JPS648046B2 - - Google Patents
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- JPS648046B2 JPS648046B2 JP59128150A JP12815084A JPS648046B2 JP S648046 B2 JPS648046 B2 JP S648046B2 JP 59128150 A JP59128150 A JP 59128150A JP 12815084 A JP12815084 A JP 12815084A JP S648046 B2 JPS648046 B2 JP S648046B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- phase
- ferrite
- less
- stainless steel
- Prior art date
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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 of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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- 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
＜産業上の利用分野＞
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、これはまた所謂
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。 ＜背景技術＞ そこで、２相ステンレス鋼の有する上記特性を
生かした製品の量産手段を模索したこれまでの研
究結果をふまえ、例えば熱間加工に有害な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。 しかしながら、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、未だに
歩留りや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。 ＜発明の目的＞ この発明は、上述のような状況の下でなされた
ものであり、その主たる目的は、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
法を提供することにある。 ＜発明の構成＞ 本発明者等は、この発明をなすにあたり、まず
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
織状態や変形条件等の影響について系統的な検討
を加えながら研究を行つた結果、 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、所謂超塑性を
呈するようになる、 との知見が得られたのである。 しかしながら、超塑性現象を実現するには、一
般に低歪速度変形に条件が限られるので塑性加工
に比較的長時間を要する上、それがために加工中
の温度低下防止策として加熱しながらの加工が必
要となるなどの制約も多い。 そこで、本発明者等は上記のような問題点をふ
まえた上で更に研究を進めたところ、 熱間加工の際の前組織の調整をより一層厳密に
行うと、歪速度を通常の圧延加工並に上げた場合
でも超塑性の実現が十分に可能である、 との新たな知見を得るに至つた。 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℃〕〜フエライト単相となる温度未満の温度
域で、かつ1000℃以上の温度に加熱してから、
700℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工
を加えるか、又は少なくとも700℃以下の温度域
にて加工率：20％以上の加工を加え、その後、
850℃〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕の
温度域に再加熱して１×10-1／secを越え５×
10／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点、 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−Niの３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：1.0％以下、 Zr：1.0％以下、Nb：1.0％以下、 Ｖ：1.0％以下、Ｗ：1.0％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：5.0％以下、Mn：3.0％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。 加工の前処理として、鋼を〔フエライト単相と
なる温度−200℃〕〜フエライト単相となる温度
未満で、かつ1000℃以上の温度に加熱するのは、
そのままの工程において蓄積されていた加工歪を
除去したり、生成していた炭窒化物やσ相等の金
属間化合物をマトリツクス中へ溶体化し、後の加
工を容易にするためであり、かかる状態の後で熱
間加工或いは温間での加工を加えてから超塑性域
での変形温度に再加熱することにより、超塑性変
形の条件であるフエライトとオーステナイトの２
相混合微細組織が得られるのである。 熱間加工を行う前の加熱温度を上記の如くに制
限したのは、フエライト単相域ではフエライト粒
の異常成長が起り、一方、〔フエライト単相とな
る温度−200℃〕よりも加熱温度が低いと粗大オ
ーステナイトが熱間加工後も残留して好ましくな
いからである。また、その後温間加工を施す場合
は、それによつて変形温度への昇温中にフエライ
ト及びオーステナイトの再結晶による微細化が図
れるので前記加熱温度は特に制限されないが、こ
の場合でも溶体化処理の目的を兼ねて加熱温度の
下限を1000℃と定めた。 微細組織を得るための加工は、700℃以上の温
度域では30％以上の加工率が必要であり、また
700℃以下の温度域では20％以上で十分である。
そして、このような加工を施した後に、直ちに、
或いは一旦冷却した後に超塑性変形を呈する温度
に再加熱し、変形を施す。 再加熱及び変形を施す温度域を850℃〜〔フエ
ライト単相となる温度−200℃〕としたのは、850
℃未満の温度では再結晶によつてフエライトとオ
ーステナイトの微細混合組織を得るのが困難であ
り、他方、〔フエライト単相となる温度−200℃〕
を越える場合にはフエライト或いはオーステナイ
ト粒が粗大化してしまうので、やはり微細混合組
織を得ることが困難となるからである。 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も
のであることを付記しておく。 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、
850〜900℃近辺の温度域では10〜30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、
若しくはフエライトとオーステナイトとσ相との
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１×10-1／sec〜５×10／sec
と定めたのは、歪速度が５×10／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１×10-1／secよりも小さいと、延性は
向上するものの作業能率が著しく低下するばかり
か、変形時の温度低下を補償するための加熱設備
費がかさむこととなつて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が高歪速度下においてもも
たらされることと相俟つて、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：30mm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
条件で圧延を行い、同じく第２表に示される温度
に再加熱してから、所定の歪速度で引張変形を施
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、これはまた所謂
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。 ＜背景技術＞ そこで、２相ステンレス鋼の有する上記特性を
生かした製品の量産手段を模索したこれまでの研
究結果をふまえ、例えば熱間加工に有害な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。 しかしながら、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、未だに
歩留りや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。 ＜発明の目的＞ この発明は、上述のような状況の下でなされた
ものであり、その主たる目的は、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
法を提供することにある。 ＜発明の構成＞ 本発明者等は、この発明をなすにあたり、まず
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
織状態や変形条件等の影響について系統的な検討
を加えながら研究を行つた結果、 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、所謂超塑性を
呈するようになる、 との知見が得られたのである。 しかしながら、超塑性現象を実現するには、一
般に低歪速度変形に条件が限られるので塑性加工
に比較的長時間を要する上、それがために加工中
の温度低下防止策として加熱しながらの加工が必
要となるなどの制約も多い。 そこで、本発明者等は上記のような問題点をふ
まえた上で更に研究を進めたところ、 熱間加工の際の前組織の調整をより一層厳密に
行うと、歪速度を通常の圧延加工並に上げた場合
でも超塑性の実現が十分に可能である、 との新たな知見を得るに至つた。 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℃〕〜フエライト単相となる温度未満の温度
域で、かつ1000℃以上の温度に加熱してから、
700℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工
を加えるか、又は少なくとも700℃以下の温度域
にて加工率：20％以上の加工を加え、その後、
850℃〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕の
温度域に再加熱して１×10-1／secを越え５×
10／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点、 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−Niの３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：1.0％以下、 Zr：1.0％以下、Nb：1.0％以下、 Ｖ：1.0％以下、Ｗ：1.0％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：5.0％以下、Mn：3.0％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。 加工の前処理として、鋼を〔フエライト単相と
なる温度−200℃〕〜フエライト単相となる温度
未満で、かつ1000℃以上の温度に加熱するのは、
そのままの工程において蓄積されていた加工歪を
除去したり、生成していた炭窒化物やσ相等の金
属間化合物をマトリツクス中へ溶体化し、後の加
工を容易にするためであり、かかる状態の後で熱
間加工或いは温間での加工を加えてから超塑性域
での変形温度に再加熱することにより、超塑性変
形の条件であるフエライトとオーステナイトの２
相混合微細組織が得られるのである。 熱間加工を行う前の加熱温度を上記の如くに制
限したのは、フエライト単相域ではフエライト粒
の異常成長が起り、一方、〔フエライト単相とな
る温度−200℃〕よりも加熱温度が低いと粗大オ
ーステナイトが熱間加工後も残留して好ましくな
いからである。また、その後温間加工を施す場合
は、それによつて変形温度への昇温中にフエライ
ト及びオーステナイトの再結晶による微細化が図
れるので前記加熱温度は特に制限されないが、こ
の場合でも溶体化処理の目的を兼ねて加熱温度の
下限を1000℃と定めた。 微細組織を得るための加工は、700℃以上の温
度域では30％以上の加工率が必要であり、また
700℃以下の温度域では20％以上で十分である。
そして、このような加工を施した後に、直ちに、
或いは一旦冷却した後に超塑性変形を呈する温度
に再加熱し、変形を施す。 再加熱及び変形を施す温度域を850℃〜〔フエ
ライト単相となる温度−200℃〕としたのは、850
℃未満の温度では再結晶によつてフエライトとオ
ーステナイトの微細混合組織を得るのが困難であ
り、他方、〔フエライト単相となる温度−200℃〕
を越える場合にはフエライト或いはオーステナイ
ト粒が粗大化してしまうので、やはり微細混合組
織を得ることが困難となるからである。 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も
のであることを付記しておく。 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、
850〜900℃近辺の温度域では10〜30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、
若しくはフエライトとオーステナイトとσ相との
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１×10-1／sec〜５×10／sec
と定めたのは、歪速度が５×10／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１×10-1／secよりも小さいと、延性は
向上するものの作業能率が著しく低下するばかり
か、変形時の温度低下を補償するための加熱設備
費がかさむこととなつて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が高歪速度下においてもも
たらされることと相俟つて、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：30mm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
条件で圧延を行い、同じく第２表に示される温度
に再加熱してから、所定の歪速度で引張変形を施
【表】
【表】
し、伸びを求めて超塑性現象による大変形が可能
かどうかを評価した。この結果も、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１〜
10によれば、各２相ステンレス鋼は、いずれも
100％以上の極めて良好な伸びを示しており、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11〜17では、いずれ
も伸びが大きな値を示していないことがわかる。 これらのうちの、比較法12〜16では超塑性現象
の発生に必要な微細組織を得ることができなかつ
たが、これは、変形温度又は歪速度のうちのいず
れかが適当でなかつたことに起因するものであ
る。そして、比較法11では、前処理時に加熱温度
が900℃と低く、σ相が多量に析出して脆化を来
たしたため、圧延中に著しい割れが発生してその
後の試験が不能となつたものである。 なお、比較法17は大きな超塑性伸びが得られる
が、歪速度が小さく、既述したように作業能率が
著しく悪いばかりか、加熱のための装置を必要と
するので本発明の対象外である。 ＜総括的な効果＞ 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
されていたが故に、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極めて能率良く付与する
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、産業上有用な効果がもたらさ
れるのである。
かどうかを評価した。この結果も、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１〜
10によれば、各２相ステンレス鋼は、いずれも
100％以上の極めて良好な伸びを示しており、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11〜17では、いずれ
も伸びが大きな値を示していないことがわかる。 これらのうちの、比較法12〜16では超塑性現象
の発生に必要な微細組織を得ることができなかつ
たが、これは、変形温度又は歪速度のうちのいず
れかが適当でなかつたことに起因するものであ
る。そして、比較法11では、前処理時に加熱温度
が900℃と低く、σ相が多量に析出して脆化を来
たしたため、圧延中に著しい割れが発生してその
後の試験が不能となつたものである。 なお、比較法17は大きな超塑性伸びが得られる
が、歪速度が小さく、既述したように作業能率が
著しく悪いばかりか、加熱のための装置を必要と
するので本発明の対象外である。 ＜総括的な効果＞ 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
されていたが故に、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極めて能率良く付与する
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、産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℃〕〜フエライト単相となる温度未満の温
度域で、かつ1000℃以上の温度に加熱してから、
700℃以上の温度域にて加工率：30％以上の加工
を加え、その後、850℃〜〔フエライト単相とな
る温度−200℃〕の温度域に再加熱して１×
10-1／secを越え５×10／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℃〕〜フエライト単相となる温度未満の温
度域で、かつ1000℃以上の温度に加熱してから、
少なくとも700℃以下の温度域にて加工率：20％
以上の加工を加え、その後、850℃〜〔フエライ
ト単相となる温度−200℃〕の温度域に再加熱し
て１×10-1／secを越え５×10／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 (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128150A JPS616210A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
| US06/747,433 US4637841A (en) | 1984-06-21 | 1985-06-21 | Superplastic deformation of duplex stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128150A JPS616210A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616210A JPS616210A (ja) | 1986-01-11 |
| JPS648046B2 true JPS648046B2 (ja) | 1989-02-13 |
Family
ID=14977620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128150A Granted JPS616210A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | ２相ステンレス鋼の熱間加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS616210A (ja) |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP59128150A patent/JPS616210A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS616210A (ja) | 1986-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |