JPS63219527A - 冷間加工性にすぐれたフエライト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】 （利用分野） 本発明は冷間加工性にすぐれたフェライトステンレス鋼
の製造方法に関するものである。

（発明の背景及び先行技術） 近年、経済性のすぐれたステンレス鋼としてＣｒ’）１
１〜２８Ｘを含むフェライトステンレス鋼の用途が拡大
している。これらのＣｒ　　系フェライトステンレス鋼
は安価であるばかりでなく強度も高くまた塩素イオンを
含む環境中での耐食性がすぐれているという利点ｔ−有
している。

しかしこれらのＣｒ　　系フェライトステンレス鋼は一
般に極めて脆く、冷間加工性が劣ることが知られている
。本来、熱間圧延後の素材に対して各種冷間加工（鍛造
、伸線、圧延、据込、剪断、押出など）を施し九とき、
加工割れが生ずることがあり、このため複雑な形状を有
する製品を製造するときは歩留りを犠牲にして冷間切削
加工を採用することが多い。しかし切削加工は歩留り低
下を招くとともに加エエ６くなり全体としてコストアン
プの要因となる。例えば５Ｏ８４１０Ｌ　（ＪＩＳ　Ｇ
　４５０３−１９Ｓｉ　、代表的成分：　０．０２０−
０．５　ｆ３ｚ　−０，６Ｍｎ　−１３Ｃｒ）は加工性
のすぐれたフェライトステンレス鋼として知られている
が、加工工程において据込加工率６０％を超えるような
冷間強加工には耐えられないという問題点′５ｒ−有し
ている。

（発明の概要） 本発明はこのような間嘔点を解決するために、フェライ
トステンレス鋼の化学成分を規定し、さらに熱間圧延時
の加熱温度及びさらに必要に応じて熱間圧延後の焼なま
し温度域を規制することによって、従来鋼では到底得ら
れなかったレベルのすぐれた冷間加工性を有するフェラ
イトステンレス鋼を得るものである。

（詳細な説明） 本発明は重量でｏ　ｏ、ｏ　ｔ　ｏ　ｏ％Ｘ以下Ｓ１０
．４０　Ｘ以下、Ｍｎ　ｏ、ｓ　ＯＸ以下、Ｎｚ　０．
２０Ｘ未満、Ｃｒ　１１．０〜１８．０％、Ｎ０．０１
２０％以下を含み、さらに必要に応じＷｂ　０．０１〜
０．１０％、〒ｌ　０．０１〜０．１０％、ｊＬ／　０
．０１〜０．１０％、Ｍｏ　０．０１〜０．５０　ＸＸ
Ｃｕ　０．０１〜０．５０％の１穐又は２種以上を含み
、残部Ｆ６　　及び不可避的不純物より成る４Ａを９５
０Ｃ以下の温度に加熱後熱間圧＃、を施し、さらに必要
に応じ空冷後５００〜７００Ｃの温度域に再加熱して焼
なましすることによシ冷間加工性にすぐれたフェライト
ステンレス鋼を得るものであるが、まず本発明において
成分を上述のように限定している理由を下記に示す。

Ｃ：Ｏは鋼に所定の強度を付与するのに必要な化させる
元素でもある。本発明の目的である冷間加工性向上を実
現する之めには０．，０１００％以下に制御することが
不可欠の要件である。

＋３１：　Ｓｉ　　は鋼の脱酸に必要な元素であり、ま
た鋼の所定の強度を付与するのにも必要な元素であるが
、その含有量が０．４０　％を超えると耐食性、溶接性
及び冷間加工性が劣化するのでＱ、４０％以下にする必
要がある。

Ｍｎ　：　ＭｎはＳｔ　　同様、鋼の脱酸に必要な元素
であるが、その含有量が０．５０％を超えるとフェライ
ト中に一部オーステナイト相が混入し、冷間加工性を劣
化させるためにその上限ｉ　０．５０％とする。

