JPS6366364B2 - - Google Patents
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- JPS6366364B2 JPS6366364B2 JP5451783A JP5451783A JPS6366364B2 JP S6366364 B2 JPS6366364 B2 JP S6366364B2 JP 5451783 A JP5451783 A JP 5451783A JP 5451783 A JP5451783 A JP 5451783A JP S6366364 B2 JPS6366364 B2 JP S6366364B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
この発明は、常温付近でフエライト相とオース
テナイト相の２相を呈する、Fe、Cr及びNiを主
成分とした２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関
するものである。 一般に、２相ステンレス鋼は、耐食性に優れた
効果を発揮するのみならず、強度、靭性及び溶接
性等においても優れた性質を具備することが知ら
れており、各種の分野で幅広く使用されるように
なつてきた材料の１つであるが、これはまたいわ
ゆる難加工材の部類に属するものとしても知られ
ているものでもあつた。そして、これまでの各種
研究や検討の結果、例えば熱間加工性に有害なＳ
やＯを低減する等の対策がとられるようになつて
きて、板や管のように形状の単純なものや、比較
的簡単な形状の鍛造品の製造は可能となつてきて
いるけれども、複雑な形状の部品、例えば管継手
やバルブ等の製造は極めて困難であり、いまだに
歩留り、及び切削性が劣るために能率の悪い機械
加工に頼らざるを得ないのが現状であつた。 本発明者等は、上述のような観点から、耐食性
をはじめとして諸性質に優れている２相ステンレ
ス鋼の熱間加工性を改善することを目指して、該
２相ステンレス鋼の熱間加工性に及ぼす組織状態
や変形条件の影響について系統的に検討し、２相
ステンレス鋼に任意の形状を安定して付与し得る
熱間加工方法を提供すべく研究を行つた結果、 所定の組織をもたせた２相ステンレス鋼材に、
温度や歪速度を厳密に管理した状態で変形を与え
ると、その延性が飛躍的に向上する、いわゆる超
塑性を呈するようになる、 との知見を得るに至つたのである。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、２相ステンレス鋼の加工を、通常では考
えられないような大きな変形が可能となる超塑性
現象を利用して行う方法に関するもので、現在の
加工方法では製造できないような複雑な形状の製
品であつてもその製造を可能とし、また、切削工
程を伴なつて既に製造がなされているようなもの
であつても、その切削工程を不要として歩留りの
向上やコストの低減を図ろうとするものであつ
て、その特徴とするところは、 Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフエ
ライト相とオーステナイト相の２相を呈する２相
ステンレス鋼を〔フエライト単相となる温度−
200℃〕以上の温度域に加熱後、水冷又は強制冷
却によつて500℃以下に冷却し、その後必要に応
じて200℃以下の温度域にて加工率：10％以上の
加工を加え、次いで700℃〜〔フエライト単相と
なる温度−200℃〕の温度域に再加熱して１×
10-4／sec以上１×10-1／sec未満の歪速度で変形
することにより、容易に任意形状の物品とするこ
と、 に存するものである。 次に、この発明の方法において、加工条件を上
記の如くに限定した理由を詳述する。 ２相ステンレス鋼の主成分をFe、Cr及びNiと
限定したのは、他の元素を用いた組合せでもフエ
ライト相とオーステナイト相の２相混合組織を得
ることができるけれども、それによつて得られる
材料の性質とコストとを考慮した場合に、Fe−
Cr−Ni3元素を基本とした方が有利となるからで
あり、この発明の方法で対象となる２相ステンレ
ス鋼には、これらの成分の他に、必要に応じて、 Mo：5 ％以下（以下、成分割合を表わす％は重
量％とする）、 Cu：1 ％以下、Ti：0.5％以下、 Zr：0.5％以下、Nb：0.5％以下、 Ｖ：0.5％以下、Ｗ：1 ％以下、 Ｃ：0.1％以下、Ｎ：0.2％以下、 を含有し、或いは更に、溶解時の脱酸剤として Si：2.5％以下、Mn：2.0％以下、 のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量
のRe、La、Ce及びCaや、或いは不可避的不純物
を含んだものも入ることはもちろんのことであ
る。 第１回目の加熱温度を、〔フエライト単相とな
る温度−200℃〕以上とし、水冷又は強制冷却す
るのは、変形前の再加熱時に、マトリツクスであ
るフエライト中にオーステナイトを微細に折出さ
せるためであり、このようにして得られたフエラ
イトとオーステナイトの微細混合組織を変形前に
もつことが超塑性実現の条件となるのである。こ
の第１回目の加熱温度は高い方が好ましく、フエ
ライト単相域であることがより好ましいが、フエ
ライト単相となる温度よりもわずかに低くてもか
まわない。しかし、この温度があまりにも低い
と、島状に凝集し粗大化したオーステナイトが残
留して超塑性に悪影響を及ぼすので、加熱温度の
下限を上記のように定めた。 また、加熱後の冷却速度は、新たなオーステナ
イトが析出して粗大化することがないためにも大
きい程良く、水冷が好ましいが、噴霧冷却等の強
制冷却でもかまわない。 そして、この場合の急冷を500℃以下まで行う
のは、その温度が500℃よりも高いとオーステナ
イトの粗大化が起るとの理由からであり、この処
理の後、そのまま変形温度域に再加熱しても良い
が、一且、200℃以下の温度域で10％以上の加工
を行う方が再加熱時に微細なオーステナイトを析
出させ易くするので、強く推奨される手段であ
る。この際の加工温度を200℃以下と定めたのは、
この温度を越えた領域で加工を行うと、加工中或
いは加工後にフエライトの回復が起つて、再加熱
時のオーステナイト微細析出の核となる転位密度
が減少するためである。 熱間変形を施す前の再加熱温度及び変形温度を
700℃〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕と
定めたのは、700℃未満の温度ではオーステナイ
トの析出に長時間を要し、上記範囲を越えて高い
と微細析出したオーステナイトが凝集粗大化する
ので好ましくないからである。 なお、この場合、化学成分組成によつては変形
中のσ相の析出もありうるが、変形中に生成する
σ相は極めて微細であり、これがオーステナイト
やフエライト粒の粗大化を防止し、それ自身でも
組織の微細化に寄与するのでそれほど有害なもの
ではなく、むしろ超塑性変形に対して好都合なこ
とも判明した。 変形を施す直前の所定温度域での保持時間は、
1000℃以上の高温であれば１分間程度で良く、
700℃近辺の低温域では10〜60分間程度と長くす
る方が上述のフエライトとオーステナイトの微細
混合組織を得やすいので好ましい。 変形時の歪速度を１×10-4／sec〜１×10-1／
secと定めたのは、歪速度が１×10-1／sec以上で
あると超塑性による大変形が望めなくなり、他
方、歪速度が１×10-4／secよりも小さいと延性
が低下するばかりでなく、作業能率も著しく低下
するので好ましくないからである。そして、この
ような超塑性領域での変形抵抗は極めて低いもの
であり、しかも上述したような特筆すべき延性の
向上と相俟つて、２相ステンレス鋼の大変形が極
めて容易となるのである。 次いで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 実施例 まず、第１表に示される如き成分組成の２相ス
テンレス鋼を通常の方法によつて溶製し、分解鍛
造、熱間圧延を経て、厚さ：12mmの板材とした。 この板材を使用して、第２表に示されるような
条件の処理を行つてから熱間引張変形を施し、伸
びと、応力−歪速度における極大応力を求めた。
この結果を第２表に併せて示した。 第２表に示される結果からも、本発明方法によ
れば、各２相ステンレス鋼はいずれも300％以上
の極めて良好な伸びを示し、変形抵抗の目安とな
る極大応力も低くなつており、この条件での大変
形が容易に可能であることが明らかである。 これに対して、第２表中にて※印で示す条件が
本発明範囲から外れた比較法では、いずれも伸び
は大きくなく、極大応力も一様に低くはなつてい
テナイト相の２相を呈する、Fe、Cr及びNiを主
成分とした２相ステンレス鋼の熱間加工方法に関
するものである。 一般に、２相ステンレス鋼は、耐食性に優れた
効果を発揮するのみならず、強度、靭性及び溶接
性等においても優れた性質を具備することが知ら
れており、各種の分野で幅広く使用されるように
なつてきた材料の１つであるが、これはまたいわ
ゆる難加工材の部類に属するものとしても知られ
ているものでもあつた。そして、これまでの各種
研究や検討の結果、例えば熱間加工性に有害なＳ
やＯを低減する等の対策がとられるようになつて
きて、板や管のように形状の単純なものや、比較
的簡単な形状の鍛造品の製造は可能となつてきて
いるけれども、複雑な形状の部品、例えば管継手
やバルブ等の製造は極めて困難であり、いまだに
歩留り、及び切削性が劣るために能率の悪い機械
加工に頼らざるを得ないのが現状であつた。 本発明者等は、上述のような観点から、耐食性
をはじめとして諸性質に優れている２相ステンレ
ス鋼の熱間加工性を改善することを目指して、該
２相ステンレス鋼の熱間加工性に及ぼす組織状態
や変形条件の影響について系統的に検討し、２相
ステンレス鋼に任意の形状を安定して付与し得る
熱間加工方法を提供すべく研究を行つた結果、 所定の組織をもたせた２相ステンレス鋼材に、
温度や歪速度を厳密に管理した状態で変形を与え
ると、その延性が飛躍的に向上する、いわゆる超
塑性を呈するようになる、 との知見を得るに至つたのである。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、２相ステンレス鋼の加工を、通常では考
えられないような大きな変形が可能となる超塑性
現象を利用して行う方法に関するもので、現在の
加工方法では製造できないような複雑な形状の製
品であつてもその製造を可能とし、また、切削工
程を伴なつて既に製造がなされているようなもの
であつても、その切削工程を不要として歩留りの
向上やコストの低減を図ろうとするものであつ
て、その特徴とするところは、 Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフエ
ライト相とオーステナイト相の２相を呈する２相
ステンレス鋼を〔フエライト単相となる温度−
200℃〕以上の温度域に加熱後、水冷又は強制冷
却によつて500℃以下に冷却し、その後必要に応
じて200℃以下の温度域にて加工率：10％以上の
加工を加え、次いで700℃〜〔フエライト単相と
なる温度−200℃〕の温度域に再加熱して１×
10-4／sec以上１×10-1／sec未満の歪速度で変形
することにより、容易に任意形状の物品とするこ
と、 に存するものである。 次に、この発明の方法において、加工条件を上
記の如くに限定した理由を詳述する。 ２相ステンレス鋼の主成分をFe、Cr及びNiと
限定したのは、他の元素を用いた組合せでもフエ
ライト相とオーステナイト相の２相混合組織を得
ることができるけれども、それによつて得られる
材料の性質とコストとを考慮した場合に、Fe−
Cr−Ni3元素を基本とした方が有利となるからで
あり、この発明の方法で対象となる２相ステンレ
ス鋼には、これらの成分の他に、必要に応じて、 Mo：5 ％以下（以下、成分割合を表わす％は重
量％とする）、 Cu：1 ％以下、Ti：0.5％以下、 Zr：0.5％以下、Nb：0.5％以下、 Ｖ：0.5％以下、Ｗ：1 ％以下、 Ｃ：0.1％以下、Ｎ：0.2％以下、 を含有し、或いは更に、溶解時の脱酸剤として Si：2.5％以下、Mn：2.0％以下、 のうちの１種以上を含んだものや、更には、少量
のRe、La、Ce及びCaや、或いは不可避的不純物
を含んだものも入ることはもちろんのことであ
る。 第１回目の加熱温度を、〔フエライト単相とな
る温度−200℃〕以上とし、水冷又は強制冷却す
るのは、変形前の再加熱時に、マトリツクスであ
るフエライト中にオーステナイトを微細に折出さ
せるためであり、このようにして得られたフエラ
イトとオーステナイトの微細混合組織を変形前に
もつことが超塑性実現の条件となるのである。こ
の第１回目の加熱温度は高い方が好ましく、フエ
ライト単相域であることがより好ましいが、フエ
ライト単相となる温度よりもわずかに低くてもか
まわない。しかし、この温度があまりにも低い
と、島状に凝集し粗大化したオーステナイトが残
留して超塑性に悪影響を及ぼすので、加熱温度の
下限を上記のように定めた。 また、加熱後の冷却速度は、新たなオーステナ
イトが析出して粗大化することがないためにも大
きい程良く、水冷が好ましいが、噴霧冷却等の強
制冷却でもかまわない。 そして、この場合の急冷を500℃以下まで行う
のは、その温度が500℃よりも高いとオーステナ
イトの粗大化が起るとの理由からであり、この処
理の後、そのまま変形温度域に再加熱しても良い
が、一且、200℃以下の温度域で10％以上の加工
を行う方が再加熱時に微細なオーステナイトを析
出させ易くするので、強く推奨される手段であ
る。この際の加工温度を200℃以下と定めたのは、
この温度を越えた領域で加工を行うと、加工中或
いは加工後にフエライトの回復が起つて、再加熱
時のオーステナイト微細析出の核となる転位密度
が減少するためである。 熱間変形を施す前の再加熱温度及び変形温度を
700℃〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕と
定めたのは、700℃未満の温度ではオーステナイ
トの析出に長時間を要し、上記範囲を越えて高い
と微細析出したオーステナイトが凝集粗大化する
ので好ましくないからである。 なお、この場合、化学成分組成によつては変形
中のσ相の析出もありうるが、変形中に生成する
σ相は極めて微細であり、これがオーステナイト
やフエライト粒の粗大化を防止し、それ自身でも
組織の微細化に寄与するのでそれほど有害なもの
ではなく、むしろ超塑性変形に対して好都合なこ
とも判明した。 変形を施す直前の所定温度域での保持時間は、
1000℃以上の高温であれば１分間程度で良く、
700℃近辺の低温域では10〜60分間程度と長くす
る方が上述のフエライトとオーステナイトの微細
混合組織を得やすいので好ましい。 変形時の歪速度を１×10-4／sec〜１×10-1／
secと定めたのは、歪速度が１×10-1／sec以上で
あると超塑性による大変形が望めなくなり、他
方、歪速度が１×10-4／secよりも小さいと延性
が低下するばかりでなく、作業能率も著しく低下
するので好ましくないからである。そして、この
ような超塑性領域での変形抵抗は極めて低いもの
であり、しかも上述したような特筆すべき延性の
向上と相俟つて、２相ステンレス鋼の大変形が極
めて容易となるのである。 次いで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 実施例 まず、第１表に示される如き成分組成の２相ス
テンレス鋼を通常の方法によつて溶製し、分解鍛
造、熱間圧延を経て、厚さ：12mmの板材とした。 この板材を使用して、第２表に示されるような
条件の処理を行つてから熱間引張変形を施し、伸
びと、応力−歪速度における極大応力を求めた。
この結果を第２表に併せて示した。 第２表に示される結果からも、本発明方法によ
れば、各２相ステンレス鋼はいずれも300％以上
の極めて良好な伸びを示し、変形抵抗の目安とな
る極大応力も低くなつており、この条件での大変
形が容易に可能であることが明らかである。 これに対して、第２表中にて※印で示す条件が
本発明範囲から外れた比較法では、いずれも伸び
は大きくなく、極大応力も一様に低くはなつてい
【表】
【表】
【表】
ないことも明白である。
上述のように、この発明によれば、耐食性等の
諸性質が優れているにもかかわらず難加工材とさ
れていた故に、その適用分野が今一つ制限されて
いた２相ステンレス鋼に、塑性加工のみによつて
極めて複雑な形状を簡単・容易に付与することが
可能となり、その応用分野を一層拡大することが
できるなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
諸性質が優れているにもかかわらず難加工材とさ
れていた故に、その適用分野が今一つ制限されて
いた２相ステンレス鋼に、塑性加工のみによつて
極めて複雑な形状を簡単・容易に付与することが
可能となり、その応用分野を一層拡大することが
できるなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフ
エライト相とオーステナイト相の２相を呈する２
相ステンレス鋼を〔フエライト単相となる温度−
200℃〕以上の温度域に加熱後、水冷又は強制冷
却によつて500℃以下に冷却し、次いで700℃〜
〔フエライト単相となる温度−200℃〕の温度域に
再加熱して１×10-4／sec以上１×10-1／sec未満
の歪速度で変形することを特徴とする、２相ステ
ンレス鋼の熱間加工方法。 ２ Fe、Cr及びNiを主成分とし、常温付近でフ
エライト相とオーステナイト相の２相を呈する２
相ステンレス鋼を〔フエライト単相となる温度−
200℃〕以上の温度域に加熱後、水冷又は強制冷
却によつて500℃以下に冷却し、その後、200℃以
下の温度域にて加工率：10％以上の加工を加え、
次いで700℃〜〔フエライト単相となる温度−200
℃〕の温度域に再加熱して１×10-4／sec以上１
×10-1／sec未満の歪速度で変形することを特徴
とする、２相ステンレス鋼の熱間加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5451783A JPS59179713A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5451783A JPS59179713A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179713A JPS59179713A (ja) | 1984-10-12 |
| JPS6366364B2 true JPS6366364B2 (ja) | 1988-12-20 |
Family
ID=12972836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5451783A Granted JPS59179713A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59179713A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61154703A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-14 | Kawasaki Steel Corp | ２相ステンレス鋼鋼材の製造方法 |
| US4721600A (en) * | 1985-03-28 | 1988-01-26 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Superplastic ferrous duplex-phase alloy and a hot working method therefor |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP5451783A patent/JPS59179713A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59179713A (ja) | 1984-10-12 |
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