JP2003013189A - 被削性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼及び製造方法 - Google Patents
被削性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼及び製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 Ｓ、ＰｂやＳｅ等の快削性付与元素を含有さ
せずに環境に悪影響を及ぼすことがなく、Ｃｕリッチ相
の分散析出により被削性を改善したオーステナイト系ス
テンレス鋼を提供する。 【解決手段】 このオーステナイト系ステンレス鋼は、
Ｓｎ又はＩｎを１０質量％以上含むＣｕリッチ相を０．
２体積％以上の割合でマトリックスに分散析出させてい
る。Ｃｕリッチ相は、熱間圧延後から最終製品となるま
での間に５００〜９００℃の温度範囲で１時間以上加熱
保持する時効処理を１回以上施すことによりマトリック
スに分散析出する。Ｃ：０．００１〜０．３質量％，Ｓ
ｉ：２．０質量％以下，Ｍｎ：５．０質量％以下，Ｃ
ｒ：１０〜２０質量％，Ｎｉ：５〜１２質量％，Ｃｕ：
０．５〜６．０質量％，Ｓｎ又はＩｎ：０．００５質量
％以上を含む鋼が使用される。
せずに環境に悪影響を及ぼすことがなく、Ｃｕリッチ相
の分散析出により被削性を改善したオーステナイト系ス
テンレス鋼を提供する。 【解決手段】 このオーステナイト系ステンレス鋼は、
Ｓｎ又はＩｎを１０質量％以上含むＣｕリッチ相を０．
２体積％以上の割合でマトリックスに分散析出させてい
る。Ｃｕリッチ相は、熱間圧延後から最終製品となるま
での間に５００〜９００℃の温度範囲で１時間以上加熱
保持する時効処理を１回以上施すことによりマトリック
スに分散析出する。Ｃ：０．００１〜０．３質量％，Ｓ
ｉ：２．０質量％以下，Ｍｎ：５．０質量％以下，Ｃ
ｒ：１０〜２０質量％，Ｎｉ：５〜１２質量％，Ｃｕ：
０．５〜６．０質量％，Ｓｎ又はＩｎ：０．００５質量
％以上を含む鋼が使用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、毒性のないＣｕの添加
によって被削性を改善したオーステナイト系ステンレス
鋼に関する。
によって被削性を改善したオーステナイト系ステンレス
鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】精密機械工業の著しい発達や家庭電気器
具、家具調度品等の需要増加により、従来ステンレス鋼
が使用されていなかった部分にもステンレス鋼が使用さ
れるようになってきた。また、工作機械の自動化・省力
化に伴って被削性に優れたステンレス鋼が望まれている
ため、ＪＩＳＧ４３０３に規定されるＳＵＳ３０３のよ
うに快削性元素としてＳを添加し、ＳＵＳ３０３Ｓｅの
ようにＳｅを添加し、被削性を改善したオーステナイト
系ステンレス鋼が使用されている。さらにマルテンサイ
ト系ステンレス鋼としては、ＪＩＳＧ４３０３に規定さ
れるＳＵＳ４１０ＦやＳＵＳ４１０Ｆ２のように快削性
元素としてＰｂを添加し、或いはＳＵＳ４１６，ＳＵＳ
４２０ＦのようにＳを添加して被削性を改善したステン
レス鋼が使用されている。
具、家具調度品等の需要増加により、従来ステンレス鋼
が使用されていなかった部分にもステンレス鋼が使用さ
れるようになってきた。また、工作機械の自動化・省力
化に伴って被削性に優れたステンレス鋼が望まれている
ため、ＪＩＳＧ４３０３に規定されるＳＵＳ３０３のよ
うに快削性元素としてＳを添加し、ＳＵＳ３０３Ｓｅの
ようにＳｅを添加し、被削性を改善したオーステナイト
系ステンレス鋼が使用されている。さらにマルテンサイ
ト系ステンレス鋼としては、ＪＩＳＧ４３０３に規定さ
れるＳＵＳ４１０ＦやＳＵＳ４１０Ｆ２のように快削性
元素としてＰｂを添加し、或いはＳＵＳ４１６，ＳＵＳ
４２０ＦのようにＳを添加して被削性を改善したステン
レス鋼が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、快削性元素と
して有効なＳは、熱間加工性，延性及び耐食性を著しく
低下させる。しかも、機械的性質に異方性を生じさせる
原因にもなる。またＳｅ添加により被削性を付与した場
合、有害な元素を添加することが環境対策上で問題とな
る。さらに、Ｐｂ添加により被削性を向上させた場合、
使用中に有害なＰｂの溶出があり、リサイクル利用しに
くい材料でもある。
して有効なＳは、熱間加工性，延性及び耐食性を著しく
低下させる。しかも、機械的性質に異方性を生じさせる
原因にもなる。またＳｅ添加により被削性を付与した場
合、有害な元素を添加することが環境対策上で問題とな
る。さらに、Ｐｂ添加により被削性を向上させた場合、
使用中に有害なＰｂの溶出があり、リサイクル利用しに
くい材料でもある。
【０００４】ところで、本発明者らは、環境に悪影響を
及ぼすことなく被削性を著しく向上させる手段として、
一定量以上のＣを含むＣｕを主体とした第２相を所定量
析出させたオーステナイト系ステンレス鋼を紹介した
（特願２０００−６３９９６）。本発明は、先に紹介し
たＣｕ主体の第２相による性質改善を更に発展させたオ
ーステナイト系ステンレス鋼を得ることを目的とする。
及ぼすことなく被削性を著しく向上させる手段として、
一定量以上のＣを含むＣｕを主体とした第２相を所定量
析出させたオーステナイト系ステンレス鋼を紹介した
（特願２０００−６３９９６）。本発明は、先に紹介し
たＣｕ主体の第２相による性質改善を更に発展させたオ
ーステナイト系ステンレス鋼を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｎ又はＩｎ
を１０質量％以上含むＣｕ主体の第２相を０．２体積％
以上の割合でマトリックスに分散させることにより、環
境に悪影響を及ぼすことなくオーステナイト系ステンレ
ス鋼の被削性を改善したものである。
を１０質量％以上含むＣｕ主体の第２相を０．２体積％
以上の割合でマトリックスに分散させることにより、環
境に悪影響を及ぼすことなくオーステナイト系ステンレ
ス鋼の被削性を改善したものである。
【０００６】具体的には、Ｃ：０．００１〜０．３質量
％，Ｓｉ：２．０質量％以下，Ｍｎ：５．０質量％以
下，Ｃｒ：１０〜２０質量％，Ｎｉ：５〜１２質量％，
Ｃｕ：０．５〜６．０質量％，Ｓｎ又はＩｎ：０．００
５質量％以上を含み、残部が実質的にＦｅの組成をも
ち、必要に応じて更にＳ：０．１５質量％未満，Ｎｂ：
０．０１〜１．０質量％，Ｔｉ：０．０１〜１質量％，
Ｍｏ：３質量％以下，Ｚｒ：１質量％以下，Ａｌ：１質
量％以下，Ｖ：１質量％以下，Ｂ：０．０５質量％以下
及び希土類元素（ＲＥＭ）：０．０５質量％以下の１種
又は２種以上を含むオーステナイト鋼を、熱間圧延後か
ら最終製品となるまでの間に５００〜９００℃の温度範
囲で１時間以上加熱保持する時効処理を１回以上施し、
Ｓｎ又はＩｎを１０質量％以上含むＣｕ主体の第２相を
０．２体積％以上の割合でマトリックスに分散析出させ
たものである。
％，Ｓｉ：２．０質量％以下，Ｍｎ：５．０質量％以
下，Ｃｒ：１０〜２０質量％，Ｎｉ：５〜１２質量％，
Ｃｕ：０．５〜６．０質量％，Ｓｎ又はＩｎ：０．００
５質量％以上を含み、残部が実質的にＦｅの組成をも
ち、必要に応じて更にＳ：０．１５質量％未満，Ｎｂ：
０．０１〜１．０質量％，Ｔｉ：０．０１〜１質量％，
Ｍｏ：３質量％以下，Ｚｒ：１質量％以下，Ａｌ：１質
量％以下，Ｖ：１質量％以下，Ｂ：０．０５質量％以下
及び希土類元素（ＲＥＭ）：０．０５質量％以下の１種
又は２種以上を含むオーステナイト鋼を、熱間圧延後か
ら最終製品となるまでの間に５００〜９００℃の温度範
囲で１時間以上加熱保持する時効処理を１回以上施し、
Ｓｎ又はＩｎを１０質量％以上含むＣｕ主体の第２相を
０．２体積％以上の割合でマトリックスに分散析出させ
たものである。
【０００７】
【作用】ステンレス鋼は、全般的に被削性が悪く、難削
材の一つに数えられている。被削性が悪い原因として、
熱伝導率が低いこと，加工硬化の程度が大きいこと，凝
着しやすいこと等が挙げられる。本発明者等は、工具−
被削材との潤滑及び熱伝導に及ぼすε−Ｃｕ等のＣｕ主
体の第２相（Ｃｕリッチ相）の作用に着目し、ステンレ
ス鋼中にＣｕを添加し、一部がＣｕリッチ相として微細
にかつ均一に析出していると、被削性が改善されること
を見い出した。Ｃｕリッチ相による被削性の改善は、切
削時において工具掬い面上でのＣｕリッチ相による潤
滑，熱伝導作用に基づく減摩により、切削抵抗が減少す
ると共に工具寿命を延ばし、結果として被削性が向上す
るものと考えられる。特にオーステナイト系ステンレス
鋼は、結晶構造が面心立方晶ｆ.c.c.であり、Ｃｕリッ
チ相と同一の結晶構造を有するため整合する。したがっ
て、結晶構造がＣｕリッチ相と異なり体心立方b.c.cで
あるフェライト系ステンレス鋼と焼き鈍し状態のマルテ
ンサイト系ステンレス鋼に見られる、大きな転位の集積
による被削性の向上が期待できない。
材の一つに数えられている。被削性が悪い原因として、
熱伝導率が低いこと，加工硬化の程度が大きいこと，凝
着しやすいこと等が挙げられる。本発明者等は、工具−
被削材との潤滑及び熱伝導に及ぼすε−Ｃｕ等のＣｕ主
体の第２相（Ｃｕリッチ相）の作用に着目し、ステンレ
ス鋼中にＣｕを添加し、一部がＣｕリッチ相として微細
にかつ均一に析出していると、被削性が改善されること
を見い出した。Ｃｕリッチ相による被削性の改善は、切
削時において工具掬い面上でのＣｕリッチ相による潤
滑，熱伝導作用に基づく減摩により、切削抵抗が減少す
ると共に工具寿命を延ばし、結果として被削性が向上す
るものと考えられる。特にオーステナイト系ステンレス
鋼は、結晶構造が面心立方晶ｆ.c.c.であり、Ｃｕリッ
チ相と同一の結晶構造を有するため整合する。したがっ
て、結晶構造がＣｕリッチ相と異なり体心立方b.c.cで
あるフェライト系ステンレス鋼と焼き鈍し状態のマルテ
ンサイト系ステンレス鋼に見られる、大きな転位の集積
による被削性の向上が期待できない。
【０００８】そこで、本発明の根幹であるＳｎ又はＩｎ
を０．００５質量％以上添加することにより、Ｃｕリッ
チ相中に１0質量％以上のＳｎ又はＩｎが濃化し、融点
の低いＣｕ−Ｓｎ合金又はＣｕ−Ｉｎ合金が形成され
る。融点が低いＣｕリッチ相が異物としてマトリックス
に分散するため、破壊現象である被削性が向上し、かつ
低融点の異物が切削工具との間で潤滑作用をするため、
工具寿命が著しく向上することになる。
を０．００５質量％以上添加することにより、Ｃｕリッ
チ相中に１0質量％以上のＳｎ又はＩｎが濃化し、融点
の低いＣｕ−Ｓｎ合金又はＣｕ−Ｉｎ合金が形成され
る。融点が低いＣｕリッチ相が異物としてマトリックス
に分散するため、破壊現象である被削性が向上し、かつ
低融点の異物が切削工具との間で潤滑作用をするため、
工具寿命が著しく向上することになる。
【０００９】Ｃｕリッチ相を析出させる手段としては、
