JPS62294130A - 高強度非磁性ステンレス鋼の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、高強度かつ非磁性特性を兼ね備えたステンレ
ス鋼の製造方法に関する。

従来の技術 近年、電子機器あるいは音響、影像機器が小型化、高性
能化されるにしたがい、これらの機器に使用される材料
には非磁性かつ高強度を要求されるものが増加している
。

従来、透磁率が１．０１未満であるような安定し九非磁
性を得る材料としては、５ＵＳ３０５Ｊ１あるいは５Ｕ
Ｓ３１６の溶体化処理もしくはその後ごく軽度の加工を
与え次材料が用いられていたが、これらの鋼種では高強
度が得られないという欠点があった。この欠点を解決す
る方法としてｌ　ｇ　Ｍｎ−５Ｃｒ鋼に代表される高Ｍ
ｎ鋼がしばしば用いられることがあった。しかし、１８
Ｍｎ−５Ｃｒ鋼では、冷間加工によｐピッカース硬さ５
００以上かつ透磁率１．０１未満を得られるものの、従
来のステンレス鋼に比べ、耐食性の点で著しく劣るとい
う欠点があり、広く用いられることがなかった。これら
の欠点を一挙に解決する鋼種としてＡｌ５Ｉ２０５に代
表される高地オーステナイト系ステンレス鋼がち９、近
年、徐々に用いられつつある。この鋼種は６０％前後の
冷間加工によりピッカース硬さ４７０〜５００で透磁率
１．０１未満、かつ５ＵＳ３０４と同等の耐食性が得ら
れることを特長としている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、高強度を得るため、６０チ以上の冷間加
工を与えると透磁率が１．０１以上となることがあり、
安定的に透磁率１．０１未満を得るためには加工度ｔ−
６０％前後に押えねばならず、この時のピッカース硬さ
は高くても４７０〜５００である。よってなるべく高い
強度すなわちピッカース硬さ５２０以上を得るためＫＦ
ｉまだ不十分であるといえる。

本発明はこれらの問題点を解決し、高強度と安定し友非
臓性特性を有するステンレス鋼の製造方法を提供するこ
と金目的とし念ものである口問題点を解決するための手
段 本発明における高強度と非磁性を兼ねそなえたステンレ
ス鋼の製造法の特徴とするところは、重量パーセントに
てｃ　ｏ、　ｏ　ｓ〜０．２５チ、Ｓｉ１゜０％以下、
Ｍｎ１１〜１６％、Ｃｒｌ　５〜２０％、Ｎｉ　０．２
〜４．　Ｏ％、Ｎ　０．２〜０．４５　％残部Ｆｅなら
びに不町避的不純物を含有する高地オーステナイト系ス
テンレス鋼を透磁率が１．０１以上かつピッカース硬さ
４６０以上となるような加工を施し次のちに、５００℃
以上６５０℃以下の熱処理を施して透磁率１．０１未満
かつピッカース硬さが５２０以上になる様にすることで
ある。

以下本発明による高強度と安定した非磁性特性を有する
ステンレス鋼の製造方法について詳細に説明する〇 本発明による高強度と安定した非磁性を有するステンレ
ス鋼の製造においてはＣ０．０５〜０゜２５％、Ｓｔ　
１．　ＯＯＳ以下、Ｍｎ１１〜１６％、Ｃｒ１５〜２０
チ、Ｎｉ　０．２〜４％、Ｎ　０．２〜０４５チ残部Ｆ
ｅならびに不町避的不純物を含有するよウナ広範囲の高
胤オーステナイト系ステンレス鋼について適用できるも
のである。以下に本発明における適用材料の成分限定理
由について説明する。

ｃ、Ｆｉミオ−ステナイトを安定化させるとともに高い
加工硬化性を与える元素である。高い硬化性を与えるた
めには０．０５　’％以上の含有が必要であるが、０２
５チを超えて含有させると耐食性を劣化させたり、溶接
性をそこねるので下限を０．０５％、上限′ｆｒ、０．
２５％とした。

Ｓｉは脱酸剤と［７て必要な元素であるが、１．Ｏチ以
上添加しても脱酸剤としての効果は１．　Ｏチの場合と
同様なので上限上１．０％とした。

Ｍｎはオーステナイト相を安定させるとともに高い加工
硬化性を与える。さらに多くのＮの固溶量を必要とする
本発明においては主要な元素であり、これらの効果を得
るには１１チ以上含有させる必要があり、その下限を１
１チとした。

