JPS62290848A

JPS62290848A - 高強度、耐疲労性に優れたオ−ステナイト系スンレス鋼線材

Info

Publication number: JPS62290848A
Application number: JP13327186A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawauchi; 川内　昌; Shigeo Matsuda; 茂男松田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1987-12-17
Also published as: JPH0241578B2

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】３、発明の詳細な説明［産業上の利用分野］本発明は高強度、耐疲労性に優れたオーステナイト系ス
テンレス鋼線材に関し、さらに詳しくは事務機器、電気
機器、精密機器、建築物、自動車等の産業分野において
、耐蝕性の要求される部品、例えば、耐蝕性ばね、ロッ
ド、シャフト、ピン類に使用されるオーステナイト系ス
テンレス鋼線材に関する、し従来技術］従来、高強度オーステナイト系ステンレス鋼としては、
Ｓ　Ｕ　Ｓ　３０　＝ｉが主として使用されてきている
が、強度が炭素鋼ピアノ線と比較すると、かなり低い。

即ち、ＪＴＳｊこおいてら、炭素鋼ピアノ線Ｊ　ｌ５（Ｇ３５２２）ＳＷＰ−Ｂ２φ、引張強さ２０
５〜２２５　Ｋｇｆ／ｍｍ２、オーステナイト系ステンレス鋼ＪＩＳ（Ｇ４３１４）ＳＵＳ３０１−ＷＰＢ２φ、引張
強さｌ　７０〜Ｉ　９５　Ｋｇｒ／ｍｍ２と規定化され
ており、高強度が必要な部品製造においは、ステンレス
鋼の形状寸法の大型化あるいはピアノ線に防蝕メッキを
空す等の繁雑な加工工程を必要としているのが現状であ
る。

ま１こ、オーステナイト系ステンレス鋼は、耐疲労強度
が３０〜３５　Ｋｇｌ’／ｍｍ’と低く、長期間使用す
る部品の形状の大型化を必要としている。

さらに、オーステナイト系ステンレス鋼の実用鋼種とし
て、析出硬化系の５ＵＳ６３１　Ｊ　Ｉ（ＪＩＳＧ、１
３０３）があるが、この鋼種は約１ｗｔ％と多重のＡＩ
を含有する事から、溶解〜熱間加工工程において困難性
を伴うと共に、線に加工した後において、この鋼種本来
の処理として析出硬化のための長時間の熱処理を必要と
し、製造コストが高い等の欠点があり広く使用されてい
ない。

最近、産業構造が重厚長大型から、軽薄短小型へ展開し
ている状況のなかてオーステナイト系ステンレス鋼線材
分野においてら、高性能、即ち、高強度および耐疲労性
の材料か強く要望されている。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明したように、従来におけるオーステ
ナイト系ステンレス鋼の問題点や業界の要望に鑑み、本
発明者が鋭き研究を行い、検討を重ねた結果、高性能を
有し、かつ、製造にさいして特別の析出硬化熱処理を必
要としないオーステナイト系ステンレス鋼を開発したの
である。

［問題点を解決するための手段］本発明にかかる高強度、耐疲労性に勝れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼線材の特徴とするところは、Ｃ０．０４〜０．１０ｗｔ％、Ｓ　ｉ　１．５０〜２．
５０ｗｔ％、Ｍｎ　０．３０〜２．０Ｏｗｔ％、Ｐ≦０
．０４５ｗｔ％、Ｓ　６０．０３０ｗｔ％、Ｎ　ｉ　６
．００〜Ｉ０．５０ｗｔ％、Ｃｒ　１７．００〜２０．
００ｗｔ％、Ａ１≦０．００７ｗｔ％、Ｎ　０．１０〜
０．１４ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、鋼中の酸化
物系非金属介在物が、Ｓ　ｉｏ　ｔ　２０〜］００ｗｔ％、Ｍｎ０ｔ　Ｏ〜５
０ｗｔ％、Ａｌｔｏ３０〜３０ｗｔ％であることにある。

本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼線材が高性能となるのは次の理由による
。

（１）固溶成分として、Ｃ，Ｓｉ、Ｎの最適量を複合金
打させ、これらの成分の固溶硬化により強度を上昇させ
るのである。これらの成分のうち、特に、Ｓｉの固溶便
化は、従来積極的に考慮されていないが、本発明に係る
高強度、耐疲労性に優れたオーステナイト系ステンレス
鋼線材においては、Ｃ，Ｎと曳合金ｆイさせることによ
って、顕著に強度」二昇効果を発揮するからである。

