WO1991001385A1 - Method of producing high-strength stainless steel strip having duplex structure and excellent spring characteristics - Google Patents

Description

明 細 書 ば ね 特性 に 優れ た 高強度複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧帯 の 製造法 技術分野

本発 明 は ， ばね 特性 に 優 れ， 実質的 に フ ユ ラ イ ト ぉ よ び マ ル テ ン サ イ ト 混 合組織か ら な る 高強度複相 組織 ス テ ン レ ス 鋼帯 の 工業的製造法 に 関 し ， 主 と し て ， 薄 板 ばね や ぜ ん ま い ば ね 等 の ばね を 製造す る の に 使用 さ れ る 新規 な ばね用 ス テ ン レ ス 鐧帯 を 提供 す る も の で あ る 。 な お > 本発明 に よ る 産品 は， 鐧带 の 形態 で 工業的 に 製造 さ れ る も の で あ り ， 市場 に 出荷 さ れ る 場 合 に は 鐧帯 の ま ま （コ イ ル） か あ る い は 鐧板 に 成形 さ れ た 状 態 と な り ， 既 に ば ね 特性 を 有 し て い る 力、 ら ば ね 製品 に 成形加工 さ れ た あ と で 特別 な 熱処理 は必要 と し な い 。

背景技術

従来 の ばね 用 ス テ ン レ ス 鐧带 と し て は ， 例 え ば 日 本 工業規 格 J I S G 4313に よ れ ば， オ ー ス テ ナ イ ト 系 と し て SUS 301 - CSP お よ び SUS304- CSP , マ ル テ ン サ イ ト 系 と し て SUS420J2- CSP, 析 出 硬ィ匕系 と し て SUS631 - CSPの 計 4 種 が規定 さ れて い る 。

ォ 一 ス テ ナ ィ ト 系 の SUS301 - CSPな ら び に SUS304 - CSP は . い ず れ も 冷 間 圧延 に よ る 加工硬化 に よ り 強度 を 高 め た も の で， さ ら に 調質 の 程度 （圧延率） に よ り SUS 301 - CSP で は 4 種， SUS304 - CSPで は 3 種 の硬 さ （ 強度 ） レ ベ ル の も の が規定 さ れて い る 。 オ ー ス テ ナ イ ト 系 の ばね用 鐧帯 は ， 冷間圧延状態で 素材 メ ー カ 一 か ら 出荷 さ れ， 加工 メ ー カ 一 に お い て 所望 の 形状 に加工 さ れ た 後， さ ら に ばね特性 の 向 上 を 目 的 と す る 場合 に は ， 約 400て で 1 時間程度 の 時効処理が施 さ れ る 。

マ ル テ ン サ イ ト 系 の SUS420J2- CSPは， 焼入れ 一 焼戻 し 処理 に よ っ て 硬 さ （強度） を高 め て ばね 性を 得 る も の で あ る が， 素材 メ ー カ ー か ら は 冷間圧延後， 焼 き な ま し を 施 し た 状態で 出荷 さ れ， 加工 メ 一 力 一 に お い て 所望形状 に 加工 さ れ た後， 焼入れ 一 焼戻 し処理が施 さ れ る こ と が多 い 。

折 出硬化系 の SUS631-CSPは ， 固溶化熱処理を 施 し て 出荷 さ れ る SIIS631- CSP- 0を 除 き ： 他 は オ ー ス テ ナ イ ト 系 と 同様 に 冷間圧延状態で 素材 メ 一 力 一 か ら 出荷 さ れ， 加工 メ ー カ ー に お い て 加工 し た後 に い ず れ も ば ね特性 を 向 上 さ せ る 目 的 で 析 出硬化熱処理が施 さ れ る 。 な お 折 出 硬化系 で は， J I Sに 規定 さ れて い る S ϋ S 631 - C S P以 外 に も ： 種 々 の ばね 用 ス テ ン レ ス 鐧帯が商用 化 さ れて い る 。

〔 発明 が解決 し ょ う と す る 問題点 〕

オ ー ス テ ナ イ ト 系 お よ び折出硬化系 の ばね用 ス テ ン レ ス 鐧帯 で は， 調質圧延率 の 増加 と と も に 硬 さ お よ び ばね 限界値 は上昇す る 。 ま た ， 加工後 に 時効処理， 折 出 硬化熱処理 を 施 し た 後 の さ お よ び ばね 限界値 も 調 質圧延率 の 高 い 方 が高 い 。

従 っ て ， ばね 特性 を 向 上 さ せ る た め に は調質圧延率 を 高 め る 必要が あ る 。 し 力、 し な が ら ， 冷 間圧延 に よ る ばね 限界値 の 上昇 の 程度 は鐧带 の 圧延方 向 （ L 方 向） に 比 べ ， 圧延方 向 に 対 し 90。方向 （ T 方 向 ） の 方が大 き く ， 冷間圧延率 を 高 め る と と も に 両者 の 差 が大 き く な っ て ， い わ ゆ る 異方性 が大 き い と い う 問題 が あ る 。 こ の た め 鐧帯か ら の ばね と し て の 加工成 品 の 採取方 向 が制約 を 受 け る 場合が あ る 。