しかし１６％を超えて含有させるとオーステナイト相の
安定が強まｐ、オーステナイト相の加工硬化性が低くな
り、ピッカース硬さ４６０以上を安定的に得るためには
８５チ以上の加工を与えねばならず、製造上のコストが
増大したり、製造寸法が限定されるなど工業的な不利益
点が多くなるのでその上限を１６チとした口Ｃｒは耐食
性を与えるために必要欠くべからざる元素で５ＵＳ３Ｑ
４と同等の耐食性を得るためには１５チ以上の含有が必
要であり、その下限を１５チとした。しかし、あまシ添
加しすぎると高温においてオーステナイト相中にδフェ
ライトが析出して熱間加工性が阻害されるのでその上限
を２０チとした。

Ｎｉはオーステナイト相を安定化させる元素であり、少
なくとも０．２％以上含有する必要があるので下限を０
．２　’Ｊとした。しかし、４％を超えて含有させると
オーステナイト相の加工硬化性を低下せしめ、加工後の
ピッカース硬さ４６０以上が得られ危いのでその上成金
１．０％とした０ ＮＦｉオーステナイト相を安定させるとともに、加工硬
化性を高め、かつ耐食性を付与する元素である。さらに
１２０℃以上の熱処理に際し、Ｃとともに歪時効による
可動転位の固着およびよシ高温の熱処理においては微細
な析出物を形成し強度の向上をもたらす効果がある。特
にＮは５００℃以上６５０℃以下の熱処理においてもす
ぐれた軟化抵抗を示すので、５００℃以上６５０℃以下
の熱処理後、ピッカース硬さ５２０以上を保つためには
θ、２％以上を含有する必要があり、その下限ｔ　０．
２　％とした◎しかし、０．４５％を超えて含有させる
と熱間加工性を著しく劣化させるので上限を０．４５％
とした０本発明による高強度と安定し之非磁性特性を有
するステンレス鋼の製造法においては、上述の成分を含
有する高地オーステナイト系ステンレス鋼を約９８０−
１２００℃の温度、好ましくは約１０５０℃の温度で溶
体化処理を行なりてオーステナイト相とし友後で、透磁
率１．０１以上かつピッカース硬さ４６０以上となるよ
うな加工を行ない、その後５００℃以上６５０℃以下の
温度で熱処理を行なってピッカース硬さ５２０以上かつ
透磁率１．０１未満となるようにする。以下にピッカー
ス硬さ５２０以上かつ透磁率１．０１未満とするような
加工及び熱処理について説明する。

従来の高地オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法で
は溶体化処理につづく加工では透磁率を１．０１未満に
するためにＦｉ６０４前後にしなければならず、このた
めに材料のピッカース硬さは４６０〜５００であ）、ピ
ッカルス硬さ５２０以上を安定的に得ることは困難であ
った。

本発明ではこの溶体化処理につづく加工では透磁率１．
０１以上とし、その後の熱処理により透磁率１，０１未
満とするので、溶体化処理につづく加工の度合は任意に
選定でき、透磁率１．０１未満にとられれずピッカース
硬さを４６０以上とすることができる。本発明適用の成
分系を含む高地オーステナイト系ステンレス鋼を溶体化
処理後、６０％以上の加工を加えピッカース硬さ４６０
以上とした際、透磁率が１０１を超えるのは加工訪起マ
ルテンサイトとして、微量ではあるが強磁性のα′マル
テンサイト相が発生するためであり、従来の高地オース
テナイト系ステンレス鋼による非磁性鋼は成分系の工夫
によυこのα′マルテンサイト相の発生をなるべく抑制
しようとするものであったが、本発明はこのような概念
にとられれず、熱処理にょシ、加工で発生したα′マル
テンサイト相をオーステナイト相に逆変態せしめ、硬さ
を高めつつかつ透磁率を１．０１未−満にすることを特
徴している。

本発明における溶体化処理につづく加工の度合は、上述
のよ、うに、加工により発生したα′マルテンサイト相
は熱処理により逆変態させることができるので限定する
必要はない。しかし、加工後の透磁率が１．０１未満で
あれば熱処理によ、すα′マルテンサイト相を逆変態さ
せる必要性はなくなる。すなわち、透磁率が１．０１以
上の場合のみ熱処理が有効であるといえる。また、高地
オーステナイト系ステンレス鋼を溶体化処理につづき透
磁率が１．０１以上となるような加工を与えた材料につ
いて１００℃〜７００℃の熱処理を加え、その組織およ
び特性を調べたところ、加工によシ発生したα′フマル
ンサイトは５００℃から逆変態を開始し、６５０℃では
変態を終了していること、母相のオーステナイト相は６
００℃まで安定で６５０℃前後から回復現象を、７００
℃では再結晶を起すことがわがりた。このことから熱処
理により、α′マルテンサイト相をオーステナイト相に
逆ｆ態せしめるためには５００℃以上の加熱が実用上必
要であ、９，６５０℃を超える加熱はオーステナイト相
の回復および再結晶を生ぜしめてしまうので、熱処理温
度範囲は５００℃以上６５０℃以下としなければならな
い。