Ｎｚ　：　ＮＬは一般にはフェライト相の靭性を向上さ
せる元素ではあるが、本発明の対象であるＣｒ系フエラ
イトステンレス鋼では０．２％未満に制御する必要があ
る。これは０．２０％以上添加するト、Ｎｌ　　はオー
ステナイト安定化元素である友めフェライト中にオース
テナイトを混入し、冷間加工性を損うので本発明におい
てはＮｉ　　を０．２０％未満とする。

Ｃｒ　：　Ｃｒはフェライト相を安定化させるとともに
所定の耐食性を付与するのに必要な元素であるが、１１
．０％未満では上記の効果が十分に発揮されず、フェラ
イト単相とはならず、一部にオーステナイト相が混入す
るので、冷間加工性が劣化する。一方、１８Ｘを超える
と強度の上昇が著しくなり、かつ冷間加工性が劣化する
ので１８％を上限とする。

Ｎ：ＮはＣと同様、鋼に所定の強度を付与するのに必要
な元素であるが、反面、耐食性、冷間加工性を劣化させ
る元素である。従来、Ｃｒ　を１１．０〜ｔａ、ｏｘｔ
−含有するフェライトステンレス鋼におけるＮ含有量の
効果は明確にされておらず、ＪＩＳＧ４５０３−１９Ｓ
ｉの１１．０〜１８、ＯＸ　Ｃｒ　　系フェライトステ
ンレス鋼においてもＮ含有量に関する規定はない。しか
し、本発明においてはＮ含有量がフェライト相の塑性変
形挙動におよぼす影響を詳細かつ系統的に調査した結果
、下記の知見を得念。即ち、Ｎ含有量が０．０１２０％
を超えると、常温での塑性変形において交差すべりが著
しく抑制され、塑性変形が局部的に集中しそれによって
塑性変形の集中部のみが加工硬化し、その部分で割れが
発生する。従って、冷間加工性を向上させるためには、
Ｎ含有量を０．０１２０％以下にすることが必要である
。

さらに、本発明においては必要に応じて所定セ 量のＮｂ、Ｔｘ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ　　の１糧又は２糧
以上含有させることができるが、その限定理由を述べる
と次の通りである。

Ｎｂ：Ｎｂは微細な炭窒化物を鋼中に析出せしめ、実質
的には０やＮ含有ｔｔ−低下させる働きをするとともに
フェライト粒を微細化する働色も有するので、とくに冷
間加工性を向上させたい場合に有効な元素である。しか
し０．０１　Ｘ未満ではその効果が充分発揮されず、ま
た０、１０％を超えるとＮｂ　　の炭窒化物が粗大化し
て７エライトを脆化させ、その結果、冷間加工性がかえ
つて劣化するので０．０１〜０．１０　Ｘとする。

ＴＩ：　ＴｉはＮｌ）　　と同様に鋼中で微細な炭窒化
物を析出せしめ実質的にはＣやＮ含７に量を低下させる
働きをするとともに、フェライト粒を微細化する働きも
有するので、特に冷間加工性を向上させたい場合に有効
な元素であるが０．０１％未満ではその効果が充分発揮
されず、ま九〇、１０ｘｔ−超えるとＴｉ　　の炭窒化
物が粗大化し、その粗大析出物が起点となって冷間加工
時に割れが生ずるので、含有量は０．０１〜０．１０％
とする。

Ａｌ　：　Ａｌは鋼の脱酸効果を通じて冷間加工性を向
上させるので有効な元素であり、その効果を充分に発揮
させる九めには０．０１％以上の添加が必要であるが、
一方０．１ＯＮを超えて添加すると鋼中に粗大なＡｌ　
　の酸化物が形成され、冷間加工中にそれを起点として
割れが生ずるので０．０１〜０．１ＱＸｔ？その含有量
とする。