ま た ， 0.3 m m程度以下 の 極薄板 で か つ高 い ばね 特性 が必要 と さ れ る 場合 に は 冷間圧延 率 を 大 き く と っ て 極 薄板 を 製造 す る '必要 力 あ る カヽ' S U S 301 , SUS 304 , SUS631 の よ う な 加工硬化 の 大 き い 材料で 広 幅 の 極薄鐧帯 を 形 状良 く 冷 間圧延 に よ り 製造 す る こ と は 技術的 に も 難 し さ を 伴 う 。

マ ノレ テ ン サ イ ト 系 の SUS420J2- CSPは， C r量 力、' 12.00 〜 14.00 % と 低 く 耐食性 が不十分 で あ る こ と に 加 え て .26〜 0.40 % も の C を 舍有 す る た め ， 靭性 が劣 り 製造 性 に ^ 題 が あ る 。

以上 の 個 別 の 問題点 に 加 え て ， 従来 の ば ね 用 ス テ ン レ ス 鐧帯 に 共通 す る 最大 の 問題点 は， ば ね 特性 を 向 上 さ せ る た め に は ， い ず れ の 系 と も 所 望形状 に 加 工 し た 後 に 加工 メ 一 力 一 で の熱処理が必要 な こ と で あ る 。 す な わ ち ， オ ー ス テ ナ イ ト 系 で は時効処理， マ ル テ ン サ ィ ト 系 で は焼入 れ 一 焼戻 し 処理， 析 出硬化系で は折出 硬化熱処理 を 必要 と し， バ ッ チ 方式主体 の こ れ ら 熱処 理を 加工品 に施す こ と に よ る 製造 コ ス ト ア ッ プ は 不可 避で あ る 。

し か し な が ら ， 従来 の ばね 用 ス テ ン レ ス 鐧带 の 製造 に 際 し て は， オ ー ス テ ナ イ ト 系が使用 さ れ る 用 途 の う ち ， あ ま り 高 い ばね特性が要求 さ れ な い 一部 の 用 途 を 除 き ， 加工成品 と し た後 に前記 の 熱処理を 施す こ と が ばね特性 を 向 上 さ せ る た め に 必要不可欠で あ り ， 加工 後 の 熱処理 は 当 然 の 事 と 考え ら れて い た 。 ま た ， 加工 前 に 熱処理を 施 し た の で は強度が高 く な つ て ， 加工性 打抜 き 性が劣 る よ う に な る た め ， 加工前 に 熱処理 を 施 す こ と は通 常行わ れて い な い 。

発 明 の 開示

前述 の よ う な 問題 は ， 成品 に 加工 し得 る 良好 な 加工 性 を 有 し， 加工後 の 熱処理を施 さ ず と も ばね特性 に 優 れ， かつ ばね 特性 （ばね限界値） の 面内異方性 の 小 さ い ばね 用 ス テ ン レ ス 鋼帯が極薄鋼帯 も 舍 め 安定製造 で き れ ば全 て 解決 し 得 る 。 本発 明 は そ の 解決手段 を 提供 す る も の で あ り ， そ の 要 旨 と す る と こ ろ は ， 必須成分 と し て ， 10. () ~ 20.0重量 ％ の C r, 0.01〜 0.15重量 ％ の C , お よ び 0.1〜 4.0重量 ％ の N i , M nま た は C u の う ち の 一種 ま た は二種以上 を 鉄 中 に 舍有 す る ス テ ン レ ス 鐧 の 冷間圧延鐧帯 を 通常 の 熱間圧延工程 お よ び 冷 間圧延工程 を 経 て 製造 し ， こ の 冷間圧延鐧帯 を 連続熱 処理炉 に 通板 し て フ ヱ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト の 二相 域温度 に 加熱 し た あ と 急冷 す る 複相 化熱処理 を 施す こ と に よ り 実質的 に フ ヱ ラ イ ト + マ ル テ ン サ イ ト の 混合 組織 の 鐧帯 と し ， こ の 混合組織鐧带 を 圧延率 1 0 % 以下 の 調質圧延 を 施 す か ま た は こ の 調質圧延 を 省略 し て ， さ ら に 連続熱処理炉 に 通板 し て 1 0分間以 内 の 連続時効 処理 を 施 す こ と を 特徴 と す る ば ね 特性 に 優れ た 高強度 複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧带 の 製造法 に あ る 。

図面 の 簡単 な 説 明

第 1 図 は， 本発 明 に 従 う 高強度複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧 の 硬 さ と ばね 限界値 K bの 関係 を ， 従来 の オ ー ス テ ナ ィ ト 系 ばね 用 ス テ ン レ ス 鐧 S U S 3 0 1 - C S P と の 比較 で 示 し た 図 で あ る 。

第 2 図 は， 本発明 に 従 う 高強度複相組織 ス テ ン レ ス 鐧 の ば ね 限界値 K bに お よ ぼ す 時効処理時間 の 影響 を 示 し た 図 で あ る 。

