JP4034129B2 - 耐高温へたり特性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法 - Google Patents
耐高温へたり特性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材及びその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐高温へたり性及び耐食性に優れ、さらに高強度、高熱膨張特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼製のばね材には、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３１等のハード圧延や、ハード圧延と時効処理の組み合わせによって強度を高めたオーステナイト系のばね材のほか、ＳＵＳ４２０，ＳＵＳ４０３等の焼き入れによって強度を高めたマルテンサイト系のばね材がある。
【０００３】
一般的に、マルテンサイト系のばね材に比べ、オーステナイト系のばね材のほうが耐高温へたり性（耐高温へたり性については、後述する。）に優れている。そのため、耐高温へたり性が間題となる場合には、オーステナイト系の鋼材を用いたばね材が用いられる。しかし、ＳＵＳ３０１等のオーステナイト系ステンレス鋼においても、耐高温へたり特性が不十分な場合がある。そのため、例えば、特開平１０−３３０８８９号公報、特開平１１−２４１１４５公報には、ＭｏやＷ等を積極的に添加して耐高温へたり性を向上させる技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、ＭｏやＷはともに高価な元素であるため、これらを添加した合金は製造コストが高くなった。そのため、安価でありしかも耐高温へたり性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が要望されていた。一方、耐食性に関しても使用環境によっては錆びが発生する問題があり、より耐食性の高いオーステナイト系ステンレス鋼の要求があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、下記の成分組成を備えたことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材である。
（ａ）Ｃ：０．１７〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：５．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．１０超〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、かつ残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるステンレス鋼材であって、
（ｂ）前記ステンレス鋼材の金属組織中に析出した炭化物および炭窒化物の占める面積率が３％未満であり、
（ｃ）下記式（１）で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％である。
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ−−−（１）
【０００６】
本発明の第２の態様は、前記ステンレス鋼材は、成分組成として、さらにＭｏの場合には４．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｕの場合には３．０ｍａｓｓ％以下の範囲で、いずれか１種以上を含有し、かつ、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１に記載の耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材である。
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．９８Ｍｏ＋０．６Ｃｕ−−−（２）
【０００７】
本発明の第３の態様は、前記ステンレス鋼材の金属組織のマルテンサイト量が、１０％以下であることを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材である。
【０００８】
本発明の第４の態様は、下記の工程を備えたことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
（ａ）Ｃ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：５．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０５〜０．３０ｍａｓｓ％を含有し、かつ残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であるステンレス鋼材のスラブを用意し、圧延加工及び熱処理を施して板材を得、
（ｂ）前記板材の温度範囲を１０５０〜１２００℃として焼鈍し、ついで、圧下率を２０〜８５％として冷間圧延を行う。
【０００９】
本願発明の第５の態様は、前記冷間圧延後、２００〜７００℃の温度範囲でさらに、熱処理を行うことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
【００１０】
本発明の第６の態様は、前記ステンレス鋼材は、成分組成として、さらにＭｏを４．０ｍａｓｓ％以下、またはＣｕを３．０ｍａｓｓ％以下の範囲でいずれか１種以上を含有し、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であることを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。本発明者らは、まず、オーステナイト系ステンレス鋼の合金組成と強度、高温へたり、耐食等との関係を検討した。強度及び高温へたりに関しては、高価な成分であるＭｏ、Ｗを用いないこととし、Ｎｉ当量を用いて成分元素をバランスよく添加することとした。また、Ｃ、Ｎ成分等の固溶強化元素を添加して検討を行った。
【００１２】
オーステナイト系ステンレス鋼材の強度を高くしたい場合、一般的には、Ｎｉ当量を低くし、冷間圧延で多量のマルテンサイト（加工誘起マルテンサイト）を生成させる。実際、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３１などは準安定オーステナイトと呼ばれ、冷間圧延によって多量のマルテンサイトを生成させて強度を確保している。しかし、マルテンサイトの生成量が多くなると耐高温へたり性が劣化するため、過酷な用途には用いることができない。
【００１３】
Ｎｉ当量を高くすると、マルテンサイトの生成量は少くなるか、又は生成しなくなる。ところが、高強度が得られないため、高強度ばね材には用いられなかった。そこで、耐高温へたり性を確保するために、Ｎｉ当量は高めの値とし、マルテンサイトの生成量は適量にとどめることとした。強度の低下は、固溶強化元素である、Ｃ及びＮの含有量を増加させることで補うこととした。
【００１４】
例えば、特開昭６３−１００１５９号公報には、Ｃ含有量を０．１０〜０．２５ｍａｓｓ％として高強度、高疲労強度を有するオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。しかし、Ｎｉ当量が２２．０５〜２３．２８（実施例から計算して求めた値である）と低いため、耐高温へたり性が要求される分野には用いにくいものであった。
【００１５】
耐食性に関しては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの添加が有効であることは知られている。本発明では、高価なＭｏは避け、強度を上げるために、Ｎの他にＣｒを添加することとした。Ｃｒを添加することにより、耐食性が高まるだけでなく、製造性にも有効となる。
【００１６】
つまり、強度を上げるために添加するC、Nは強力なオーステナイト形成元素であるため、凝固の際にγ凝固しやすい。γ凝固した場合、凝固割れ防止やその後の熱間圧延工程における耳割れの原因になり、歩留まりが低下したり、そのために余計な工程が必要となるなどコストアップの要因になる。
【００１７】
オーステナイト系ステンレス鋼では、凝固時の割れを防止したり、熱間圧延時の耳割れを防止するために、５％程度のδフェライトを形成させることが有効である。そのためには、δフェライト形成を助長するフェライト形成元素を添加する必要がある。例えば、Ｃｒは強力なフェライト形成元素であるため、δフェライトの形成を助長し、割れ防止に有効に作用することになる。
【００１８】
本発明において、高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼は以下で説明するような成分組成を備えている。本発明の成分組成を規定した理由については以下に説明する。
【００１９】
Ｃは、強力な固溶強化元素であり、高強度化のためには多いほど好ましく、０．１０ｍａｓｓ％以上含有することが必要である。しかし、０．３０ｍａｓｓ％を超えて含有すると、粗大な未固溶炭化物が生成して耐食性が劣化するほか、冷間圧延時に破断する危険性が高まる。そのため、０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％の範囲とし、より好ましくは０．１７〜０．２２ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２０】
Ｓｉは、脱酸に必要な元素であるとともに高強度化に有効な元素である。しかし、３．０ｍａｓｓ％を超えて含有すると著しく脆化し、冷間圧延破断の危険が高まるために３．０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。
【００２１】
Ｍｎは、Ｓｉ同様脱酸に必要な元素である。しかし、３．０ｍａｓｓ％を超えて含有すると焼鈍酸洗時に異常酸化の原因を招き、表面品質を劣化させるほか歩留まり低下につながるため３．０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。
【００２２】
Ｎｉは、時期割れ防止に有効であり、製造性の観点から５．０ｍａｓｓ％以上含有することが必要である。しかし、高価な元素であるため、上限を１２．０ｍａｓｓ％とし、５．０〜１２．０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、５．０〜１０．０ｍａｓｓ％の範囲であり、より好ましくは、５．０〜８．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２３】
Ｃｒは、耐食性向上、及び凝固割れや熱間圧延での耳割れ防止にも有効なことから、１８．０ｍａｓｓ％以上含有することが必要である。しかし、３０．０ｍａｓｓ％を超えて含有するとσ相が析出し、逆に耐食性を害するほか製造性を劣化させる、例えば冷間圧延時に破断したりするので上限を３０．０ｍａｓｓ％とし、１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、２０．０超〜２５．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２４】
Ｍｏは、耐食性や耐高温へたり性向上に有効な元素であるが、非常に高価な元素であるため、４．０ｍａｓｓ％以下の範囲とすることが望ましい。
【００２５】
Ｃｕは、スクラップ中に含有される元素であり、かつ精錬での除去が困難な元素である。３．０ｍａｓｓ％を超えて含有すると熱間加工性が劣化し、熱間圧延においては耳割れの原因となって歩留まりを低下させ、製造コストの上昇を招くため、３．０ｍａｓｓ％以下の範囲とすることが望ましい。
【００２６】
Ｎは、Ｃと同様に固溶強化元素であり、高強度化に欠かせないばかりでなく、耐高温へたり性及び耐食性向上にも有効である。０．０５ｍａｓｓ％以上は必要であるが、０．３０ｍａｓｓ％を超えて含有すると未固溶窒化物を形成し、逆に耐食性を劣化させるばかりでなく、冷間圧延時に破断の危険性が高まる。そのため、上限は０．３０ｍａｓｓ％とし、０．０５〜０．３０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、０．１０超〜０．２０ｍａｓｓ％の範囲であり、より好ましくは、０．１０超〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２７】
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ−−−（１）
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．９８Ｍｏ＋０．６Ｃｕ−−−（２）
Ｎｉ当量は上記（１）又は（２）に示される式で計算される指数であり、冷間加工に対するオーステナイトの安定度を示す指標である。
【００２８】
ＳＵＳ３０１に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、冷間圧延などの加工を行った場合、加工誘起マルテンサイトが生成するが、その生成量はＮｉ当量が高いほど少なくなる。このマルテンサイトの生成を抑えることができれば耐高温へたり性は向上する。そのためには、Ｎｉ当量が２４．０ｍａｓｓ％以上であることが必要である。
【００２９】
しかしながら、Ｎｉ当量が３０．０ｍａｓｓ％以上となるとマルテンサイトが全く生成せず、高強度化が困難となる他、耐高温へたりに対する効果が飽和する。そのため、上限を３０．０ｍａｓｓ％とし、２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、２６．０〜２８．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００３０】
本実施の形態では、上記化学成分及びＮｉ当量を有する合金を溶製し、鋳造する。次に、鋳造したスラブを熱間圧延し、焼鈍を行って、次に冷間圧延を行う。冷間圧延の後に、板材の温度が１０５０〜１２００℃になるようにして、例えば短時間、連続焼鈍炉を用いて焼鈍する。つづいて、圧下率を２０〜８５％として、更に冷間圧延を行ってオーステナイト系ステンレス鋼材を得る。
【００３１】
上記方法により得られたステンレス鋼材の組織はオーステナイトを主とし、冷間圧延により形成された加工誘起マルテンサイト、および炭化物および炭窒化物からなる。本発明では、ステンレス鋼材の金属組織中に析出した炭化物および炭窒化物の占める面積率が３％未満である。また、本発明では、ステンレス鋼材の金属組織のマルテンサイト量が１０％以下である。
【００３２】
本発明で炭化物および炭窒化物の占める面積率を３％未満に限定する理由は、炭化物をほぼ完全に固溶させオーステナイト組織を安定化させるためである。炭化物および炭窒化物を３％以上含有すると、オーステナイト組織の組成が変化し、冷間圧延した際に多量のマルテンサイトが形成され、耐高温へたり性が劣化する。そのため３％未満とすることが望ましい。好ましくは２％未満とし、より好ましくは１％以下とする。
【００３３】
そのために、本発明では製造条件を下記にように規定する。本発明では多量のＣ、Ｎを含有させている。そのため、炭化物及び炭窒化物を固溶させるには、１０５０℃以上の高い温度で焼鈍する必要がある。しかし、１２００℃以上で焼鈍を行うと異常酸化して表面品質を劣化させるため１０５０〜１２００℃の温度範囲が望ましい。好ましくは、１１００〜１１５０℃の温度範囲とする。
【００３４】
また、本発明では、最終冷間圧延により強度を確保するため、圧下率は２０％以上が必要である。しかし、圧下率が８５％を超えると多量のマルテンサイトを生成させて耐高温へたり性を劣化させるほか、時期割れ感受性を高めて圧延破断の危険が高くなる。そのため、上限を８５％とし、好ましくは４０〜７０％の範囲とする。なお、冷間圧延後、ばね性向上および形状を修正するため２００〜７００℃の範囲でテンションアニールやストレスリリースなどの時効熱処理を行ってもかまわない。
【００３５】
【実施例】
本発明の実施例について、まず、図１としての表１、および図２としての表２を用いて説明する。まず、表１に示した成分組成の鋼塊１０ｋｇを溶製した。表１のＮｏ．１〜９が本発明例である。Ｎｏ．１０〜１４は比較例であり、成分、Ｎｉ当量、又は炭化物面積率のいずれか、又はいくつかの項目が本発明に規定する範囲から外れたものである。またＮｏ．１５、１６は従来鋼であり、Ｎｏ．１５は、ＳＵＳ３０４相当品であり、Ｎｏ．１６は、ＳＵＳ３０１相当品である。
【００３６】
次に、造塊後の鋼塊は１２５０℃で３０分間加熱し、引き続いて熱間鍛造を行って、断面形状について、厚みが１０ｍｍ、幅が６０ｍｍの板材を作製した。次に、１１２０℃で３０分間大気中に保持した後水冷した。
【００３７】
次に、板材の表面研削を行って厚さが８ｍｍの板材を得た。次に、冷間圧延を行って板厚を４ｍｍとした。次に、１１２０℃で大気中に１分間保持する加熱処理を行った後、強制空冷した。次に、冷間圧延を行って板厚を２ｍｍとした。次に、１１２０℃で大気中に３０秒間保持する加熱処理を行った後、強制空冷した。
【００３８】
次に、冷間圧延を行って板厚を０．８ｍｍとした。この冷間圧延時の圧下率は６０％である。板厚を０．８ｍｍとした冷間圧延材は各種試験に供した。試験により硬さ、マルテンサイト量、高温へたり量、耐食性、熱膨張測定及び炭化物及び炭窒化物の析出の有無を確認した。その結果は、図２としての表２に示した。
【００３９】
炭化物及び炭窒化物の面積率については以下の方法を用いて求めた。厚さ０．８ｍｍまで冷間圧延した板材を、圧延方向に直角に切断して表面研磨し、次に塩酸とピクリン酸アルコールの混液を用いてエッチングした。得られた組織を電子顕微鏡により３０００倍で写真撮影した。この写真を用い点算法で求める。
【００４０】
具体的には、写真視野上に縦、横が５ｍｍ間隔の桝目を設け、例えば、縦に１０個、計１００個の桝目の格子点に触れる、又は格子点上にある炭化物の数を求める。この作業を１０視野繰り返し、その平均値を面積率とする。
【００４１】
すなわち、面積率は以下の式で示されるものである．
ｎ÷（ｐ×ｆ）×１００＝炭化物面積率（％）である。ｎ、ｐ、ｆは以下に示すものである。
ｐ：視野内の総格子点数
ｆ：視野数
ｎ：ｆ個の視野における炭化物によって占められる格子点中心の数
【００４２】
硬さは、ＪＩＳＺ２２４４で規定されるビッカース硬さ試験法により測定した。なお、測定位置は板表面であり、測定荷重は１０ｋｇとした。
【００４３】
マルテンサイト量は、フィッシャー社製のフェライトスコープを用いて求めた。板厚が２ｍｍ以下の場合には測定値が板厚に依存する。そのため、板を３枚重ねて２．４ｍｍ厚とし、板厚の影響を無視できるようにして測定した。
【００４４】
高温へたりの測定方法は以下のようである。第３図（ａ）に示すようなＳＵＳ３１０Ｓ製の治具１を用意し、厚さが０．８ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍの平板試験片３に設けた孔にボルト５を通して治具にセットした。試験片の固定端から８０ｍｍ離れた位置に高さが１０ｍｍのブロック７を設けている。試験片３をボルト５で固定することにより、強制的に曲げ応力が加えられる。次に、この状態を保持したまま、５００℃に１５分間保持後空冷する熱処理を行った。
【００４５】
へたり量は、第３図（ｂ）に示したように、ブロックをはずしで固定端から８０ｍｍ離れた位置での高さからへたり量９を求めた。なお、熱処理を行わないものについても、試験片を治具に取りつけ、１５分間保持後に取り外し、そのへたり量を測定したところ、大きなへたりは生じないことが確認できた。
【００４６】
耐食性は、ＪＩＳＧ０５７７で規定される孔食電位測定法により求めた。測定値が大きいほど耐食性が良好であることを意味する。
【００４７】
熱膨張係数は、厚さ０．８ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍに切り出した試験片を用いて求めた。このとき、圧延方向に直角方向が５ｍｍ、圧延方向が２０ｍｍとなるように試験片を切り出し、そして、測定を安定させるために５５０℃に１分間保持して均熱処理し、その後空冷して室温まで冷却する時効処理を行った。測定装置は、マックサイエンス社製のＭＴＣ１０００Ｓである。測定方向は圧延平行方向とし、基準温度は３０℃、昇温速度は５℃／分として２００℃まで昇温する試験を行い、３０〜１００℃の平均熱膨張係数を測定値とした。
【００４８】
試験結果は、図２としての表２に示した。なお、比較例のＮｏ．１４では、冷間圧延時に破断したため目標（０．８ｍｍ）の板厚に調整することができなかった。
【００４９】
マルテンサイト量とＮｉ当量との関係を図４に示した。マルテンサイト量は、Ｎｉ当量が２４％付近（マルテンサイト量で約１０％）になるまで急激に減少し、その後なだらかに減少して、３０％付近でマルテンサイトは生成しない。
【００５０】
へたり量とＮｉ当量との関係を図５に示した。へたり量は、Ｎｉ当量が２４％付近になるまで急激に減少し、その後なだらかに減少した。つまり、Ｎｉ当量を２４％以上とすることでへたり量を抑えることができる。
【００５１】
硬さは、Ｎｉ当量及びＣ、Ｎ量の影響を受ける。図６には、硬さとＮｉ当量の関係を示した。硬さはＮｉ当量が高くなるに従い低下する。また、図６中の各データにばらつきがあるのは、各データについてのＣ、Ｎ含有量が異なるためである。例えば、本発明のＮｏ．２と比較例Ｎｏ．１３を比較すると、Ｎ量、Ｎｉ量はほぼ同じである。ところが、Ｃ量が０．１８％（Ｎｏ．２）、０．０６％（Ｎｏ．１２）と異なることに対応して、硬さは４４６（Ｎｏ．２）、４１７（Ｎｏ．１３）となり、Ｃを多く含有するＮｏ．２の方が硬さの値が大きい。
【００５２】
また、発明例Ｎｏ．２と比較例Ｎｏ．１２と比較すると、Ｃ量、Ｎｉ当量はほぼ同じであるが、Ｎ量が０．１２％（Ｎｏ．２）、０．０４％（Ｎｏ．１２）と異なり、硬さは４４６（Ｎｏ．２）、４２２（Ｎｏ．１２）とＮを多く含有するＮｏ．２の方が硬さの値が大きい。つまり、高強度を得るにはＮｉ当量を低くすること、Ｃ、Ｎ含有量を高くする必要があることがわかる。
【００５３】
耐食性については、Ｃｒを積極的に添加したこともあり、いずれも従来鋼に比べ優れた特性を示した。また、本発明品は、従来鋼であるＳＵＳ３０１及びＳＵＳ３０４に比べ高い熱膨張特性を示した。すなわち、発明品は高強度、高耐食、高熱膨張を有し、かつ優れた耐高温へたり性を兼ね備えている。そのため、本発明品は、例えば、メタルガスケット、スチールベルト、各種板ばね、プレスプレート等の用途がある。
【００５４】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、耐高温へたり性に優れ、かつ高強度高耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供できる。従って、それらの特性が求められる用途、例えば、メタルガスケットなどに適用できる。また、同時に高い熱膨張特性も具備することから、バイメタル等の高い熱膨張性が求められる用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１として示した表１であり、本発明品および比較品等の成分組成を示した一覧表である。
【図２】図２として示した表２であり、本発明品および比較品等の試験結果を示した一覧表である。
【図３】へたり試験方法を示した図である。
【図４】マルテンサイト量とＮｉ当量との関係を示す図である。
【図５】へたり量とＮｉ当量との関係を示す図である。
【図６】硬さとＮｉ当量との関係を示す図である
【符号の説明】
１ へたり測定治具
３ 試験片
５ ボルト
７ ブロック
９ へたり量（ｍｍ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐高温へたり性及び耐食性に優れ、さらに高強度、高熱膨張特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼製のばね材には、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３１等のハード圧延や、ハード圧延と時効処理の組み合わせによって強度を高めたオーステナイト系のばね材のほか、ＳＵＳ４２０，ＳＵＳ４０３等の焼き入れによって強度を高めたマルテンサイト系のばね材がある。
【０００３】
一般的に、マルテンサイト系のばね材に比べ、オーステナイト系のばね材のほうが耐高温へたり性（耐高温へたり性については、後述する。）に優れている。そのため、耐高温へたり性が間題となる場合には、オーステナイト系の鋼材を用いたばね材が用いられる。しかし、ＳＵＳ３０１等のオーステナイト系ステンレス鋼においても、耐高温へたり特性が不十分な場合がある。そのため、例えば、特開平１０−３３０８８９号公報、特開平１１−２４１１４５公報には、ＭｏやＷ等を積極的に添加して耐高温へたり性を向上させる技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、ＭｏやＷはともに高価な元素であるため、これらを添加した合金は製造コストが高くなった。そのため、安価でありしかも耐高温へたり性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が要望されていた。一方、耐食性に関しても使用環境によっては錆びが発生する問題があり、より耐食性の高いオーステナイト系ステンレス鋼の要求があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、下記の成分組成を備えたことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材である。
（ａ）Ｃ：０．１７〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：５．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．１０超〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、かつ残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるステンレス鋼材であって、
（ｂ）前記ステンレス鋼材の金属組織中に析出した炭化物および炭窒化物の占める面積率が３％未満であり、
（ｃ）下記式（１）で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％である。
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ−−−（１）
【０００６】
本発明の第２の態様は、前記ステンレス鋼材は、成分組成として、さらにＭｏの場合には４．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｕの場合には３．０ｍａｓｓ％以下の範囲で、いずれか１種以上を含有し、かつ、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１に記載の耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材である。
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．９８Ｍｏ＋０．６Ｃｕ−−−（２）
【０００７】
本発明の第３の態様は、前記ステンレス鋼材の金属組織のマルテンサイト量が、１０％以下であることを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材である。
【０００８】
本発明の第４の態様は、下記の工程を備えたことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
（ａ）Ｃ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：５．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０５〜０．３０ｍａｓｓ％を含有し、かつ残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であるステンレス鋼材のスラブを用意し、圧延加工及び熱処理を施して板材を得、
（ｂ）前記板材の温度範囲を１０５０〜１２００℃として焼鈍し、ついで、圧下率を２０〜８５％として冷間圧延を行う。
【０００９】
本願発明の第５の態様は、前記冷間圧延後、２００〜７００℃の温度範囲でさらに、熱処理を行うことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
【００１０】
本発明の第６の態様は、前記ステンレス鋼材は、成分組成として、さらにＭｏを４．０ｍａｓｓ％以下、またはＣｕを３．０ｍａｓｓ％以下の範囲でいずれか１種以上を含有し、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であることを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に説明する。本発明者らは、まず、オーステナイト系ステンレス鋼の合金組成と強度、高温へたり、耐食等との関係を検討した。強度及び高温へたりに関しては、高価な成分であるＭｏ、Ｗを用いないこととし、Ｎｉ当量を用いて成分元素をバランスよく添加することとした。また、Ｃ、Ｎ成分等の固溶強化元素を添加して検討を行った。
【００１２】
オーステナイト系ステンレス鋼材の強度を高くしたい場合、一般的には、Ｎｉ当量を低くし、冷間圧延で多量のマルテンサイト（加工誘起マルテンサイト）を生成させる。実際、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３１などは準安定オーステナイトと呼ばれ、冷間圧延によって多量のマルテンサイトを生成させて強度を確保している。しかし、マルテンサイトの生成量が多くなると耐高温へたり性が劣化するため、過酷な用途には用いることができない。
【００１３】
Ｎｉ当量を高くすると、マルテンサイトの生成量は少くなるか、又は生成しなくなる。ところが、高強度が得られないため、高強度ばね材には用いられなかった。そこで、耐高温へたり性を確保するために、Ｎｉ当量は高めの値とし、マルテンサイトの生成量は適量にとどめることとした。強度の低下は、固溶強化元素である、Ｃ及びＮの含有量を増加させることで補うこととした。
【００１４】
例えば、特開昭６３−１００１５９号公報には、Ｃ含有量を０．１０〜０．２５ｍａｓｓ％として高強度、高疲労強度を有するオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。しかし、Ｎｉ当量が２２．０５〜２３．２８（実施例から計算して求めた値である）と低いため、耐高温へたり性が要求される分野には用いにくいものであった。
【００１５】
耐食性に関しては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの添加が有効であることは知られている。本発明では、高価なＭｏは避け、強度を上げるために、Ｎの他にＣｒを添加することとした。Ｃｒを添加することにより、耐食性が高まるだけでなく、製造性にも有効となる。
【００１６】
つまり、強度を上げるために添加するC、Nは強力なオーステナイト形成元素であるため、凝固の際にγ凝固しやすい。γ凝固した場合、凝固割れ防止やその後の熱間圧延工程における耳割れの原因になり、歩留まりが低下したり、そのために余計な工程が必要となるなどコストアップの要因になる。
【００１７】
オーステナイト系ステンレス鋼では、凝固時の割れを防止したり、熱間圧延時の耳割れを防止するために、５％程度のδフェライトを形成させることが有効である。そのためには、δフェライト形成を助長するフェライト形成元素を添加する必要がある。例えば、Ｃｒは強力なフェライト形成元素であるため、δフェライトの形成を助長し、割れ防止に有効に作用することになる。
【００１８】
本発明において、高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼は以下で説明するような成分組成を備えている。本発明の成分組成を規定した理由については以下に説明する。
【００１９】
Ｃは、強力な固溶強化元素であり、高強度化のためには多いほど好ましく、０．１０ｍａｓｓ％以上含有することが必要である。しかし、０．３０ｍａｓｓ％を超えて含有すると、粗大な未固溶炭化物が生成して耐食性が劣化するほか、冷間圧延時に破断する危険性が高まる。そのため、０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％の範囲とし、より好ましくは０．１７〜０．２２ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２０】
Ｓｉは、脱酸に必要な元素であるとともに高強度化に有効な元素である。しかし、３．０ｍａｓｓ％を超えて含有すると著しく脆化し、冷間圧延破断の危険が高まるために３．０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。
【００２１】
Ｍｎは、Ｓｉ同様脱酸に必要な元素である。しかし、３．０ｍａｓｓ％を超えて含有すると焼鈍酸洗時に異常酸化の原因を招き、表面品質を劣化させるほか歩留まり低下につながるため３．０ｍａｓｓ％以下とすることが望ましい。
【００２２】
Ｎｉは、時期割れ防止に有効であり、製造性の観点から５．０ｍａｓｓ％以上含有することが必要である。しかし、高価な元素であるため、上限を１２．０ｍａｓｓ％とし、５．０〜１２．０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、５．０〜１０．０ｍａｓｓ％の範囲であり、より好ましくは、５．０〜８．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２３】
Ｃｒは、耐食性向上、及び凝固割れや熱間圧延での耳割れ防止にも有効なことから、１８．０ｍａｓｓ％以上含有することが必要である。しかし、３０．０ｍａｓｓ％を超えて含有するとσ相が析出し、逆に耐食性を害するほか製造性を劣化させる、例えば冷間圧延時に破断したりするので上限を３０．０ｍａｓｓ％とし、１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、２０．０超〜２５．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２４】
Ｍｏは、耐食性や耐高温へたり性向上に有効な元素であるが、非常に高価な元素であるため、４．０ｍａｓｓ％以下の範囲とすることが望ましい。
【００２５】
Ｃｕは、スクラップ中に含有される元素であり、かつ精錬での除去が困難な元素である。３．０ｍａｓｓ％を超えて含有すると熱間加工性が劣化し、熱間圧延においては耳割れの原因となって歩留まりを低下させ、製造コストの上昇を招くため、３．０ｍａｓｓ％以下の範囲とすることが望ましい。
【００２６】
Ｎは、Ｃと同様に固溶強化元素であり、高強度化に欠かせないばかりでなく、耐高温へたり性及び耐食性向上にも有効である。０．０５ｍａｓｓ％以上は必要であるが、０．３０ｍａｓｓ％を超えて含有すると未固溶窒化物を形成し、逆に耐食性を劣化させるばかりでなく、冷間圧延時に破断の危険性が高まる。そのため、上限は０．３０ｍａｓｓ％とし、０．０５〜０．３０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、０．１０超〜０．２０ｍａｓｓ％の範囲であり、より好ましくは、０．１０超〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００２７】
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ−−−（１）
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．９８Ｍｏ＋０．６Ｃｕ−−−（２）
Ｎｉ当量は上記（１）又は（２）に示される式で計算される指数であり、冷間加工に対するオーステナイトの安定度を示す指標である。
【００２８】
ＳＵＳ３０１に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、冷間圧延などの加工を行った場合、加工誘起マルテンサイトが生成するが、その生成量はＮｉ当量が高いほど少なくなる。このマルテンサイトの生成を抑えることができれば耐高温へたり性は向上する。そのためには、Ｎｉ当量が２４．０ｍａｓｓ％以上であることが必要である。
【００２９】
しかしながら、Ｎｉ当量が３０．０ｍａｓｓ％以上となるとマルテンサイトが全く生成せず、高強度化が困難となる他、耐高温へたりに対する効果が飽和する。そのため、上限を３０．０ｍａｓｓ％とし、２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％の範囲とすることが望ましい。好ましくは、２６．０〜２８．０ｍａｓｓ％の範囲とする。
【００３０】
本実施の形態では、上記化学成分及びＮｉ当量を有する合金を溶製し、鋳造する。次に、鋳造したスラブを熱間圧延し、焼鈍を行って、次に冷間圧延を行う。冷間圧延の後に、板材の温度が１０５０〜１２００℃になるようにして、例えば短時間、連続焼鈍炉を用いて焼鈍する。つづいて、圧下率を２０〜８５％として、更に冷間圧延を行ってオーステナイト系ステンレス鋼材を得る。
【００３１】
上記方法により得られたステンレス鋼材の組織はオーステナイトを主とし、冷間圧延により形成された加工誘起マルテンサイト、および炭化物および炭窒化物からなる。本発明では、ステンレス鋼材の金属組織中に析出した炭化物および炭窒化物の占める面積率が３％未満である。また、本発明では、ステンレス鋼材の金属組織のマルテンサイト量が１０％以下である。
【００３２】
本発明で炭化物および炭窒化物の占める面積率を３％未満に限定する理由は、炭化物をほぼ完全に固溶させオーステナイト組織を安定化させるためである。炭化物および炭窒化物を３％以上含有すると、オーステナイト組織の組成が変化し、冷間圧延した際に多量のマルテンサイトが形成され、耐高温へたり性が劣化する。そのため３％未満とすることが望ましい。好ましくは２％未満とし、より好ましくは１％以下とする。
【００３３】
そのために、本発明では製造条件を下記にように規定する。本発明では多量のＣ、Ｎを含有させている。そのため、炭化物及び炭窒化物を固溶させるには、１０５０℃以上の高い温度で焼鈍する必要がある。しかし、１２００℃以上で焼鈍を行うと異常酸化して表面品質を劣化させるため１０５０〜１２００℃の温度範囲が望ましい。好ましくは、１１００〜１１５０℃の温度範囲とする。
【００３４】
また、本発明では、最終冷間圧延により強度を確保するため、圧下率は２０％以上が必要である。しかし、圧下率が８５％を超えると多量のマルテンサイトを生成させて耐高温へたり性を劣化させるほか、時期割れ感受性を高めて圧延破断の危険が高くなる。そのため、上限を８５％とし、好ましくは４０〜７０％の範囲とする。なお、冷間圧延後、ばね性向上および形状を修正するため２００〜７００℃の範囲でテンションアニールやストレスリリースなどの時効熱処理を行ってもかまわない。
【００３５】
【実施例】
本発明の実施例について、まず、図１としての表１、および図２としての表２を用いて説明する。まず、表１に示した成分組成の鋼塊１０ｋｇを溶製した。表１のＮｏ．１〜９が本発明例である。Ｎｏ．１０〜１４は比較例であり、成分、Ｎｉ当量、又は炭化物面積率のいずれか、又はいくつかの項目が本発明に規定する範囲から外れたものである。またＮｏ．１５、１６は従来鋼であり、Ｎｏ．１５は、ＳＵＳ３０４相当品であり、Ｎｏ．１６は、ＳＵＳ３０１相当品である。
【００３６】
次に、造塊後の鋼塊は１２５０℃で３０分間加熱し、引き続いて熱間鍛造を行って、断面形状について、厚みが１０ｍｍ、幅が６０ｍｍの板材を作製した。次に、１１２０℃で３０分間大気中に保持した後水冷した。
【００３７】
次に、板材の表面研削を行って厚さが８ｍｍの板材を得た。次に、冷間圧延を行って板厚を４ｍｍとした。次に、１１２０℃で大気中に１分間保持する加熱処理を行った後、強制空冷した。次に、冷間圧延を行って板厚を２ｍｍとした。次に、１１２０℃で大気中に３０秒間保持する加熱処理を行った後、強制空冷した。
【００３８】
次に、冷間圧延を行って板厚を０．８ｍｍとした。この冷間圧延時の圧下率は６０％である。板厚を０．８ｍｍとした冷間圧延材は各種試験に供した。試験により硬さ、マルテンサイト量、高温へたり量、耐食性、熱膨張測定及び炭化物及び炭窒化物の析出の有無を確認した。その結果は、図２としての表２に示した。
【００３９】
炭化物及び炭窒化物の面積率については以下の方法を用いて求めた。厚さ０．８ｍｍまで冷間圧延した板材を、圧延方向に直角に切断して表面研磨し、次に塩酸とピクリン酸アルコールの混液を用いてエッチングした。得られた組織を電子顕微鏡により３０００倍で写真撮影した。この写真を用い点算法で求める。
【００４０】
具体的には、写真視野上に縦、横が５ｍｍ間隔の桝目を設け、例えば、縦に１０個、計１００個の桝目の格子点に触れる、又は格子点上にある炭化物の数を求める。この作業を１０視野繰り返し、その平均値を面積率とする。
【００４１】
すなわち、面積率は以下の式で示されるものである．
ｎ÷（ｐ×ｆ）×１００＝炭化物面積率（％）である。ｎ、ｐ、ｆは以下に示すものである。
ｐ：視野内の総格子点数
ｆ：視野数
ｎ：ｆ個の視野における炭化物によって占められる格子点中心の数
【００４２】
硬さは、ＪＩＳＺ２２４４で規定されるビッカース硬さ試験法により測定した。なお、測定位置は板表面であり、測定荷重は１０ｋｇとした。
【００４３】
マルテンサイト量は、フィッシャー社製のフェライトスコープを用いて求めた。板厚が２ｍｍ以下の場合には測定値が板厚に依存する。そのため、板を３枚重ねて２．４ｍｍ厚とし、板厚の影響を無視できるようにして測定した。
【００４４】
高温へたりの測定方法は以下のようである。第３図（ａ）に示すようなＳＵＳ３１０Ｓ製の治具１を用意し、厚さが０．８ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍの平板試験片３に設けた孔にボルト５を通して治具にセットした。試験片の固定端から８０ｍｍ離れた位置に高さが１０ｍｍのブロック７を設けている。試験片３をボルト５で固定することにより、強制的に曲げ応力が加えられる。次に、この状態を保持したまま、５００℃に１５分間保持後空冷する熱処理を行った。
【００４５】
へたり量は、第３図（ｂ）に示したように、ブロックをはずしで固定端から８０ｍｍ離れた位置での高さからへたり量９を求めた。なお、熱処理を行わないものについても、試験片を治具に取りつけ、１５分間保持後に取り外し、そのへたり量を測定したところ、大きなへたりは生じないことが確認できた。
【００４６】
耐食性は、ＪＩＳＧ０５７７で規定される孔食電位測定法により求めた。測定値が大きいほど耐食性が良好であることを意味する。
【００４７】
熱膨張係数は、厚さ０．８ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍに切り出した試験片を用いて求めた。このとき、圧延方向に直角方向が５ｍｍ、圧延方向が２０ｍｍとなるように試験片を切り出し、そして、測定を安定させるために５５０℃に１分間保持して均熱処理し、その後空冷して室温まで冷却する時効処理を行った。測定装置は、マックサイエンス社製のＭＴＣ１０００Ｓである。測定方向は圧延平行方向とし、基準温度は３０℃、昇温速度は５℃／分として２００℃まで昇温する試験を行い、３０〜１００℃の平均熱膨張係数を測定値とした。
【００４８】
試験結果は、図２としての表２に示した。なお、比較例のＮｏ．１４では、冷間圧延時に破断したため目標（０．８ｍｍ）の板厚に調整することができなかった。
【００４９】
マルテンサイト量とＮｉ当量との関係を図４に示した。マルテンサイト量は、Ｎｉ当量が２４％付近（マルテンサイト量で約１０％）になるまで急激に減少し、その後なだらかに減少して、３０％付近でマルテンサイトは生成しない。
【００５０】
へたり量とＮｉ当量との関係を図５に示した。へたり量は、Ｎｉ当量が２４％付近になるまで急激に減少し、その後なだらかに減少した。つまり、Ｎｉ当量を２４％以上とすることでへたり量を抑えることができる。
【００５１】