ＭＯ：　ＭＯはフェライトステンレス鋼の耐食性を著し
く向上させるので、要求される耐食性のレベルに広じて
添加することができる。しかし耐とする。

ｃｕ　：　ａｕはＭＯと同様、フェライトステンレス鋼
の耐食性を向上させるのに有効であるので、要求される
耐食性のレベルに応じて添加することができるが上記効
果を発揮させるためには０．０１％以上の添加が必要で
ある。一方０．５０％を超えて添加すると、熱間圧延時
に割れが生じやすくなるので０．５０％を上限とする。

本発明においては、上記の成分限定を不可欠の要件とす
るが、この成分限定だけでは本発明の目的とする冷間加
工性の向上（冷間裾込加工加熱温へ定が必要である。従
来、フェライトステンレス鋼の熱間圧延は熱間変形抵抗
及びそれによる熱間圧延機への負荷を考慮して鋼片の加
熱温度を１ｏｏｏｃ以上となして熱間圧延するのが一般
的であった。しかしながら、本発明では上記の成分規定
に基く鋼を熱間圧延時、９５０Ｃ以下の加熱温度に均熱
してから、熱間圧延を行なう仁とを特徴とするものであ
るが、９５０Ｃを超える温度に加熱するとフェライト結
晶粒の粗大化による冷間加工性の劣１ヒを招くだけでな
く、熱間圧延中に微細なＣｒ　　炭窒化物がフェライト
、マトリックス中に歪誘起析出レフエライトマトリック
スそのものも脆化させて、冷間加工性の劣化をさらに助
長させることが知見された。従って、熱間圧延時の加熱
温度社９５０Ｃ以下とすることが必要である。

本発明においては、冷間加工性をさらに一層向上させる
ために熱間圧延後に特定の温度範囲内で焼なまし処理を
行なっており、その温度域は５００〜７００Ｃであるが
、５００Ｃ未満の焼なまし温度では熱間圧延時の残留歪
の解放が充分でなく、顕著な冷間加工性の向上が実現で
きないので５００Ｃをその下限とする。一方、７００Ｃ
を超える温度で焼なまし全行なうと、熱間圧延時の残留
歪は解放されるが、フエライ粒が粗大化して冷間加工性
の劣化を招くので７００Ｃをその上限とする。

以下、実施例を示して本発明の特徴を明確にする。

実施例１ 第１表に示す化学成分を有する鋼を真窒溶解した。鋼塊
重量は１トンで９００Ｃに１時間加熱後、２５Ｉ＋１φ
の棒鋼に連続熱間圧延し、常温まで空冷し念。熱間圧延
時の仕上温度は８００Ｃであった。このようにして得ら
れ次２５１１ｍ１φ棒鋼を用いて引張試験を行ない、０
．２％耐力、引張強さ及び絞ｐ値を測定した。また本発
明の主目的である冷間加工性については次のような評価
法によって行なった。即ち２５闘φ棒鋼を素材となし、
切削により２０ｗ＄　Ｘ　５０ｘ（ｈｏ）の据込圧縮試
験片を作成しく図面（ａ）参照）、この試験片を常温に
て静的に圧縮しく図面（ｂ）参照）円周側面に割れが発
生したときの圧縮率を次式％式％ いてｈｏ、ｈ、は上記据込圧縮試験片の圧縮前（ｈ０＝
５０龍）と後（ｈ、）の高さである〕により割れ発生限
界圧縮率φ。（Ｘ）として冷間加工性の評併記した。

ｔ′ｆ！：有して冷間加工性がすぐれている。これに対
し本発明に規定する化学成分の範囲から外れた成分を有
する比較鋼２０〜３５ではφ。：がいずれも６０％未満
となっている。

これにより本発明に規定した鋼の加熱温度（９５０Ｃ以
下）ｔ−満足した場合でも本発明に規定する化学成分を
有していない比較鋼においては冷間加工性の向上が認め
られないことが明らかである。

実施例２ 次に本発明鋼１（第１０表）ｔ−用いて加熱温度の影響
部に関する試験結果を示す。本発明鋼１の鋼塊ｔ−８０
０，８５０，９００，９４Ｑ、９５０．９６０．１００
０Ｃの７条件の加熱温度に１時間均熱し、実施例１と同
じ熱間圧延によって２５ｗφ棒鋼を製作し、引張特性及
び冷間加工性ｔ−調査し次結果を第２表に示す。