発 明 の 詳述

本発 明 者 ら の 或 る も の は ， 先 に ク ロ ム を 主合 金成分 と す る ク ロ ム ス テ ン レ ス 鋼 に つ い て ， 鋼成分 を 適正 に 制御 し ， 通常 の 熱間圧延， 焼鈍， 冷間圧延 に よ り 得 ら れ た 冷 延 ま ま の 鐧帯 も し く は 鋼板 に ， 従来 の フ ユ ラ イ ト 単相域温度で の 仕上焼鈍 （焼 き な ま し） で は な く ， フ ェ ラ イ ト + ォ 一 ス テ ナ イ ト ニ相域へ の 加熱 と そ の 後 の 急冷処理か ら な る 仕上熱処理を 施す こ と に よ り ， 実 質的 に フ ヱ ラ イ ト 十 マ ル テ ン サ イ ト の 複相 組織 と な つ た 強度お よ び延性 の 両内異方性 の 小 さ い 高延性高強度 の ス テ ン レ ス 鐧板 ま た は鐧帯 の 製造法 の 発明 を 提案 し た （特開昭 63- 7338号公報， 特開昭 63- 169330号〜特 開昭 63- 169335号公報）。 本発明者 ら は ， こ れ ら の 提 案 に 係 る 高強度複相組織 ス テ ン レ ス 鐧帯 に つ い て さ ら に 研究を 進 め た 結果， ま た 新 た な 知見 を 得 る こ と がで き ， ばね用 ス テ ン レ ス 鐧帯 に つ い て の 前述 の 問題点 の 実質上全て を 解決で き る 手段を 見出 し た も の で あ る 。

以下 に 本発 明 の 内容 を 先ず代表的 な 実験結果 を 例 と し て 説 明 す る 。

第 1 表 に 示す 化学成分 を 有す る 3 種 の 鐧 A , B お よ び C を 溶製 し ， 熱間圧延 に よ り い ず れ も 板厚 3.6 in mの 熱延鋼帯 と し た 後， 780 'C X 均熱 6 時間炉冷 の 熱延板 焼鈍 を 行 い ， 酸洗を 経て 板厚 1.0 m mに 冷間圧延 し ， 800 'C X 均熱 1 分 の 中 間焼鈍を 施 し て さ ら に 冷間圧延 を 行 い ， 板厚 0.3 m mの 冷延鐧帯 と し た 後， 950て に 1 分間力 D 熱後急冷す る 連続複相化熱処理を 施 し ， 実質的 に フ ニ ラ イ ト + マ ル テ ン サ イ ト 複合組織 を 有す る 複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧帯を 製造 し た 。

こ の 複相組織 ス テ ン レ ス 鋼帯 よ り サ ン プ ルを 採取 し ， ばね限界値 K bお よ び硬 さ を 調査す る と と も に ， さ ら に 種 々 の 条件 の 時効処理を 施 し て K bお よ び硬 さ に 対す る 時効処理 の 効果を 検討 し た 。 な お こ こ で， ばね特性 の 指標 と し た ばね限界値 K bは， 一般 に 「 曲 げ に よ る 表 面最大応力 力 0.375 X E /10⁴ (kgf /mm²) と な る と き の 弾 性変形 と 同等 の 永久変形を 生 じ さ せ る 表面最大応力 」 と 定義 さ れ る も の で あ り ， JIS H 3130に 従 う 繰 り 返 し た わ み試験 に よ り 決定 し た 。

第 1 図 は， 第 1 表 の 鋼 A , 鐧 B お よ び鐧 C に つ い て ， (1)複相 化熱処理 の ま ま ， （2)複相 化処理後 に 500て で 均熱 1 分 の 短時間時効処理付与， の 2 種 の 状態で そ れ ぞ れ L 方 向 （ 圧延方向 に 平行） と T 方向 （圧延方 向 に 対 し 90 °方 向） に つ い て ， ばね限界値 K bを 測定 し ， 表面硬 さ （ H V ) と の 関係を 示 し た も の で あ る 。 な お第 1 図 に は - 比較 の た め に 市販オ ー ス テ ナ イ ト 系 ば ね用 ス テ ン レ ス 鋼帯 S ϋ S 301 - C S Pに つ い て も 同様 に ， 時効処理

( 400 'C X 均熱 1 時間 ） 前後 の ばね限界値 K bの レ べ ル を 実線 （時効後） お よ び破線 （時効前 の 冷延 ま ま） で 併記 し た 。

第 1 図 か ら わ か る よ う に ， 複相 化処理 ま ま （時効処 理前） の 状態 で は S U S 301 - C S Pの L 方 向 と 同 程度 の ば ね 限界値 K b ( K h 30 ' 50 k g f / m m ² ) を 有す る 複相組織鐧 は： 500て X 均熱 1 分 の 短時間 時効処理 を 施す こ と に よ り ， 硬 さ の 上昇 は わ ずかで あ る （硬 さ の 変化 は 実質 的 に 生 じ な い） も の の， ばね 限界値 は飛躍的 に 向上 し 同 一硬 さ レ ベ ル で 比較 し た 場合 SUS301 - CSP の 時効処理 品 の 2 倍以上 の K bを 示 し ， ばね 特性 に 優れ る こ と が わ 力、 る 。 さ ら に K bの 方向 性 に つ い て み る と ， 複相 組 織鐧 の L 方 向 と T 方 向 の K bの 差 は高 々 10kgf /mm ^zで あ り S U S 301 - C S Pに 比 べ 非常 に 小 さ く ， ばね 特性 の 面 内 異 方性 も 小 さ い 。

な お ， 複相組織鐧 の ばね 限界 値 は ， オ ー ス テ ナ イ ト 系 お よ び 析 出硬化系 ば ね 用 ス テ ン レ ス 鐧帯 と 同 様 に 硬 さ の 高 い も の ほ ど高 く ， ま た 時効処理 に よ る K bの 上 昇 の 程度 も 硬 さ の 高 い も の ほ ど 大 き い 。

第 2 図 は ， 時効処理時間 の 影響 を 示 し た も の で あ り 第 1 図 と 同 じ く 第 1 表 の 鐧 A , 鐧 B お よ び鋼 C に つ い て 前述 の 製造工程 お よ び 条件 に よ り 製造 し た 板厚 0.3 mmの 複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧带 よ り サ ン プ ル を 採取 し ， こ れ を 400て で 均熱時間 を 変 え て 時効処理 を 施 し た 場 合 の ば ね 限界値 K bに お よ ぼ す 時効処理時間 （均熱時 間） の 影響 を 示 し た も の で あ る 。

第 2 図 か ら 明 ら か な よ う に ， い ず れ の 鐧 と も 短時間 の う ち に ば ね 限 界値 K bは急激 に 上昇 し ， 均熱時 間 1 分 で ほ ぼ飽和値 に 達 し ， 10分 を 超 え て も K bは ほ と ん ど 変化 し な い こ と が わ か る 。

こ れ ら 第 1 図 お よ び 第 2 図 の 結果 は ま こ と に 興 味深 い も の で あ り ， 以下 の よ う な実用 上 の利点が考え ら れ る 。

( 1 ) 複相組織鐧 に 時効処理を 施す こ と に よ り ， 例 え ば 従来 の ォ 一 ス テ ナ イ ト 系 ばね用 ス テ ン レ ス 鐧带 に く ら ベ 同 一強度 レ ベ ル で あ っ て も 非常 に 高 い ばね限界値が 得 ら れ る 。 別 の 見地か ら は， 従来材 と 同等 の ばね特性 を 得 る に は ， 従来材 よ り も は る か に 低強度 （低硬度） の 材料で 十分で あ り ， 加工性 （加工 の 容易 さ） や打抜 き 性 な ど の 点で 非常 に 有利 と な る 。 こ れ は さ ら に 時効 処理 に よ る 強度 （硬度） 上昇 が小 さ い こ と と 相 ま っ て 加工前 に 時効処理を 施 し た と し て も 特段 の 加工上 の支 障 は な い と い え る 。

( 2 ) 短時間 の 時効処理 に よ り ばね限界値 が向上す る こ と か ら 素材 メ 一 力 一 で の 鐧帯で の 連続時効処理が可能 と な り ， こ れ に よ つ て 加工 メ ー カ ー で の 成品 に 加工後 の 時効処理 （熱処理） が不要 と な る 。

( 3 ) 圧延 に よ る 強度上昇を 利 用 し て い る も の で な い た め ， 良好 な 素材形状を 得や す い 。

( 4 ) ばね特性 の 異方性 （方向 性） が小 さ い こ と か ら ， 鐧帯力、 ら の 加工成品 の 採取方向 が制約 さ れ な い 。 し た が っ て ， 本発明 に よ る 高強度複相組織 ス テ ン レ ス 鐧帯 は従来 の ばね 用 ス テ ン レ ス 鐧帯 が抱 え る 問題点 を す ベ て 解決 し 得 る も の と い え る 。

本発明 法を 適用 す る ス テ ン レ ス 鐧 に お け る C r量 に つ い て は ， ス テ ン レ ス 鐧 と し て の 耐食性 を 維 持 す る う え で 少 な く と も 10.0 %以 上 は 必要最 低量 と し て 舍 有 さ せ る べ き で あ る が ， あ ま り C r量 が高 い と ， マ ル テ ン サ イ ト 相 を 生 成 さ せ て 高 強度 を 得 る に 必要 な Ν ί , Μ η , C uな ど の オ ー ス テ ナ イ ト 生成 元素 の 量 が多 く な る と と も に 靭 性 が低下 す る よ う に な る た め ， 20.0 % を 上 限 と す る の 力 よ い 。

C は 強 力 な オ ー ス テ ナ イ ト 生 成 元 素 で あ り ， マ ル テ ン サ イ ト 量 を 増 加 さ せ る と と も に 固 溶 強 化 に よ り マ ル テ ン サ イ ト 相 お よ び フ ェ ラ イ ト 相 の 強度 を 高 め る の に 有 効 で あ る 。 ま た ， 時 効 処 理 に よ り ば ね 限 界 値 を 向 上 さ せ る う え で 重 要 な 元 素 で あ る 。 こ れ ら の C の 効果 を 得 る に は 少 な く と も 0.01 % 以 上 が 必 要 で あ る 。 し か し な 力、' ら ， C が あ ま り 高 い と フ ェ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト ニ 相 域 温 度 に 加 熱， 急 冷 す る 複相 化 処 理 に お い て ， 加 熱 趺 に 一 旦 固 溶 し た ク ロ ム 炭 化 物 が 冷 却 時 に フ ユ ラ ィ ト 、. し く は オ ー ス テ ナ イ ト （冷 却 後 は マ ル テ ン サ イ ト ） 粒界 に 再 折 出 し 粒 界 近 傍 に C r欠 乏 層 を 生 じ る い わ ゆ る 鋭 敏 化 を 生 じ て 耐食性 が 著 し く 劣 化 す る よ う に な る 。 こ の た め に は ， C r, N i , M n, C uな ど の 他 の 元 素 の 添 カ卩 量 に よ る 成 分ノ、' ラ ン ス に よ っ て も 異 な る が， 多 く と も 0.15 % 以 下 と す る の が 良 い 。