硬さは、Ｎｉ当量及びＣ、Ｎ量の影響を受ける。図６には、硬さとＮｉ当量の関係を示した。硬さはＮｉ当量が高くなるに従い低下する。また、図６中の各データにばらつきがあるのは、各データについてのＣ、Ｎ含有量が異なるためである。例えば、本発明のＮｏ．２と比較例Ｎｏ．１３を比較すると、Ｎ量、Ｎｉ量はほぼ同じである。ところが、Ｃ量が０．１８％（Ｎｏ．２）、０．０６％（Ｎｏ．１２）と異なることに対応して、硬さは４４６（Ｎｏ．２）、４１７（Ｎｏ．１３）となり、Ｃを多く含有するＮｏ．２の方が硬さの値が大きい。
【００５２】
また、発明例Ｎｏ．２と比較例Ｎｏ．１２と比較すると、Ｃ量、Ｎｉ当量はほぼ同じであるが、Ｎ量が０．１２％（Ｎｏ．２）、０．０４％（Ｎｏ．１２）と異なり、硬さは４４６（Ｎｏ．２）、４２２（Ｎｏ．１２）とＮを多く含有するＮｏ．２の方が硬さの値が大きい。つまり、高強度を得るにはＮｉ当量を低くすること、Ｃ、Ｎ含有量を高くする必要があることがわかる。
【００５３】
耐食性については、Ｃｒを積極的に添加したこともあり、いずれも従来鋼に比べ優れた特性を示した。また、本発明品は、従来鋼であるＳＵＳ３０１及びＳＵＳ３０４に比べ高い熱膨張特性を示した。すなわち、発明品は高強度、高耐食、高熱膨張を有し、かつ優れた耐高温へたり性を兼ね備えている。そのため、本発明品は、例えば、メタルガスケット、スチールベルト、各種板ばね、プレスプレート等の用途がある。
【００５４】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば、耐高温へたり性に優れ、かつ高強度高耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供できる。従って、それらの特性が求められる用途、例えば、メタルガスケットなどに適用できる。また、同時に高い熱膨張特性も具備することから、バイメタル等の高い熱膨張性が求められる用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１として示した表１であり、本発明品および比較品等の成分組成を示した一覧表である。
【図２】図２として示した表２であり、本発明品および比較品等の試験結果を示した一覧表である。
【図３】へたり試験方法を示した図である。
【図４】マルテンサイト量とＮｉ当量との関係を示す図である。
【図５】へたり量とＮｉ当量との関係を示す図である。
【図６】硬さとＮｉ当量との関係を示す図である
【符号の説明】
１ へたり測定治具
３ 試験片
５ ボルト
７ ブロック
９ へたり量（ｍｍ）
Claims (6)
- 下記の成分組成を備えたことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材。
（ａ）Ｃ：０．１７〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：５．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．１０超〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、かつ残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるステンレス鋼材であって、
（ｂ）前記ステンレス鋼材の金属組織中に析出した炭化物および炭窒化物の占める面積率が３％未満であり、
（ｃ）下記式（１）で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％である。
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ−−−（１） - 前記ステンレス鋼材は、成分組成として、さらに、Ｍｏの場合には４．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｕの場合には３．０ｍａｓｓ％以下の範囲で、いずれか１種以上を含有し、かつ、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１に記載の耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材。
Ｎｉ当量＝２４．２Ｃ＋１３．７Ｎ＋０．３５Ｓｉ＋０．５Ｍｎ＋Ｎｉ＋０．６５Ｃｒ＋０．９８Ｍｏ＋０．６Ｃｕ−−−（２） - 前記ステンレス鋼材の金属組織のマルテンサイト量が、１０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材。
- 下記の工程を備えたことを特徴とする耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
（ａ）Ｃ：０．１０〜０．３０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：５．０〜１２．０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：１８．０〜３０．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０５〜０．３０ｍａｓｓ％を含有し、かつ残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であるステンレス鋼材のスラブを用意し、圧延加工及び熱処理を施して板材を得、
（ｂ）前記板材の温度範囲を１０５０〜１２００℃として焼鈍し、ついで、圧下率を２０〜８５％として冷間圧延を行なう。 - 前記冷間圧延後、２００〜７００℃の温度範囲でさらに、熱処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
- 前記ステンレス鋼材は、成分組成として、さらにＭｏの場合には４．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｕの場合には３．０ｍａｓｓ％以下の範囲で、いずれか１種以上を含有し、かつ、下記式で表わされるＮｉ当量が２４．０〜３０．０ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項４又は５に記載の耐高温へたり性及び耐食性に優れた高強度高熱膨張オーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法。
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