中間圧延および
中間焼鈍を２〜４回繰返し、最終焼鈍において約１１０
０℃の温度で溶体化処理した後に最終冷間加工前に７０
℃以上に加熱したステンレス鋼帯を温間圧延する。

〈実施例〉 本発明を実施してＪＩＳに定めるＳＵＳ３０］、３／４
１１、ＳＵＳ３０４、Ｈの板幅約１０００国の広幅ばね
用ステンレス鋼帯を製造した。第３表に得られたばね用
ステンレス鋼材（発明鋼と称す。）と従来の広幅ステン
レスｎ４帯をセンジミアミルにより圧延して得られるば
ね用ステンレス鋼材（従来鋼と称す。）の素材の引張特
性値と素材を３９０℃および４５０℃で１時間の時効処
理した後の材料のばね特性値を示した。

これを見れば発明鋼は従来鋼に比べばね特性において、
ヤング率、ばね限界値ともに向上しており、引張特性に
おいても良好な結果が得られた。

またローンミルにより冷間圧延し製造した狭幅のばね用
ステンレス鋼と比較しても同等かそれ以北の特性値を得
ることが出来た。特にばね限界値はローンミル材より著
しく優れた値を示している。

〈発明の効果〉 従来の広幅ステンレス鋼帯のセンシミアミルによる製造
方法でばばね特性が劣るばね用ステンレス鋼しか製造出
来なかったものが、本発明によれば従来鋼よりばね特性
に優れ、さらにローンミルにより製造したばね用ステン
レス鋼と同等か、それ以上のばね材が製造可能となった
。

従って、広幅ステンレス鋼帯であるため製造コストが低
く、作業性に優れた製造方法であるから廉価でばね特性
に優れたばね用ステンレス鋼を供給することが出来るよ
うになった。

また、従来冷間圧延により得られる硬度は圧延前の材料
温度に大きく左右されていた。すなわち季節的な要因で
、冬場は硬度が高く、夏場は硬度が低くなっていた。こ
のため、目標とする硬度の材料を得るため圧延率を変更
して製造せざるをえなかった。従って、作業の煩雑さを
生じさせ生産性にも支障をきたしていた。しかし、冷間
圧延前に加熱することで材料温度は一定であるから、−
年を通じて同一の作業条件で通板出来ることがら作業性
、生産性も大幅に向上する結果となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延前の材料温度と断面の板厚方向の硬度分布
を示す図、第２図はセンシミアミル工程材とローンミル
工程材の断面の板厚方向の硬度分布を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％において Ｃ：０．１５％以下、 Ｍｎ：０．５〜２．０％、 Ｎｉ：５．０〜１０．０％、 Ｃｒ：１３．０〜２０．０％、 Ｎ：０．１０％以下 を含有し、残部はＦｅおよび不可避元素からなるオース
   テナイト系ステンレス鋼を最終冷間圧延前に溶体化処理
   を施した後、あらかじめ７０℃以上に加熱した前記オー
   ステナイト系ステンレス鋼を冷間圧延することを特徴と
   するばね特性に優れたばね用ステンレス鋼材の製造方法
   。