N i , M n， C uは ， 前 述 の C に よ る 鋭 敏 化 を 回 避 す る た め C 量 を 抑 制 す る 一 方 で ， C に 替 わ る オ ー ス テ ナ イ ト 生成元素 と し て 高温で フ ヱ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト 二相組織を 得 る た め に 有効 な 元素で あ る 。 ま た ， N i , M n, C u量 の 増加 に と も な い 冷却後 の マ ル テ ン サ イ ト 量 （ 高温で の オ ー ス テ ナ イ ト 量 ） が増加 し ， 強度 （ 硬 さ ） を 上昇 さ せ る こ と がで き る 。 こ れ ら の 効果を得 る た め に は ， C r量 お よ び C 量 に 応 じ 一定量以上必要で あ り ， 少 な く と も 0.1 %以上含有 さ せ る 必要が あ る 。 し か し な が ら ， あ ま り 高 い と 複相 化熱処理後 に 生成す る マ ル テ ン サ イ ト 相 が多 く な り ， 場合 に よ っ て は 100 % マ ル テ ン サ イ ト と な っ て 強度 は得 ら れ る も の の 延性 は 低下す る た め ， そ れぞ れ上限を 4.0 % と す る の が良 い o

以上 の 成分個 々 の 規制 と と も に ， 本発明 を適用 す る ス テ ン レ ス 鐧で は， 高温で フ ェ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト ニ相 組織 と な る よ う 成分調整 さ れ た も の で あ る 必要 力 あ る こ と は言 う ま で も な い 。 ま た ばね 用 ス テ ン レ ス 鋼 に つ い て の 既述 の 問題点を 解決す る う え で は ， 本発 明 に お い て そ の 基本 と す る 複合組織や 時効性を 確保 し 十分 な ばね 特性 や 強度 を 得 る う え で 前記 の よ う に C 量 C r量並び に N i , M _n , C u量 の 規制が少 な く と も 必要 で あ る 力 ， こ の よ う な 本発 明 の ばね用 ス テ ン レ ス 鐧 と し て の 特徴 を 損 な わ な い 限 り ， 一層 の 耐食性 の 向 上を 目 的 と し て M oを 添力 Π し た り ， 耐酸化性向 上 の 観点か ら Y や R E M (希土類元素） を 添加 す る な ど ， ま た 各 種特 性 を 向 上 さ せ る 目 的 で 上 記 以 外 に も B や V , A a な ど の 種 々 の 元素 を 添 加 し ま た は そ の 含有 量 を 規 制 す る こ と が で き る 。 そ の 一 例 を 後記 の 実 施例 で も 示 す が

M oで は 2.50 % ま で ， Y は 0.20 % ま で ， R E M は 0.10 % ま で ， V は 0.20 % ま で ， B は 0.0050 % ま で ， Α £ は 0.20 % ま で を 舍 有 さ せ る の 力く よ レヽ 。

本 発 明 に お け る 複相 化 熱処 理 は 加 熱 温 度 を フ ラ ィ ト 十 オ ー ス テ ナ イ ト ニ 相 域 温 度 と す る こ と が铯 対 条 件 で あ る 。 本 発 明 を 有利 に 実 施 し 得 る ス テ ン レ ス 鐧 で は フ ェ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト ニ 相 組 織 と な る 下 限 の 温 度 は お お む ね 600〜 900 'C の 範 囲 で あ り ， 一 方 そ の 上 限 は 1200〜 1450 'C の 範 囲 で あ る 。

複 相 化 熱 処 理 時 の フ ユ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト ニ 相 域 加 熱 で は ， 短 時 間 の う ち に ほ ぼ 平 衡 状 態 の 量 の ォ ー ス テ ナ イ ト 相 が生成 す る の で 加 熱 時 間 は 短 時 間 ， お お む ね 10分 間 以 内 の 加 熱 で よ い 。 こ の 短 時 間 加熱 で よ い こ と は 本 発 明 法 の 実 際 操 業 の 点 で も 鐧帯 の 連続熱 処理 が 可 能 と な り 生 産 効 率 ， 製 造 コ ス ト の 面 か ら 非 常 に 有 禾 ij で あ る 。

複 相 化 熱 処 理 時 の 冷 却 速 度 に つ い て は > 高 温 で の ォ ー ス テ ナ イ ト 力 マ ノレ テ ン サ イ ト に 変 態 す る に 十 分 な 冷 却 速 度 と す る 必 要 力、' あ る こ と は 言 う ま で も な い が ， 実 操 業 面 で は お お む ね 1 〜 1000て /秒 の 冷 却速 度範 囲 で あ る _c. ま た ， オ ー ス テ ナ イ 卜 が マ ル テ ン サ イ ト に 変 態 し た 後 の 冷却過程で は冷却速度 は任意で よ い 。