第　　２　　表 上表より、鋼塊の加熱温度が９５０　Ｃ’以下ではφ。

はいずれも６０％を超えており、本発明の効果が充分に
得られているが、加熱温度が９５０Ｃを超えるとφ。が
６０％未満となり、冷間加工性が著しく劣化することが
わかる。即ち本発明に規定する成分組成を有する鋼で本
発明に規定する鋼の加熱条件を満ｔさない場合に鉱冷間
加工性の所望の曾とならないことがわかる。なお、加熱
温度の下限については特に規定しないが圧延機の能力か
らして７００Ｃ程度が実用的にはその目安と考えられる
。

実施例３ 次に本発明鋼１を用いて熱間圧延後の焼なまし条件の規
定に関する試験結果を示す。本発明鋼１の鋼塊？９００
Ｃに１時間加熱後２５ｔｍφ棒鋼を４００．４５０．４
９０．５００，５１０゜５５０．６００．６５０．６９
０．７００゜７１０．７５０Ｃの１２条件で１時間再加
熱ム焼なまし処理を行なつ九、焼なましする保持時間は
１時間で、その後に常温まで空冷し、実施例１の場合と
同様に引張特性と冷間加工性を調査し、その結果を第３
表に示す。

第　　３　　表 加工性の向上は認められない。一方、焼なまし温度が５
００〜７００Ｃの範囲内ではφ。の向上が認められる。

しかし、焼なまし温度が７００Ｃｔ超えるとφ。は顕著
に低下しはじめるので、冷間加工性はかえって劣化して
しまうことがわかる。

以上述べ友ように、本発明の要件を満たす成分組成を有
する鋼を本発明に規定する加熱温度域に加熱後、熱間圧
延を施すことによジ、冷間加工性の極めて良好なフェラ
イトステンレス鋼が得られ、従来技術では到底不可能で
あつ九レベルの冷間加工性を付与することができる。ま
た必要に応じて、本発明に規定する温度域での焼なまし
を行なえば、さらに冷間加工性の向上が実現することが
明らかである。

【図面の簡単な説明】

図面は冷間加工性の評価法に用いる据込圧縮試験片の圧
縮前後の状態を示し、（ａ）圧縮試験前、（１））圧縮
試験後の試片を、示す。 （α）（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量で、Ｃ０．０１００％以下、Ｓｉ０．４０％以
   下、Ｍｎ０．５０％以下、Ｎｉ０．２０％未満、Ｃｒ１
   １．０〜１８．０％、Ｎ０．０１２０％以下を含み、さ
   らに必要に応じてＮｂ０．０１〜０．１０％、Ｔｉ０．
   ０１〜０．１０％、Ａｌ０．０１〜０．１０％、Ｍｏ０
   ．０１〜０．５０％、Ｃｕ０．０１〜０．５０％の１種
   又は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物より
   成る鋼を９５０℃以下の温度に加熱後、熱間圧延を施す
   ことを特徴とする冷間加工性にすぐれたフエライトステ
   ンレス鋼の製造方法。 ２、重量で、Ｃ０．０１００％以下、Ｓｉ０．４０以下
   、Ｍｎ０．５０％以下、Ｎｉ０．２０％未満、Ｃｒ１１
   ．０〜１８．０％、Ｎ０．０１２０％以下を含み、さら
   に必要に応じてＮｂ０．０１〜０．１０％、Ｔｉ０．０
   １〜０．１０％、Ａｌ０．０１〜０．１０％、Ｍｏ０．
   ０１〜０．５０％、Ｃｕ０．０１〜０．５０％の１種又
   は２種以上を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物より成
   る鋼を９５０℃以下の温度に加熱後熱間圧延を施したる
   後空冷し、しかる後に５００〜７００℃の温度域に再加
   熱して焼なましすることを特徴とする冷間加工性にすぐ
   れたフエライトステンレス鋼の製造方法。