Ｃｕリッチ相が析出し易い温度域で時効等の等温加熱す
ること，加熱後の降温過程で析出温度域の通過時間が出
来るだけ長くなる条件下で徐冷すること等が考えられ
る。本発明者等は、Ｃｕリッチ相の析出について種々調
査研究した結果、最終焼鈍後に５００〜９００℃の温度
域で時効処理するとＳｎ又はＩｎを１０質量％以上含む
低融点のＣｕリッチ相の析出が促進され、優れた被削性
がオーステナイト系ステンレス鋼に付与されることを見
出した。Ｃｕリッチ相の析出は、炭窒化物や析出物を形
成し易いＮｂ，Ｔｉ，Ｍｏ等の元素の添加や、Ｓ含有量
を増やして硫化物を形成することによっても促進され
る。炭窒化物や硫化物等は、析出サイトとして働き、マ
トリックスにＣｕリッチ相を均一分散させ、製造性を効
率よく改善する。
Ｃｕリッチ相が析出し易い温度域で時効等の等温加熱す
ること，加熱後の降温過程で析出温度域の通過時間が出
来るだけ長くなる条件下で徐冷すること等が考えられ
る。本発明者等は、Ｃｕリッチ相の析出について種々調
査研究した結果、最終焼鈍後に５００〜９００℃の温度
域で時効処理するとＳｎ又はＩｎを１０質量％以上含む
低融点のＣｕリッチ相の析出が促進され、優れた被削性
がオーステナイト系ステンレス鋼に付与されることを見
出した。Ｃｕリッチ相の析出は、炭窒化物や析出物を形
成し易いＮｂ，Ｔｉ，Ｍｏ等の元素の添加や、Ｓ含有量
を増やして硫化物を形成することによっても促進され
る。炭窒化物や硫化物等は、析出サイトとして働き、マ
トリックスにＣｕリッチ相を均一分散させ、製造性を効
率よく改善する。
【００１０】以下、本発明のオーステナイト系ステンレ
ス鋼に含まれる合金成分，含有量等を説明する。Ｃ：０．００１〜０．３質量％ Ｃはオーステナイト形成元素であり、不可避的に含まれ
る。ただし、過剰に含有すると硬質化し、加工性が損な
われるため、本発明では、その上限を０．３質量％に設
定した。
ス鋼に含まれる合金成分，含有量等を説明する。Ｃ：０．００１〜０．３質量％ Ｃはオーステナイト形成元素であり、不可避的に含まれ
る。ただし、過剰に含有すると硬質化し、加工性が損な
われるため、本発明では、その上限を０．３質量％に設
定した。
【００１１】Ｓｉ：１．０質量％以下
製鋼時脱酸に有用な元素であるが、２．０質量％を超え
る過剰量でＳｉが含まれると、硬質化し加工性が低下す
る。Ｍｎ：５．０質量％以下 Ｎｉとともにオーステナイト相を安定化する有用な元素
である。製造性を改善すると共に、鋼中の有害なＳをＭ
ｎＳとして固定する作用を呈する。ＭｎＳは、被削性の
向上にも有効に働くと共に、Ｃｕリッチ相生成の核とし
て作用するため、微細なＣｕリッチ相の生成に有効な合
金成分である。しかし、５．０質量％を超える過剰量の
Ｍｎが含まれると、耐食性が劣化する傾向を示す。
る過剰量でＳｉが含まれると、硬質化し加工性が低下す
る。Ｍｎ：５．０質量％以下 Ｎｉとともにオーステナイト相を安定化する有用な元素
である。製造性を改善すると共に、鋼中の有害なＳをＭ
ｎＳとして固定する作用を呈する。ＭｎＳは、被削性の
向上にも有効に働くと共に、Ｃｕリッチ相生成の核とし
て作用するため、微細なＣｕリッチ相の生成に有効な合
金成分である。しかし、５．０質量％を超える過剰量の
Ｍｎが含まれると、耐食性が劣化する傾向を示す。
【００１２】Ｓ：０．１５質量％以下
被削性の改善に有効なＭｎＳを形成する元素であるが、
Ｓ含有量が０．１５重量％を超えると熱間加工性及び延
性が著しく低下する。したがって、本発明においてはＳ
含有量の上限を０．１５質量％に設定した。Ｃｒ：１０〜２０質量％ オーステナイト系ステンレス鋼本来の耐食性を維持する
ために必要な合金成分であり、要求される耐食性を確保
するために１０質量％以上のＣｒを添加する。しかし、
２０質量％を超える過剰量のＣｒが含まれると、過度に
硬化するとともに製造性，加工性に悪影響を及ぼす。
Ｓ含有量が０．１５重量％を超えると熱間加工性及び延
性が著しく低下する。したがって、本発明においてはＳ
含有量の上限を０．１５質量％に設定した。Ｃｒ：１０〜２０質量％ オーステナイト系ステンレス鋼本来の耐食性を維持する
ために必要な合金成分であり、要求される耐食性を確保
するために１０質量％以上のＣｒを添加する。しかし、
２０質量％を超える過剰量のＣｒが含まれると、過度に
硬化するとともに製造性，加工性に悪影響を及ぼす。
【００１３】Ｎｉ：５〜１２質量％
オーステナイト系ステンレス鋼に必須の元素であり、安
定的にオーステナイト相を発現させるためには５質量％
以上必要である。一方、高価な元素であるため、その効
果と製造コストを勘案し、その上限は１２質量％とし
た。Ｃｕ：０．５〜６．０質量％ 本発明のステンレス鋼において最も重要な合金成分であ
り、良好な被削性を発現させるためには、０．２体積％
以上の割合でＣｕリッチ相がマトリックスに析出してい
ることが必要である。各合金成分の含有量が前述のよう
に特定された組成のオーステナイト系ステンレス鋼で
０．２体積％以上のＣｕリッチ相を析出させるために、
本発明においてはＣｕ含有量を０．５質量％以上として
いる。しかし、６．０質量％を超える過剰量のＣｕ添加
は、製造性，加工性，耐食性等に悪影響を及ぼす。マト
リックスに析出するＣｕリッチ相は、析出物のサイズに
特別な制約を受けるものではないが、表面及び内部にお
いても均一分散していることが好ましい。Ｃｕリッチ相
の均一分散は、被削性を安定して改善する。
定的にオーステナイト相を発現させるためには５質量％
以上必要である。一方、高価な元素であるため、その効
果と製造コストを勘案し、その上限は１２質量％とし
た。Ｃｕ：０．５〜６．０質量％ 本発明のステンレス鋼において最も重要な合金成分であ
り、良好な被削性を発現させるためには、０．２体積％
以上の割合でＣｕリッチ相がマトリックスに析出してい
ることが必要である。各合金成分の含有量が前述のよう
に特定された組成のオーステナイト系ステンレス鋼で
０．２体積％以上のＣｕリッチ相を析出させるために、
本発明においてはＣｕ含有量を０．５質量％以上として
いる。しかし、６．０質量％を超える過剰量のＣｕ添加
は、製造性，加工性，耐食性等に悪影響を及ぼす。マト
リックスに析出するＣｕリッチ相は、析出物のサイズに
特別な制約を受けるものではないが、表面及び内部にお
いても均一分散していることが好ましい。Ｃｕリッチ相
の均一分散は、被削性を安定して改善する。
【００１４】Ｓｎ又はＩｎ：０．００５質量％以上
Ｃｕ同様、本発明において最も重要な合金成分であり、
良好な被削性を発現させるためには、１０質量％以上の
割合でＣｕリッチ相に含まれている必要がある。この割
合でＣｕリッチ相にＳｎ又はＩｎのいずれか又は両方が
含まれているとき、Ｃｕリッチ相自身が低融点化するた
め被削性が著しく向上する。この低融点化を発現させる
ためには、合金全体としてＳｎ又はＩｎの含有量を０．
００５質量％以上とする必要がある。ただし、含有量の
増加により、過度に低融点化すると液膜脆化により熱間
圧延性が著しく低下するため、その上限値は０．５質量
％とすることが望ましい。
良好な被削性を発現させるためには、１０質量％以上の
割合でＣｕリッチ相に含まれている必要がある。この割
合でＣｕリッチ相にＳｎ又はＩｎのいずれか又は両方が
含まれているとき、Ｃｕリッチ相自身が低融点化するた
め被削性が著しく向上する。この低融点化を発現させる
ためには、合金全体としてＳｎ又はＩｎの含有量を０．
００５質量％以上とする必要がある。ただし、含有量の
増加により、過度に低融点化すると液膜脆化により熱間
圧延性が著しく低下するため、その上限値は０．５質量
％とすることが望ましい。
【００１５】Ｎｂ：０．０１〜１質量％
Ｃｕリッチ相は、各種析出物のなかでもＮｂ系析出物の
周囲に析出する傾向が強い。したがって、Ｃｕリッチ相
を均一に析出分散させるためには、必要に応じてＮｂの
炭化物，窒化物，炭窒化物等を微細に析出させた組織が
好ましい。しかし、過剰量のＮｂ添加は、製造性や加工
性に悪影響を及ぼす。したがって、Ｎｂを添加する場
合、Ｎｂ含有量を０．０１〜１質量％の範囲で選定す
る。Ｔｉ：０．０２〜１質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｎｂと同様に
Ｃｕリッチ相の析出サイトとして有効な炭窒化物を形成
する合金成分である。しかし、過剰量のＴｉ添加は、製
造性や加工性を劣化させ、製品表面に疵を発生させ易く
する原因となる。したがって、Ｔｉを添加する場合、Ｔ
ｉ含有量を０．０２〜１質量％の範囲で選定する。
周囲に析出する傾向が強い。したがって、Ｃｕリッチ相
を均一に析出分散させるためには、必要に応じてＮｂの
炭化物，窒化物，炭窒化物等を微細に析出させた組織が
好ましい。しかし、過剰量のＮｂ添加は、製造性や加工
性に悪影響を及ぼす。したがって、Ｎｂを添加する場
合、Ｎｂ含有量を０．０１〜１質量％の範囲で選定す
る。Ｔｉ：０．０２〜１質量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｎｂと同様に
Ｃｕリッチ相の析出サイトとして有効な炭窒化物を形成
する合金成分である。しかし、過剰量のＴｉ添加は、製
造性や加工性を劣化させ、製品表面に疵を発生させ易く
する原因となる。したがって、Ｔｉを添加する場合、Ｔ
ｉ含有量を０．０２〜１質量％の範囲で選定する。
【００１６】Ｍｏ：３質量％以下
必要に応じて添加される合金成分であり、耐食性を向上
させると共に、微細なＣｕリッチ相の核サイトとして有
効なＦｅ2Ｍｏ等の金属間化合物として析出する。しか
し、３質量％を超える過剰なＭｏ含有は、製造性及び加
工性に悪影響を及ぼす。Ｚｒ：１質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、微細なＣｕリ
ッチ相の核サイトとして有効な炭窒化物となって析出す
る。しかし、Ｚｒの過剰添加は製造性や加工性に悪影響
を及ぼすので、Ｚｒを添加する場合には含有量の上限を
１質量％に規制する。
させると共に、微細なＣｕリッチ相の核サイトとして有
効なＦｅ2Ｍｏ等の金属間化合物として析出する。しか
し、３質量％を超える過剰なＭｏ含有は、製造性及び加
工性に悪影響を及ぼす。Ｚｒ：１質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、微細なＣｕリ
ッチ相の核サイトとして有効な炭窒化物となって析出す
る。しかし、Ｚｒの過剰添加は製造性や加工性に悪影響
を及ぼすので、Ｚｒを添加する場合には含有量の上限を
１質量％に規制する。
【００１７】Ａｌ：１質量％以下
必要に応じて添加される合金成分であり、Ｍｏと同様に
耐食性を改善すると共に、微細なＣｕリッチ相の核サイ
トとして有効な化合物として析出する。しかし、過剰な
Ａｌ添加は製造性及び加工性を劣化させるので、Ａｌを
添加する場合には含有量の上限を１質量％に規制する。Ｖ：１質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｚｒと同様に
微細なＣｕリッチ相の核サイトとして有効な炭窒化物と
なって析出する。しかし、Ｚｒの過剰添加は製造性や加
工性に悪影響を及ぼすので、Ｚｒを添加する場合には含
有量の上限を１質量％に規制する。
耐食性を改善すると共に、微細なＣｕリッチ相の核サイ
トとして有効な化合物として析出する。しかし、過剰な
Ａｌ添加は製造性及び加工性を劣化させるので、Ａｌを
添加する場合には含有量の上限を１質量％に規制する。Ｖ：１質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｚｒと同様に
微細なＣｕリッチ相の核サイトとして有効な炭窒化物と
なって析出する。しかし、Ｚｒの過剰添加は製造性や加
工性に悪影響を及ぼすので、Ｚｒを添加する場合には含
有量の上限を１質量％に規制する。
【００１８】Ｂ：０．０５質量％以下
必要に応じて添加される合金成分であり、熱間加工性を
改善すると共に、析出物となってマトリックスに分散す
る。Ｂの析出物も、Ｃｕリッチ相の析出サイトとして働
く。しかし、Ｂの過剰添加は熱間加工性を低下させるこ
とになるので、Ｂを添加する場合には含有量の上限を
０．０５質量％に規制する。希土類元素（ＲＥＭ）：０．０５質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、適量の添加に
よってＢと同様に熱間加工性を改善する。また、Ｃｕリ
ッチ相の析出に有効な析出物となってマトリックスに分
散する。しかし、過剰に添加すると熱間加工性が劣化す
るので、希土類元素を添加する場合には含有量の上限を
０．０５質量％に規制する。
改善すると共に、析出物となってマトリックスに分散す
る。Ｂの析出物も、Ｃｕリッチ相の析出サイトとして働
く。しかし、Ｂの過剰添加は熱間加工性を低下させるこ
とになるので、Ｂを添加する場合には含有量の上限を
０．０５質量％に規制する。希土類元素（ＲＥＭ）：０．０５質量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、適量の添加に
よってＢと同様に熱間加工性を改善する。また、Ｃｕリ
ッチ相の析出に有効な析出物となってマトリックスに分
散する。しかし、過剰に添加すると熱間加工性が劣化す
るので、希土類元素を添加する場合には含有量の上限を
０．０５質量％に規制する。
【００１９】熱処理温度：５００〜９００℃
Ｃｕリッチ相の析出により優れた被削性を得るために
は、５００〜９００℃の時効処理が有効である。時効処
理温度が低くなるほど、マトリックス中の固溶Ｃｕ量が
少なくなり、Ｃｕリッチ相の析出量が増加する。しか
し、低すぎる時効処理温度では、拡散速度が遅くなるた
め、析出量が却って減少する傾向がみられる。被削性に
有効なＣｕリッチ相の析出に及ぼす時効処理温度の影響
を種々の実験から調査したところ、５００〜９００℃の
温度域で時効処理するとき、被削性に最も有効なＣｕリ
ッチ相が０．２体積％以上の割合で析出することを見出
した。時効処理は、好ましくは１時間以上で施され、熱
間圧延終了後から製品となるまでの何れの段階で実施し
ても良い。
は、５００〜９００℃の時効処理が有効である。時効処
理温度が低くなるほど、マトリックス中の固溶Ｃｕ量が
少なくなり、Ｃｕリッチ相の析出量が増加する。しか
し、低すぎる時効処理温度では、拡散速度が遅くなるた
め、析出量が却って減少する傾向がみられる。被削性に
有効なＣｕリッチ相の析出に及ぼす時効処理温度の影響
を種々の実験から調査したところ、５００〜９００℃の
温度域で時効処理するとき、被削性に最も有効なＣｕリ
ッチ相が０．２体積％以上の割合で析出することを見出
した。時効処理は、好ましくは１時間以上で施され、熱
間圧延終了後から製品となるまでの何れの段階で実施し
ても良い。
【実施例１】表１に示した組成をもつ各種オーステナイ
ト系ステンレス鋼を３００ｋｇ真空溶解炉で溶製し、１
２３０℃で１時間加熱後、熱間圧延し、種々の温度で時
効処理を施した後、酸洗して板厚４ｍｍ、幅５００ｍ
ｍ、長さ１２００ｍｍの鋼板を得た。
ト系ステンレス鋼を３００ｋｇ真空溶解炉で溶製し、１
２３０℃で１時間加熱後、熱間圧延し、種々の温度で時
効処理を施した後、酸洗して板厚４ｍｍ、幅５００ｍ
ｍ、長さ１２００ｍｍの鋼板を得た。
【００２０】
【００２１】得られた鋼板を用い、横型フライス盤によ
り被削性の評価を実施した。図１に評価試験の概要を示
す。カッタはＪＩＳＢ４１０７に規定される外径１２５
ｍｍ、幅１０ｍｍの超硬フライスを用い、ダウンカット
で回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度０．６ｍ／ｍｉ
ｎ、切り込み深さ０．５ｍｍ、切削方向は圧延方向に直
角な方向として無潤滑で切削した。鋼板の長手方向１２
００ｍｍを連続切削し、引き続き、幅方向に１０ｍｍ送
って隣接する長手方向の切削を実施した。鋼板広面全域
を０．５ｍｍ切り込んだ後は、もとの起点に戻り、新た
に０．５ｍｍの切り込みを行った。これを繰返し、バイ
ト刃先が０．１ｍｍ減少するまでの切削時間を寿命判定
基準としてバイト摩耗を評価した。また、同じ鋼材から
切り出した試験片を透過型電子顕微鏡で組織観察し、画
像処理によってマトリックスに分散析出しているＣｕリ
ッチ相を定量化してＣｕリッチ相の体積分率（体積％）
を求めた。さらに、Ｃｕリッチ相中のＳｎ又はＩｎ含有
量をＥＤＸ分析により定量化した。
り被削性の評価を実施した。図１に評価試験の概要を示
す。カッタはＪＩＳＢ４１０７に規定される外径１２５
ｍｍ、幅１０ｍｍの超硬フライスを用い、ダウンカット
で回転速度２０００ｒｐｍ、送り速度０．６ｍ／ｍｉ
ｎ、切り込み深さ０．５ｍｍ、切削方向は圧延方向に直
角な方向として無潤滑で切削した。鋼板の長手方向１２
００ｍｍを連続切削し、引き続き、幅方向に１０ｍｍ送
って隣接する長手方向の切削を実施した。鋼板広面全域
を０．５ｍｍ切り込んだ後は、もとの起点に戻り、新た
に０．５ｍｍの切り込みを行った。これを繰返し、バイ
ト刃先が０．１ｍｍ減少するまでの切削時間を寿命判定
基準としてバイト摩耗を評価した。また、同じ鋼材から
切り出した試験片を透過型電子顕微鏡で組織観察し、画
像処理によってマトリックスに分散析出しているＣｕリ
ッチ相を定量化してＣｕリッチ相の体積分率（体積％）
を求めた。さらに、Ｃｕリッチ相中のＳｎ又はＩｎ含有
量をＥＤＸ分析により定量化した。
【００２２】７９０℃×９時間で時効処理した試験番号
Ａ−１〜Ｑ−１の供試材について行った被削性の評価結
果を表２に示す。表２において、従来から被削性の良好
な材料とされている試験番号Ｑ−１と比較し、試験番号
Ｑ−１より良好な被削性を示すものを◎，同等の被削性
を示すものを○，試験番号Ｑ−１より被削性が劣るもの
を×と判定した。本発明に従った試験番号Ｂ−１，Ｃ−
１，Ｄ−１，Ｆ−１，Ｇ−１，Ｉ−１，Ｊ−１，Ｋ−
１，Ｌ−１，Ｍ−１，Ｎ−１，Ｏ−１及びＰ−１の各供
試材は、何れも０．５質量％以上のＣｕを含み、０．０
０５質量％以上のＳｎが添加されており、時効処理によ
って１０質量％以上のＳｎ（Ｌ−１においてはＩｎ）を
含むＣｕリッチ相が０．２体積％以上の割合でマトリッ
クスに分散析出しており、何れも良好な被削性を示して
いた。
Ａ−１〜Ｑ−１の供試材について行った被削性の評価結
果を表２に示す。表２において、従来から被削性の良好
な材料とされている試験番号Ｑ−１と比較し、試験番号
Ｑ−１より良好な被削性を示すものを◎，同等の被削性
を示すものを○，試験番号Ｑ−１より被削性が劣るもの
を×と判定した。本発明に従った試験番号Ｂ−１，Ｃ−
１，Ｄ−１，Ｆ−１，Ｇ−１，Ｉ−１，Ｊ−１，Ｋ−
１，Ｌ−１，Ｍ−１，Ｎ−１，Ｏ−１及びＰ−１の各供
試材は、何れも０．５質量％以上のＣｕを含み、０．０
０５質量％以上のＳｎが添加されており、時効処理によ
って１０質量％以上のＳｎ（Ｌ−１においてはＩｎ）を
含むＣｕリッチ相が０．２体積％以上の割合でマトリッ
クスに分散析出しており、何れも良好な被削性を示して
いた。
【００２３】これに対し、Ｃｕ含有量が０．５質量％以
上であっても時効処理を施していない試験番号Ｂ−２，
Ｃ−２，Ｄ−２及びＦ−２の各供試材では、Ｃｕリッチ
相の析出量が０．２体積％を下回っており、被削性が劣
っていた。また、時効処理を施した鋼材であってもＣｕ
含有量が０．５質量％未満の試験番号Ｈ−１では、Ｃｕ
リッチ相の析出量が０．２体積％に達せず、被削性に劣
っていた。さらに、Ｃｕ含有量が０．５質量％以上であ
り、かつＣｕリッチ相が０．２体積％認められたＡ−１
は、従来から被削性の良好な材料とされている試験番号
Ｑ−１と比較し良好な被削性を示すが、Ｓｎ含有量が
０．００５質量％未満であるため、Ｃｕリッチ相中のＳ
ｎ量が１０質量％に達せず被削性が劣っていた。
上であっても時効処理を施していない試験番号Ｂ−２，
Ｃ−２，Ｄ−２及びＦ−２の各供試材では、Ｃｕリッチ
相の析出量が０．２体積％を下回っており、被削性が劣
っていた。また、時効処理を施した鋼材であってもＣｕ
含有量が０．５質量％未満の試験番号Ｈ−１では、Ｃｕ
リッチ相の析出量が０．２体積％に達せず、被削性に劣
っていた。さらに、Ｃｕ含有量が０．５質量％以上であ
り、かつＣｕリッチ相が０．２体積％認められたＡ−１
は、従来から被削性の良好な材料とされている試験番号
Ｑ−１と比較し良好な被削性を示すが、Ｓｎ含有量が
０．００５質量％未満であるため、Ｃｕリッチ相中のＳ
ｎ量が１０質量％に達せず被削性が劣っていた。
【００２４】
【００２５】
【実施例２】表１の鋼材Ｃを用いて、実施例１と同じ条
件で供試材を作製した。得られた供試材に、４５０〜９
５０℃及び０．５〜１６時間の範囲で条件を種々変更し
た時効処理を施した。時効処理後の各供試材について、
実施例１と同様に被削性を調査した。その結果を表３に
示すが、５００〜９００℃で１時間以上時効処理された
試験番号Ｃ−４，Ｃ６〜Ｃ１０は、１０質量％以上のＳ
ｎを含むＣｕリッチ相の析出量が０．２体積％以上とな
っており、被削性に優れていた。他方、時効処理温度が
５００〜９００℃の範囲にあっても、時効処理時間が１
時間に満たない試験番号Ｃ−５では、Ｃｕリッチ相が
０．２体積％に達せず、被削性に劣っていた。また、時
効処理温度が５００℃未満、あるいは９００℃を超える
と、Ｃｕリッチ相の析出量が０．２体積％未満となり、
被削性に劣っていた。以上の結果から、被削性の改善に
は、０．５質量％以上のＣｕ含有量、１０質量％以上の
Ｓｎ又はＩｎを含有するＣｕリッチ相が０．２体積％以
上の析出が必要であることが確認された。また、Ｃｕリ
ッチ相を０．２体積％以上で析出させるためには、５０
０〜９００℃×１時間以上の時効処理が必要であること
が判る。
件で供試材を作製した。得られた供試材に、４５０〜９
５０℃及び０．５〜１６時間の範囲で条件を種々変更し
た時効処理を施した。時効処理後の各供試材について、
実施例１と同様に被削性を調査した。その結果を表３に
示すが、５００〜９００℃で１時間以上時効処理された
試験番号Ｃ−４，Ｃ６〜Ｃ１０は、１０質量％以上のＳ