本発明 に よ る 連続時効処理 は， 優れ た ばね特性を 付 与す る う え で， 本発明 の 最 も 重要 な 点で あ る 。 時効処 理 に お け る 加熱温度 は特 に 規制す る も の で は な い が， 3 0 0て 未満で は ばね特性 の 向 上が十分で は な く ， ま た 6 5 0 'C を 超え る と 加熱時間 が短時間 で あ っ て も 複相 化 熱処理後 に 過飽和 に 固溶 し て い た C が ク ロ ム 炭化物 と し て 粒界お よ び粒 内 へ の 折 出量が多 く な つ て， 材料強 度 の 低下 や ばね特性 の 低下 を も た ら し， ま た 特 に 粒界 に 折出 す る ク ロ ム 炭化物 に よ る 鋭敏化 を 生 じ， 耐食性 の 低下を も た ら す。 し た が っ て ， 時効処理 に お け る 加 熱温度 は 3 0 0て 〜 6 5 0て が望 ま し い 。

時効処理 に お い て は第 2 図 で も 示 し た よ う に ばね跟 界値 は短時間 の 加熱 に よ り 急激 に 上昇 し ， 1 0分間 を 超 え て 保持 し て も ばね 限界値 の 向 上 は飽和 す る 傾向 に あ る の で ， 加熱時間 は 1 0分間以内 と す る 。

こ の 時効処理 に お け る 加熱時間が短時間で よ い こ と は ， 複相化熱処理 と 同様 に 実際操業面 に お い て 連続熱 処理が可能 と な り ， 本癸 明 法 の 大 き な特徴な ら び に 利 点 を も た ら す 。 な お ， 連続時効処理 に お け る 加熱後 の 冷却速度 は， ばね特性 や他 の 諸特性 に 与え る 影響 は 小 さ い た め 特 に 規制 す る 必要 は な い 。

以上 の 本発 明 に 従 う 複相化熱処理 お よ び そ の 後 の 時 効処理 は い ず れ も ， コ イ ル巻戻 し機か ら 巻取 り 機 に 至 る 間 に 加熱 · 均熱帯域 と 冷却帯域 を 有す る 連続熱処理 炉 に ス ト リ ッ ブ を 通板 す る と い う 連続熱処理方式 で 行 う こ と がで き る 。 具体 的 に は， ス テ ン レ ス 鐧用 の 連続 光輝焼鈍炉 ゃ連続焼鈍酸洗炉， ま た は普通鐧用 の 連続 焼鈍炉が適用 し 得 る 。 特 に 複相 化熱処理 と 時効処理 の 間 に 調質圧延 を 行 わ な い 場合 は ， 2 段階 の 加熱 ， 冷却 帯 を 有 す る 連続熱処理 ラ イ ン ， 例 え ば ， 高 温 均熱帯域 と 過時効帯域 を 有 す る 普通鋼用 連続焼鈍炉 を 通板 す る こ と に よ り ， 本発 明 に 従 う 複相 化熱処理 と 時効処理 と を 1 回 の 通板 に よ り 実施 す る こ と も 可能 で あ る 。

複相 化熱処理後 に 調質圧延 を 施 す こ と は ， 次工程 の 時効処理後 の ば ね 特性 を よ り 向 上 さ せ る た め に 有効 で あ る 。 し か し な が ら ， 圧延率 1 0 % を 超 え て 調質圧延 を 施 す と 延性 の 低下 が著 し く な り 加工性 が劣化す る と と も に ， ばね 特性 の 異方性 が大 き く な る た め 調質圧延率 は 1 0 %以下 と す る の 力く良 い 。

実施例

以下 に ， 本発 明 法 を 適 用 し た 実施例 を 挙 げ て 本発 明 に つ い て さ ら に 説 明 す る 。

第 2 表 に 示す 化学成 分 を 有 す る 鐧 を 溶製 し ， ス ラ ブ と し た 。 鐧 No. 1 〜 9 は 本発 明 の 対象 と す る 鐧 で あ り ， 熱間圧延 に よ り 板厚 3 . 6 m mの 熱延鐧帯 と し た 後， 7 8 0て X 6 時間均熱 · 炉 冷 の 熱延板焼鈍 を 施 し た 。 さ ら に 酸 洗 の 後 ， 冷間圧延 に よ り 板 ff 1 . 0 m πι と し ， 7 8 0 'C X 1 分 均熱 * 空冷 の 中間焼鈍 を 施 し て 酸洗 し た 後， 再度冷間 圧延 に よ り 板厚 0.3mmの 冷延鋼帯 と し た 。 こ の 冷延鐧 帯に 第 3 表 に 示す 条件で の 連続複相化熱処理： 調質圧 延お よ び連続時効処理を 施 し た 。 鐧 No.10 , 11は そ れぞ れ比較材 と し た SUS301お よ び SUS304で あ り ， 熱間圧延 に よ り 板厚 3. Ommの 熱延鐧帯 と し た 後 1100 'C X 1 分均 熱 · 急冷 の 熱延板焼鈍 ， 酸洗を 施 し た 。 さ ら に 冷間圧 延 と 1050 'C X I 分均熱 · 急冷 の 焼鈍 を 繰 り 返 し， 最終 的 に 第 3 表 に 示す調質圧延率 の 冷間圧延を 行 っ て 板厚 0.3mmの 冷延鐧帯 と し た 。 ま た 必要 に 応 じ て， 第 3 表 に 示 し た よ う に 400て X 60分均熱 · 空冷 の ノ ツ チ 式 の 時効処理 を 施 し た 。