実施例 つぎに本発明の特徴を従来法及び比較鋼と比べ実施例で
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表しでおいてＡ−Ｇ銅は本発明の対象となる高Ｍｎ
オーステナイト系ステンレス鋼、■］〜Ｊ鎮１は比較録
１であυ、ＨｆＡはＳＵＳ３０４Ｎ１、■鍋は５ＵＳ３
０．＝ＩＮ２、Ｊ鋼は５ＵＳ３０４に和尚する。

第２表は第１表のＡ−Ｊｇｆ！４を溶体化処理後６０チ
および７５％の伸線加工したときの硬さおよび透磁率と
これらを更に６００℃にて２０分熱処理したときの硬さ
および透磁率を示したものである。硬さは横断面の５点
のモ均値を、透磁率は２００工ルステツド時の筐を求め
た。また熱処理は無酸化雰囲気中で実施した。Ａ−Ｇ鋼
に幹いて６０チの伸線加工のままでは透口率は１．０１
未満のものがあるが硬さはピッカース硬さ５２０を超え
ることができない。また７５チの伸線加工のままではピ
ッカース硬さ５２０を超えるものがあるが、透磁率が１
．０１に超えてしまっている。これに対し７５チの伸線
加工をし友ものに６００℃で２０分の熱処理を加えたも
のでは、Ａ−Ｇ鋼すべてがピッカース硬さ５３０以上か
つ透磁率１．０１未満となっている。

第１図は７５チの伸線加工したＢ％Ｄ鋼を加工のままか
ら７００℃までの熱処理を与えたときの硬さおよび透磁
率の変化を調べた結果である。高地オーステナイト系ス
テンレス鋼のＢ、Ｄ鋼は５００℃以上、６５０℃以下の
熱処理により透磁率１．０１未満かつピッカース硬さ５
３０以上が得られる。

本発明の具体的用途として、線材だおけるＶＴＲ用マイ
クロシャフト、各種モータシャフト、を磁弁シャフト、
コイルばね、ばね座金などがあるが、これらの用途では
伸線加工した線材を更に加工することが多い。この場合
、本発明における熱処理は伸線加工直後に実施しても良
いし、直線加工やぼね成形後に実施しても本発明の効果
は有効である。また本発明に、おける５００℃以上６５
０℃以下の熱処理を高地オースステナイト系ステンレス
鋼に施す場合、大気中で処理すると表面に酸化スケール
が発生する。

この酸化スケールはそれ自身が磁性をもつことと、スケ
ール直下にα′マルテンサイト相が険〈薄く生成するこ
とがあるがこれは化学研磨あるいは機械研磨により容易
に除去できる。

効果 以上のように本発明によれば重量バーセントにてＣ（ｌ
　０５〜０．２５チ、５ｉｔｏチ以下、胤１１〜１６％
、Ｃｒｌ　５〜２０１Ｎｉ０２〜４．０チ、Ｎ　０．２
〜０４５チを含有し残部Ｆｅならびに不可避的不純物か
らなるような広い範囲の高地オーステナイト系ステンレ
ス鋼に対し、加工と熱処理によりピッカース硬さ５２０
以上かつ透磁率１，０１未満とすることができ、高強度
非磁性ステンレス鋼の製造方法として隋めて高い実用性
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はピッカース硬さ及び透口率に及ぼす熱処理の影
響を示すグラフである。 特許出願人　鈴木金属工業沫式会仕 出願人代理人　弁理士　佐　　藤　　文　　男（ほか２
名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量パーセントにてＣ０．０５〜０．２５％、Ｓｉ１．
   ００％以下、Ｍｎ１１〜１６％、Ｃｒ１５〜２０％、Ｎ
   ｉ０２〜４．０％、Ｎ０．２〜０．４５％を含有し、残
   部Ｆｅならびに不可避的不純物からなる高Ｍｎオーステ
   ナイト系ステンレス鋼を透磁率が１．０１以上かつピッ
   カース硬さが４６０以上となるような加工を施したのち
   、５００℃以上の温度にて透磁率が１．０１未満かつピ
   ッカース硬さが５２０以上となるような熱処理を行なう
   高強度非磁性ステンレス鋼の製造方法。