ｎを含むＣｕリッチ相の析出量が０．２体積％以上とな
っており、被削性に優れていた。他方、時効処理温度が
５００〜９００℃の範囲にあっても、時効処理時間が１
時間に満たない試験番号Ｃ−５では、Ｃｕリッチ相が
０．２体積％に達せず、被削性に劣っていた。また、時
効処理温度が５００℃未満、あるいは９００℃を超える
と、Ｃｕリッチ相の析出量が０．２体積％未満となり、
被削性に劣っていた。以上の結果から、被削性の改善に
は、０．５質量％以上のＣｕ含有量、１０質量％以上の
Ｓｎ又はＩｎを含有するＣｕリッチ相が０．２体積％以
上の析出が必要であることが確認された。また、Ｃｕリ
ッチ相を０．２体積％以上で析出させるためには、５０
０〜９００℃×１時間以上の時効処理が必要であること
が判る。
【００２６】
【００２７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のオース
テナイト系ステンレス鋼においては、０．５質量％以上
のＣｕと０．００５質量％以上のＳｎ又はＩｎを添加
し、１０質量％以上のＳｎ又はＩｎを含有するＣｕリッ
チ相を０．２体積％以上の割合でマトリックスに析出分
散させているため、被削性に優れた材料である。しか
も、被削性改善のためにＳ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｅ等の有害
元素を含んでいないため、環境対策上の問題も解消され
る。このようにして、本発明に従ったマルテンサイト系
ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼は、必要形
状に切削加工され、家庭電気器具，家具調度品，厨房機
器，各種機械・器具，機器等の材料として広範な分野で
使用される。
テナイト系ステンレス鋼においては、０．５質量％以上
のＣｕと０．００５質量％以上のＳｎ又はＩｎを添加
し、１０質量％以上のＳｎ又はＩｎを含有するＣｕリッ
チ相を０．２体積％以上の割合でマトリックスに析出分
散させているため、被削性に優れた材料である。しか
も、被削性改善のためにＳ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓｅ等の有害
元素を含んでいないため、環境対策上の問題も解消され
る。このようにして、本発明に従ったマルテンサイト系
ステンレス鋼又はフェライト系ステンレス鋼は、必要形
状に切削加工され、家庭電気器具，家具調度品，厨房機
器，各種機械・器具，機器等の材料として広範な分野で
使用される。
【図１】 被削性評価試験方法を説明する図
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 平松 直人
山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製
鋼株式会社ステンレス事業本部内
Ｆターム(参考） 4K032 AA01 AA03 AA04 AA05 AA13
AA14 AA15 AA16 AA17 AA19
AA20 AA22 AA24 AA25 AA29
AA31 AA32 AA35 AA36 AA39
CF02 CF03
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃ：０．００１〜０．３質量％，Ｓｉ：
２．０質量％以下，Ｍｎ：５．０質量％以下，Ｃｒ：１
０〜２０質量％，Ｎｉ：５〜１２質量％，Ｃｕ：０．５
〜６．０質量％，Ｓｎ又はＩｎ：０．００５質量％以上
を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもち、Ｓｎ又はＩ
ｎを１０質量％以上含むＣｕを主体する第２相が０．２
体積％以上の割合でマトリックスに分散していることを
特徴とする被削性に優れたオーステナイト系ステンレス
鋼。 - 【請求項２】 Ｓ：０．１５質量％未満，Ｎｂ：０．０
１〜１．０質量％，Ｔｉ：０．０１〜１質量％，Ｍｏ：
３質量％以下，Ｚｒ：１質量％以下，Ａｌ：１質量％以
下，Ｖ：１質量％以下，Ｂ：０．０５質量％以下及び希
土類元素（ＲＥＭ）：０．０５質量％以下の１種又は２
種以上を更に含む請求項１に記載のオーステナイト系ス
テンレス鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の組成をもつオー
ステナイト系ステンレス鋼を熱間圧延後から最終製品と
なるまでの間に５００〜９００℃の温度範囲で１時間以
上加熱保持する時効処理を１回以上施し、Ｓｎ又はＩｎ
を１０質量％以上含むＣｕを主体する第２相の析出を促
進させることを特徴とする被削性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001205350A JP4592224B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 被削性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001205350A JP4592224B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 被削性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013189A true JP2003013189A (ja) | 2003-01-15 |
| JP4592224B2 JP4592224B2 (ja) | 2010-12-01 |
