JP4949100B2 - 冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼 - Google Patents
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Description
(1)質量%で、C≦0.03%、Si:0.1〜2.0%、Mn0.1〜3.0%、P≦0.05%、S:0.01〜0.04%、Ni:8.0〜12.0%、Cr:17.0〜20.0%、Cu:1.0〜4.0%、N≦0.03%、Al:0.002〜0.01%、Ca:0.001〜0.01%、Zr:0.0001〜0.01%を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼であって、冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
(2)さらに、質量%で、B≦0.01%を含有することを特徴とする(1)に記載の冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
(3)さらに、質量%で、質量%でMo≦3.0%を含有することを特徴とする(1)または(2)に記載の冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
(4)前記鋼の引張強度(TS)が520MPa以下であることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
<C:0.03%以下>
Cはオーステナイト安定化元素であるが多量に含有させると耐食性、冷間鍛造性、耐工具磨耗性が劣化するため上限を0.03%とした。また、Cは鋼の強度を確保するために0.003%以上は必要である。好ましくは0.005〜0.015%である。
<Si:0.1〜2.0%>
Siは脱酸剤として作用し、耐酸化性を向上させるにも有効な元素であるので0.1%以上含有させるが、必要以上の含有は冷間鍛造性、耐工具磨耗性を劣化させるため2.0%を上限とした。好ましくは0.1〜0.4%である。
<Mn:0.1〜3.0%>
本発明ではMnはMnSとして被削性を向上させる効果があるため。0.1%以上含有させるが、過剰な含有は耐食性や靭性を低下させるためその上限を3.0%とした。好ましくは1.0〜2.5%である。
<P:0.05%以下>
Pは含有量が多いと熱間加工性を低下させるため0.05%を上限とした。好ましくは0.04%以下である。
<S:0.01〜0.04%>
Sは被削性を改善する元素であるため0.01%以上含有させるが、大量に含有させると硫化物を中心とした介在物が粗大化し、冷間鍛造性が劣化する。そのため微量Al、Zr、Caを添加(制御)して、被削性と冷間鍛造性を兼備させるためには0.01〜0.04%の範囲とした。好ましくは0.02〜0.04%である。
<Ni:8.0〜12.0%>
Niは耐食性を向上させるとともに、冷間加工性を改善させる元素である。そのため下限を8.0%とした。また、Niは高価な元素であるためにその上限を12.0%とした。好ましくは9.0〜11.0%である。
<Cr:17.0〜20.0%>
Crは耐食性向上に有効な元素である。17.0%以下では耐食性が悪くなり、多いとオーステナイト相が不安定となるため上限を20.0%とした。好ましくは17.0〜19.0%である。
<Cu:1.0〜4.0%>
Cuはオーステナイト安定元素であり、冷間鍛造性を改善させる重要な元素である。そのためには少なくとも1.0%以上の添加が必要であるが、4.0%を超えて含有すると熱間加工性が悪化することから上限を4.0%とした。好ましくは2.0〜4.0%である。
<N:0.03%以下>
Nは固溶作用によって冷間鍛造性を低下させる元素であるため、できる限り低下させることが望ましく、上限を0.03%とした。しかしながら低N量化は製造コストを増加させるため0.01%以上は必要である。好ましくは0.01〜0.015%である。
<Al:0.002〜0.01%>
Alは脱酸剤として介在物の微細分散の形態制御に必要な元素であるが、多量に含有すると硬質な粗大非金属介在物として存在するために冷間鍛造性を低下させる。そこで、その範囲を0.002〜0.01%とした。好ましくは0.002〜0.008%である。
<Ca:0.001〜0.01>
Caは被削性を改善するのに有効な元素である。また、Caは単体の添加によってもCa系の酸化物となり、硫化物の析出サイトになることによって比較的微細に分散することに有効である。これらの効果を得るためには少なくとも0.001%以上の添加が必要である。また図1に示すようにZrと複合添加することによって硫化物の微細分散化が向上し、冷間鍛造性向上につながる。また、Ca添加は硫化物の形態制御の役割だけでなく、被削性の向上効果もある。しかし、多量に含有させると、これらの効果が得られなくなることに加え、製造性も低下することから、その上限を0.01%とした。好ましくは0.001〜0.005%である。
<Zr:0.0001〜0.01%>
Zrは本発明鋼において最も重要な元素である。Zrは酸化物の析出サイトとして働き、硫化物の析出サイトとなる酸化物を微細に分散させることにより硫化物の微細分散化に有効な元素である。またこの硫化物の微細分散化は微量S含有材にCaと複合添加することにより効果が著しく向上する。しかし、多量に含有すると介在物として存在し、冷間鍛造性を低下させるため上限を0.01%とした。好ましくは0.001〜0.005%である。
本発明の請求項2記載の限定理由について述べる。
<B:≦0.01%>
Bは熱間加工性や軟質化を改善するために添加される元素であり、0.002%以上の添加により安定した効果が得られる。しかし過剰に添加するとBの化合物が析出し、熱間加工性を劣化させるので、その上限を0.01%とした。好ましくは0.002〜0.004%である。
<Mo:≦3.0%>
MoはCrと同様に耐食性を向上させるのに有効な元素であり0.1%以上の添加により安定した効果が得られる。しかし、多量に添加させると熱間加工性が低下するために上限を3.0%とした。好ましくは0.1〜2.5%である。
<引張強度≦520MPa>
図2にS量を約0.03%とした材料の限界据込率に及ぼす引張強度の影響を示す。図2から引張強度(TS)の上昇によって冷間鍛造性が低下していることが分かる。この試験結果より、冷間鍛造性を高く保つためには引張強度を制限する必要がある。従って引張強度の上限を520MPaとした。
(1−H/H0)×100(%)
圧縮試験機によって一定速度で試験片を圧縮し、試験片側面の割れの有無を目視で判定し、限界据込率によって大小で評価した。
本発明鋼は限界据込率が80%以上であった。
Claims (4)
- 質量%で、
C≦0.03%、
Si:0.1〜2.0%、
Mn0.1〜3.0%、
P≦0.05%、
S:0.01〜0.04%、
Ni:8.0〜12.0%、
Cr:17.0〜20.0%、
Cu:1.0〜4.0%、
N≦0.03%、
Al:0.002〜0.01%、
Ca:0.001〜0.01%、
Zr:0.0001〜0.01%を含有し残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼であって、冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。 - さらに、質量%で、B≦0.01%を含有することを特徴とする請求項1に記載の冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
- さらに、質量%で、質量%でMo≦3.0%を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
- 前記鋼の引張強度(TS)が520MPa以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の冷間鍛造性と被削性に優れたオーステナイト系ステンレス快削鋼。
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