JP2005154890A - 加工性に優れたオ−ステナイト系高Mnステンレス鋼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C+N:0.03〜0.15%,Si:0.1〜1%,Mn:3〜15%,Cr:10〜16%,Ni:1〜6%,Cu:0.3〜3%,Mo:0.3〜3%,残部Feおよび不可避的不純物からなり、オ−ステナイト安定度の指標Md30値と積層欠陥エネルギ−の生成指標SFEが下記を満足するように成分設計されている。
【選択図】 図1
Description
−10<Md30<30,40<SFE<80
Md30(℃):497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo
SFE(mJ/m2):6.2Ni+18.6Cu+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo−53
(2)この高Mnステンレス鋼は、熱間加工性や耐酸化性の改善のために、REMを0.001〜0.2質量%含むことができる。
(3)高い加工率で冷間加工や深絞り加工などのプレス成形ができる加工性を確保するには、C+Nが0.15質量%以下,引張試験で求められる0.2%耐力が300MPa未満,真応力−対数伸び歪曲線で公称歪25%と35%の勾配である加工硬化指数nが0.45以下とする。また、圧下率60%冷間圧延したときの透磁率(μ)が1.05以下であるとき、各種加工後においても非磁性が維持される。
CやNは、オ−ステナイト相の安定化やδフェライト相の生成抑制に有効な元素である。他方、これら元素は、固溶強化により鋼材の0.2%耐力を上昇させて加工性を低下させる。そこで、C+Nの上限は0.15%とした。NはCと比較して0.2%耐力を上昇させる作用が大きいために、NはCより低く設計することが好ましい。本発明が目的とする高い加工率で冷間加工や深絞り加工などのプレス成形が要求される用途には、C+Nを0.15%以下(N<C)に設計することにより、鋼材の0.2%耐力を300MPa未満に軟質化することが有効である。しかし、C+Nが0.03%未満の場合、加工品の非磁性化が困難になるばかりでなく,CやNを低減するための製鋼コストの負担を招く。従って、C+Nの下限は0.03%とする。好ましい範囲は0.08〜0.12%である。
準安定オ−ステナイトステンレス鋼はMs点以上の温度でも塑性加工によってマルテンサイト変態を起こす。加工によって変態点を生じる上限温度はMd値と呼ばれる。すなわち、Md値はオ−ステナイトの安定度を示す指標である。そして、引張変形によって30%の歪を与えたとき、50%のマルテンサイトが生じる温度をMd30値という。Md30=497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo と定義するMd30値(℃)を本発明の高Mnステンレス鋼において−10℃〜30℃の範囲に設計することにより、本発明が目的とする加工性と非磁性が確保されることを見出した。
bcc構造の普通鋼に比較して、fcc構造をもつオ−ステナイトステンレス鋼は、積層欠陥が生成しやすいために加工硬化が大きい。本発明では、高い加工率で冷間加工や深絞り加工などのプレス成形を可能にするために積層欠陥が生成し難い転位の交差すべりが容易な成分設計を採用している。
Siは溶製時の脱酸剤として有効であり、その効果を得るために0.1%以上添加する。より好ましくは0.3%以上である。また、Siは固溶強化およびSFEを低下させて加工硬化を助長する元素である。そのため、本発明の300MPa未満の0.2%耐力,加工硬化指数n値0.45未満の小さい加工硬化性を得るために上限は1%以下である。好ましくは0.2〜0.7%以下である。
Mnは溶製時の脱酸剤として使用されることに加え,非磁性の維持およびNiの代替としてのオ−ステナイト形成元素と有効に作用する。本発明では、これら作用を得るためにMnは3%以上添加する。より好ましく5%以上である。他方、Mnの添加はS系介在物の増加をもたらし,耐食性や加工性を阻害するという問題がある。従って、上限は15%とする。好ましくは10%以下である。
Crはステンレス鋼に要求される耐食性を得るために必要な合金元素であり、10%以上必要であることが好ましい。より好ましくは12%以上である。他方、Crは固溶強化およびSFEを低下させて加工硬化を助長する元素である。そのため、本発明の300MPa未満の0.2%耐力,加工硬化指数n値が0.45未満の小さい加工硬化性を得るために上限は16%以下である。好ましくは15%以下である。
Niは高価な元素であり,6%を超える300系のオ−ステナイトステンレス鋼は原料コストの上昇を招く。従って、Niは6%以下である。好ましくは5%以下である。Niはオ−ステナイトステンレス鋼に必要な元素であり、更に,冷間加工後の非磁性および延性を確保するのに有効な元素である。そのため、下限は1%とする。
Cuは本発明で定義するMd30値を低下しSFEを上昇させて加工性を改善するために有効な合金元素である。本発明ではこれら作用を得るために、Cuの下限は0.3%以上とする。好ましくは1%以上とする。しかし、過剰量のCu添加は製鋼時のCu汚染や熱間脆性を誘発する問題がある。また、SFEが過度に上昇して加工性の低下を招く。そのため、Cuの上限は3%以下とする。
耐食性向上に有効な元素である。また、本発明で定義するMd30値を低下しSFEを上昇させて加工性を改善するために有効な元素である。本発明の高Mnステンレス鋼の耐食性と加工性を確保するために、Moの下限は0.3%以上とする。しかし、Moは過剰に含まれるとδフェライトの生成により磁性が発現し、固溶強化により強度上昇する。そのため、Moの上限は3%以下とする。
必要に応じて添加される元素であり、熱間加工性および耐酸化性を改善する作用を有する。これら作用を得るためには0.001%以上添加する。しかし、REM添加による効果は0.2%で飽和し、0.2%以上添加しても鋼材が硬質化し加工性が低下する。従って上限は0.2%が好ましい。
n値=ln(ε35/ε25)/ln(δ35/δ25)
鋼材の伸びと透磁率に及ぼすオ−ステナイト安定度の指標Md30値の影響について検討した結果を図1および図2に示す。図1および図2に示すように、−10<Md30<30に制御することによって、本発明が目標とする伸び:50%以上,μ:1.05以下が得られることが確認できた。
Claims (3)
- 質量%で、C+N:0.03〜0.15%,Si:0.1〜1%,Mn:3〜15%,Cr:10〜16%,Ni:1〜6%,Cu:0.3〜3%,Mo:0.3〜3%,残部Feおよび不可避的不純物からなり、オ−ステナイト安定度の指標Md30値と積層欠陥エネルギ−の生成指標SFEが下記を満足することを特徴とする加工性に優れたオ−ステナイト系高Mnステンレス鋼。
−10<Md30<30,40<SFE<80
Md30(℃):497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo
SFE(mJ/m2):6.2Ni+18.6Cu+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo−53 - 質量%で、REMを0.001〜0.2%を含むことを特徴とする請求項1に記載の加工性に優れたオ−ステナイト系高Mnステンレス鋼。
- 0.2%耐力が300MPa未満,公称歪25%と35%の勾配である加工硬化指数nが0.30〜0.45,伸びが50%以上である請求項1または2に記載の加工性に優れたオ−ステナイト系高Mnステンレス鋼。
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