以上 の よ う に し て 製造 し た 各鐧帯 に つ い て 硬 さ お よ び L 方向 ， T 方 向 の ば ね 限界値 K bを 測定 し た 結果を 第 3 表 に 併せ て 示 す 。 な お ， 同一鐧で 製造条件 が異 な る も の は適宜 コ ィ ルを 分割 し て 製造 し た も の で あ る 。

第 2表 （重鱟％)

鋼 C S i Mn P S Ni Cr N Cu その他 備考

1 0.061 0.40 0.27 0.021 0.004 0.10 11.95 0.009 0.03 本発明の対象鐧

2 0.050 0.42 0.24 0.017 0.005 1.06 16.25 0.010 0.02 本発明の対象綱

3 0.096 0.58 0.33 0.022 0.002 1.07 16.46 0.006 0.03 本発明の対象鐧

4 0.048 1.39 1.26 0.020 0.001 0.97 16.48 0.011 0.01 V ： 0.11 本発明の対象鋼

5 0.011 0.46 0.33 0.022 0.001 1.91 16.45 0.008 0.03 B ： 0.0025 本発明の対象綱

6 0.049 0.57 0.24 0.025 0.004 3.00 16.36 0.009 0.02 本発明の対象鋼

7 0.111 0.39 1.98 0.023 0.002 0.03 18.20 0.011 0.02 RBM:0.021, Y :0.027 本発明の対象鐧

8 0.073 0.32 0.32 0.020 0.006 0.18 16.36 0.032 1.61 本発明の対象鋼

9 0.097 0.60 0.32 0.029 0.002 0.49 16.60 0.008 3.00 Mo:2.03 本発明の対象鋼

10 0.112 0.53 1.10 0.033 0.009 7.51 17.43 0.026 0.05 本発明の対象外

11 0.050 0.52 0.82 0.027 0.007 8.55 18.03 0.033 0.16 本発明の対象外

第 3表

各温度における均熱時間は 1分， また， 加熱後の冷却速度は約 20て/秒に統一して実施, マルテンサィ ト量は祓相化熱処理後の金厲組織観察により求めた。

第 3 表か ら わ か る よ う に 本発明 に よ る 複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧 は ， 高 い ばね 限界値 K bを 有す る と と も に L 方向 と T 方 向 の K bの 差が小 さ く ばね 特性 の 異方性 が 小 さ い 。 ま た ， 本発 明例 No. 2 と No. 3 の 比較， お よ び 本 発明 例 No. 7 と No. 8 の 比較力、 ら わ か る よ う に ， 複相 化熱 処理後 に 調質圧延 を 行 っ た 後 に 時効処理 を 施す こ と に よ り ば ね 限界値 K bは一層 向 上 す る 。

こ れ に 対 し， 比較例 No. 1 は複相 化熱処理 温度が 7 8 0 •C と 低 く 実質的 に は フ ユ ラ イ ト 単相 域 で の 焼 き な ま し で あ っ て， 金属組織 も マ ル テ ン サ イ ト の 存在 し な い フ ェ ラ イ ト 単相 組織で あ っ た 。 こ の た め ， 硬 さ ' 強度） が低 く 時効処理後 の ばね 限界 値 K bも 低 い 。

比較例 No. 2 お よ び比較例 No. 4 は ， 複相組織鐧 で あ る が ， 時効処理 を 施 し て い な い た め ， そ れぞ れ本 発 明 例 No. 2 お よ び本発 明 例 No. 7 と 比較 し て わ か る よ う に ば ね 限界値 は K bは低 い 。

比較例 No. 3 は複相 化熱処理後 の 調質圧延率 が 1 5 % と 高 く ばね 限界値 は高 い も の の 異方性 が大 き い 。 ま た ， 第 3 表 に は示 し て い な い も の の ， 第 3 表 中 の 本 発 明 例 お よ び 比較例 の う ち こ の 比較例 No. 3 の み ， 内 側 曲 げ半 径 1 . 0 m m , 曲 げ角 度 1 8 0 ° の T 方 向 曲 げ （ 圧延方 向 を 曲 げ稜線 と す る 曲 げ ） に お い て 割 れ を 生 じ ， 加 工性 に 劣 つ て い た 。

比 較例 No. 5 〜 8 は ， オ ー ス テ ナ イ ト 系 ば ね 用 ス テ ン レ ス 鐧 の SUS301 - CSPお よ び SUS304- CSPで あ り ， ばね限 界値 の 異方性が大 き い と と も に， 時効処理 の有無 に関 わ ら ず， ばね 限界値 そ の も の が低 く ， 本発 明例 に 比べ ばね特性が劣 る 。