Family
ID=19041674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001205350A Expired - Lifetime JP4592224B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 被削性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4592224B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101760705A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-06-30 | 江苏东阁不锈钢制品有限公司 | 高耐蚀性奥氏体不锈钢 |
| KR101084642B1 (ko) | 2001-05-15 | 2011-11-17 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 피삭성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강 및마르텐사이트계 스테인레스 강 |
| CN106065453A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-02 | 苏州市虎丘区浒墅关弹簧厂 | 一种高耐磨波形弹簧材料 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4889817A (ja) * | 1972-03-03 | 1973-11-24 | ||
| JPS5296917A (en) * | 1976-02-10 | 1977-08-15 | Kawasaki Steel Co | Austenitic stainless steel hauing good workability* corrosion resistance and crack resistance |
| JPS6223972A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Daido Steel Co Ltd | オ−ステナイト系快削ステンレス鋼 |
| JPS62211351A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-17 | Daido Steel Co Ltd | 被削性の優れた工具鋼 |
| JPH03260035A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 耐食性及び被削性を改善したＮｉ―Ｃｒ系ステンレス鋼 |
-
2001
- 2001-07-05 JP JP2001205350A patent/JP4592224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4889817A (ja) * | 1972-03-03 | 1973-11-24 | ||
| JPS5296917A (en) * | 1976-02-10 | 1977-08-15 | Kawasaki Steel Co | Austenitic stainless steel hauing good workability* corrosion resistance and crack resistance |
| JPS6223972A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Daido Steel Co Ltd | オ−ステナイト系快削ステンレス鋼 |
| JPS62211351A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-17 | Daido Steel Co Ltd | 被削性の優れた工具鋼 |
| JPH03260035A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 耐食性及び被削性を改善したＮｉ―Ｃｒ系ステンレス鋼 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101084642B1 (ko) | 2001-05-15 | 2011-11-17 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 피삭성이 우수한 페라이트계 스테인레스 강 및마르텐사이트계 스테인레스 강 |
| CN101760705A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-06-30 | 江苏东阁不锈钢制品有限公司 | 高耐蚀性奥氏体不锈钢 |
| CN106065453A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-02 | 苏州市虎丘区浒墅关弹簧厂 | 一种高耐磨波形弹簧材料 |
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| JP4592224B2 (ja) | 2010-12-01 |
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