（２）ｆ、Ｉｆ中の酸化物系金属介在物の組成、形態の
改善である。即ち、従来ステンレス鋼では、酸化物の主
成分はＡ　ｌ　２０３系であって、このＡ　ｌ　２０３
は硬質て塑性変形しないために、加工時に応力集中をう
０、鋼材の割れ、折損の起点として作用するので、ＭＪ
４Ｈの耐疲労性を低いしのにしていたが、本発明に係る
高強度、耐疲労性に優れたオーステナイト系ステンレス
鋼線材においては、割れ、折損の原因について研究の結
果Ｓｉ含１４　ｆｆｔを増加させ、Ａ１含′ｒ−ｖｍを
低減することによって、鋼中酸化物の主成分を変形能の
あるＳ　ｉ　Ｏｆ系に変換できるとともに、ｊ１３ｉ材
変形加変形の介（Ｅ物への応力集中が減少し耐疲労性を
顕著に向上させるからである。

本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼線材の含有成分および成分割合について
説明する。

Ｃは鋼に浸入型に固溶し強度を」二昇するのに必要な元
素であり、含￥Ｔ量が０．０４ｗｔ％未満ではこの効果
は少なく、また、０．１０ｗｔ％を越えて過刺に含有さ
れるとステンレス鋼中のＣｒ）：、Ｃｒ炭化物を生成し
、耐蝕性を劣化させる。よって、Ｃ含汀量は００４〜０
．ｌｏＩＩｔ％さする。

Ｓｉは製鋼脱酸剤として含有されるが、さらに、積極的
に、鋼中に置換型に固溶して固溶硬化作用をさけると共
に、鋼中の酸化物の主成分を８１０゜にするためには、
１．５０ｗｔ％以上含有させる必要があり、また、２．
５０ｗｔ％を越えて含有されると高温におけろ靭性を低
下さＵ、熱間加工性を悪くする。

よって、Ｓｉ含ｆ丁量は１．５０〜２．５０ｗｔ％とす
る。

Ｍｎは鋼中Ｓ’ｚＭｎＳを生成し熱間加工性改善のため
には０．３０ｗｔ％の含ａは必要てあり、また、含Ｃｒ
　Ｅｉｔが２．００ｗｔ％を、越えて含ＨされるとｌＬ
ｔの靭性を低下させる。よって、Ｍｎ含有ｍは０．３０
〜２．００ｗｔ％とする。

Ｐは靭性および耐蝕性の而からは低い程好ましいもので
あるが、不可避的に混入してくるので、含有量は≦０．
０４５ｗｔ％とする。

ＳもＰと同様に靭性および耐蝕性のめんから低い程好ま
しいが、不可避的に混入してくるので含有ｆｆＨ１０，
０３０ｗｔ％とする。

Ｎ１は鋼のオーステナイト域を拡大して常温においてオ
ーステナイト組織とするのに必要であり、含有量が６．
００ｗｔ％未満てはこの効果はなく、また、１０．５０
ｗｔ％を越えて含ａされろと上記の効果は飽和してしま
い高価であることから無駄である。

よって、Ｎｉ含有量は６．００−１０．５０ｗｔ％とす
る。

Ｃｒは安定した耐蝕性を得るために、１７．００ｗｔ％
の含有は必要てあり、また、２０．００★ｔ％を越えて
含有されるとフェライト相を生成しオーステナイト相と
２相組織となって熱間加工性を低下させる。

よって、Ｃｒ含有量は１７．００〜２０．００ｗｔ％と
する。

ＡＩは鋼中に便質のＡＩｔＯｈ酸化物を生成し、耐疲労
性を劣化させろ有害成分であるが、製胴原料から不可避
的に残留するので、含有量は≦０００７ＷＬ％とする。

ＮはＣと同様に侵入型に固溶して強度を上昇５せる元素
であり、含有量が０．１０４％未満ではこの効果は少な
く、また、Ｃ，Ｓｔの総合効果により所要の強度を得る
には０、ｌｈｔ％あれば充分である。よって、Ｎ含有量
は０．１０〜０．１．ｈｔ％とする。

［実　施　例コ本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼線材について実施例を説明する。

実施例第１表は試験に供した本発明に係る高強度、耐疲労性に
優れたオーステナイト系ステン１ノス鋼線材（単に本発
明鋼ということがある。）、比較鋼、従来鋼の含有成分
および成分割合と２ｍｍφ線の特性を示しである。

第１表において、本発明鋼は番号ｌ、２．３であり、比
較鋼１は番号４．５．６で、比較！！ＩＩは番号７．８
で、従来例は５ＵＳ３０４である。

第１図は横軸に成分含有量（ＩＯＣ＋　ＩＯＮ　＋　Ｓ
　ｉ）をとって整理し、縦軸に２ｍｍφ線の引張強さを
示す。

引張強さの変動をみろと、比較ｊｌｉｌｌでは引張強さ
の向上は僅かであり、比較ＭＩでは比較的大きいが充分
ではない。本発明ｊｌ！ｌ（Ａの範囲）においては、引
張強さの向上が顕著であり２１０　Ｋｇｆ／ｍｍ２以上
の高強度が認められる。そして、本発明鋼においては、
含有する浸入固溶型のＣ，Ｎと置換固溶型のＳｉが相乗
的に働き、強度を顕著に向」二さけるしのと考えられる
。

第１表に疲労強度も示しであるが、本発明鋼は４０　Ｋ
ｇｆ／ｍｍ’以上の高い値を有しており、その理由とし
ては鋼中酸化物の組成形態を本発明鋼においてはＩ　、
　５ｗｔ％以上含有するＳｉにより望ましい杉に生成さ
Ｕ゛ていることによる。

第２図は鋼中酸化物の組成分析結果を示す。この第２図
において○印か本発明鋼の分布領域（斜線）であり、Δ
印は従来鋼の分布領域である。

第３図は鋼中の酸化物の組織形態を示す光学顕微鏡写真
である。従来鋼の酸化物組成はＡ　Ｉ　ｔ　Ｏｓ、Ｍｎ
Ｏを主成分として、その割合はＳｉ０．０〜２０ｗｔ％
、ＭｎＯＯ〜１００ｗｔ％、Ａｌｔｏ３０〜１００ｗｔ
％の領域に分布していることが認められる。これに対し
て本発明鋼においては、Ｓｉを１．５ｗｔ％以上多量に
含有されていることから、酸化物組成は従来鋼とは大き
く異なり、その成分は５ｉＯｙを主として５ｉＯｚ　２
０〜１００ｗｔ％、〜ｉｎｏ　Ｏ〜５０ｗｔ％、ＡＩ、
０３０〜３０ｗ【％の領域に分布していることを認めた
。

第３図（ｂ）に示すように、従来鋼に認められるＡ　ｌ
　ｔ　Ｏｘ　　Ｍ　ｎ　Ｏを主成分とする酸化物は熱間
加工工程で延伸せず、硬度材において角状の介在物とし
て残存し、折Ｉｎの括点となって耐疲労性を劣化させ、
これに対して本発明鋼に認められる５ｉＯｚを主成分と
ずろ酸化物は変形能をｒ丁し、第３図（ａ）に示すよう
に熱間加工工程で延伸型介在物を（）ミ１戊し、使用時
の応力集中を緩和し、耐疲労性の向」−に寄与するので
ある。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る高強度、耐疲労性に
優れたオーステナイト系ステンレス５ｉｉＩａ材は上記
の構成であるから、引張強さ２１０　Ｋｇｒ／１１１１
１を以上、耐疲労強度４０　Ｋｇｒ／ａｓ１以上の高強
度で、かつ、耐疲労性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼線材を容易に製造することが出来、事務機器、電
気機器等の産業分野の部品類に最適の材料として使用す
る事”できるとパう効果を”　　　　　ｔ＋ｑするしの
である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

４、図面の簡単な説明　　　　　　　　　　　　　　　
　和第１図は成分含ａｍと引張強さとの関係を示す図、
第２図はＳｉｎ、−ＭｎＯ−Δ１，０．の状態図におけ
る本発明に係る高強度、耐疲労性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼線材と従来鋼の酸化物組成分領域を示
す図、第３図は綱中の酸化物組織形態を示す金属組織の
顕ＦｊＱ写真である。

Claims

【特許請求の範囲】Ｃ０．０４〜０．１０ｗｔ％、Ｓｉ１．５０〜２．５０
ｗｔ％、Ｍｎ０．３０〜２．００ｗｔ％、Ｐ≦０．０４
５ｗｔ％、Ｓ≦０．０３０ｗｔ％、Ｎｉ６．００〜１０
．５０ｗｔ％、Ｃｒ１７．００〜２０．００ｗｔ％、Ａ
ｌ≦０．００７ｗｔ％、Ｎ０．１０〜０．１４ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、鋼中の酸化
物系非金属介在物の組成範囲が、ＳｉＯ＿２２０〜１００ｗｔ％、ＭｎＯ＿２０〜５０ｗ
ｔ％、ＡｌＯ＿３０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする高強度、耐疲労性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼線材。