以上詳述 し た よ う に， 本発 明法 に よ れば， ばね特性 に 優れかつ ばね特性 の 異方性 の 小 さ い高強度複相組織 ス テ ン レ ス 鐧帯が提供で き る 。 こ の 鐧帯 は前記 の 実施 例 に 示 し た よ う に ， 硬 さ （ H V ) が非調質圧延材で は 400 以下， 調質圧延材 で も 450以下で あ り ， ばね製品 へ の 打抜 き 加工 な ど に も 問題 の な い 低 い 硬 さ を 有 し て い な 力 ら ， ばね限界値 K bは鐧带 ま ま で 60kgf /mm ^z以上を 有 し て い る 。 し た が っ て ， 本発明 に よ っ て 得 ら れ た 鐧 帯 は， こ れを 素材 と し て 所望形状 の ばね製品へ の 加工 が容易 で あ り ， 且つ加工後 に ばね特性を 発現 さ せ る た め の 熱処理 は不要 で あ る 。 従来 の ばね用 ス テ ン レ ス 鐧 帯 の 分野 で は こ の よ う な 素材鐧帯 の 例 は な く ， 本発明 は新規素材鐧帯 も し く は鐧板を 市場 に提供 し得 る も の で あ っ て ， こ の 分野 に お い て多 大 の 貢献を な し 得 る も の で あ る 。 し か も ， 本発明法 に よ れ ば複相 化熱処理並 び に 時効処理 は熱処理炉 に鐧帯を 連続的 に 通板す る と い う 連続熱処理 が適用 で き る の で 生産性 よ く 本発 明 鐧 帯 の 製造がで き る 。

Claims

請求 の 範囲

(1 ) 必須成分 と し て ， 10.0〜 20.0重量 ％ の じ 1" , 0.01 〜 0. 15重量 ％ の C , お よ び 0.；!〜 4. 0重量 の ， ！！ ま た は C uの う ち の 一種 ま た は二種以上 を 鉄 中 に 含有 す る ス テ ン レ ス 鋼 の 冷間圧延鐧带 を 通常 の 熱間圧延ェ 程 お よ び 冷間圧延工程 を 経 て 製造 し ， こ の 冷間圧延鋼 帯 を 連続熱処理炉 に 通板 し て フ ラ イ ト 十 オ ー ス テ ナ ィ ト の 二相 域温度 に 加熱 し た あ と 急 冷 す る 複相 化熱処 理 を 施 す こ と に よ り 実質的 に フ ヱ ラ イ ト + マ ル テ ン サ ィ ト の 混合組織 の 鐧带 と し ， 得 ら れ た 混合組織鐧帯 を さ ら に 連続熱処理炉 に 通板 し て 10分間以 内 の 連続時効 処理 を 施 す こ と を 特徴 と す る ばね 特性 に 優 れ た 高強度 複相 組織 ス テ ン レ ス 鐧帯 の 製造法。

(2) 連続時効処理 の 加熱温度 は 300〜 650 'C の 範囲 で あ る 請求項 1 に 記載 の 製造法。

(3) 連続時効処理 し て 得 ら れ た 鐧带 は 硬 さ （ H V ) が 400 以下 で ， 且 つ ば ね 限界値 K bが圧延方 向 お よ び 圧延方 向 に 直角 方 向 と も 60 kg f /miti ²以上 で あ る 請 求項 1 ま た は 2 に 記載 の 製造法。

(4 ) 必須成分 と し て ， 10. 0〜 20. 0重量 ％ の じ 1" , 0.01 〜 0. 15重量 ％ の C , お よ び 0. 1 〜 4.0重量 ％ の \' ^ ηま た は C uの う ち の 一種 ま た は 二 種以上 を 鉄 中 に 舍 有 す る ス テ ン レ ス 鋼 の 冷間圧延鐧帯 を 通 常 の 熱間圧延 工程 お よ び 冷 間圧延工程 を 経 て 製 造 し ， こ の 冷 間圧延 鐧帯を 連続熱処理炉 に通板 し て フ ユ ラ イ ト + オ ー ス テ ナ イ ト の 二相域温度 に 加熱 し た あ と 急冷す る 複相化熱 処理 を 施す こ と に よ り 実質的 に フ ヱ ラ イ ト + マ ル テ ン サ イ ト の 混合組織 の 鐧帯 と し ， 得 ら れ た混合組織鐧帯 を 圧延率 10 %以下 の 調質圧延 し た う え， さ ら に 連続熱 処理炉 に 通板 し て 10分間以内 の 連続時効処理を 施す こ と を 特徴 と す る ばね特性 に 優れ た 高強度複相組織 ス テ ン レ ス 鐧带 の 製造法。

(5) 連繞時効処理 の 加熱温度 は 300〜 650て の 範囲で あ る 請求項 4 に 記載 の 製造法。

(6) 連続時効処理 し て 得 ら れ た 鐧帯 は硬 さ （HV) が 450 以下 で， 且つ ばね限界値 K bが圧延方向 お よ び圧延方 向 に 直角 方向 と も 65 kgf /mm ^z以上で あ る 請求項 4 ま た は 5 に 記載 の 製造法。

新たな 紙