JPS648047B2 - - Google Patents
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- JPS648047B2 JPS648047B2 JP12815184A JP12815184A JPS648047B2 JP S648047 B2 JPS648047 B2 JP S648047B2 JP 12815184 A JP12815184 A JP 12815184A JP 12815184 A JP12815184 A JP 12815184A JP S648047 B2 JPS648047 B2 JP S648047B2
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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
＜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−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％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。 第１回目の加熱温度を、〔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の粒径をある程度以
下に微細とし、その中にオーステナイトを微細に
析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にとつて更に好都合
な条件となるのである。 この第１回目の加熱温度は、フエライト粒の成
長を抑制する程度に、わずかにオーステナイトが
残存する温度とすることが好ましく、フエライト
単相域ではフエライト粒の異常成長が起るので避
けるべきである。また、この温度が余りにも低い
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こととなる。従つ
て、第１回目の加熱温度を上記のように定めた。
なお、通常組成の２相ステンレス鋼では、〔フエ
ライト単相となる温度−200℃〕で表わされる温
度は1000℃以上となるが、化学成分組成によつて
は該温度が1000℃を下回る場合も生じ、このよう
な場合、加熱温度が1000℃未満であるとやはり超
塑性に悪影響を及ぼすこととなるので、加熱温度
を1000℃以上とすることと定めた。そして、この
条件を満足せしめることにより、超塑性変形温度
に加熱した際、細かいフエライト粒と微細オース
テナイト粒の分散を図ることができ、超塑性変形
の実現が有利となるのである。 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、一旦、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
850℃〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕と
定めたのは、850℃未満の温度ではオーステナイ
トの析出に長時間を要することに加えて、超塑性
変形に重要な意味をもつσ相の析出が著しく抑制
されるからであり、一方上記範囲を越える高い温
度に加熱する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：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
びを求めた。 得られた結果を第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相ステンレス鋼は高い歪速度の変形で
あるにもかかわらずいずれも100％以上の極め
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−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％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。 第１回目の加熱温度を、〔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の粒径をある程度以
下に微細とし、その中にオーステナイトを微細に
析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にとつて更に好都合
な条件となるのである。 この第１回目の加熱温度は、フエライト粒の成
長を抑制する程度に、わずかにオーステナイトが
残存する温度とすることが好ましく、フエライト
単相域ではフエライト粒の異常成長が起るので避
けるべきである。また、この温度が余りにも低い
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こととなる。従つ
て、第１回目の加熱温度を上記のように定めた。
なお、通常組成の２相ステンレス鋼では、〔フエ
ライト単相となる温度−200℃〕で表わされる温
度は1000℃以上となるが、化学成分組成によつて
は該温度が1000℃を下回る場合も生じ、このよう
な場合、加熱温度が1000℃未満であるとやはり超
塑性に悪影響を及ぼすこととなるので、加熱温度
を1000℃以上とすることと定めた。そして、この
条件を満足せしめることにより、超塑性変形温度
に加熱した際、細かいフエライト粒と微細オース
テナイト粒の分散を図ることができ、超塑性変形
の実現が有利となるのである。 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、一旦、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
850℃〜〔フエライト単相となる温度−200℃〕と
定めたのは、850℃未満の温度ではオーステナイ
トの析出に長時間を要することに加えて、超塑性
変形に重要な意味をもつσ相の析出が著しく抑制
されるからであり、一方上記範囲を越える高い温
度に加熱する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：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
びを求めた。 得られた結果を第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相ステンレス鋼は高い歪速度の変形で
あるにもかかわらずいずれも100％以上の極め
【表】
【表】
【表】
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では、いずれも伸び
が大きな値を示していないことが明らかである。 ＜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
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。
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
が大きな値を示していないことが明らかである。 ＜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
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℃以上の温度に加熱後、水冷又
は強制冷却によつて500℃以下に冷却し、次いで
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 |
|---|---|---|---|
| JP12815184A JPS616211A (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 |
|---|---|---|---|
| JP12815184A JPS616211A (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 |
|---|---|
| JPS616211A JPS616211A (ja) | 1986-01-11 |
| JPS648047B2 true JPS648047B2 (ja) | 1989-02-13 |
Family
ID=14977643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12815184A Granted JPS616211A (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) | JPS616211A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6219705B2 (ja) * | 2013-12-18 | 2017-10-25 | 日本碍子株式会社 | 熱伝導部材の製造方法 |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP12815184A patent/JPS616211A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS616211A (ja) | 1986-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |