JP5005298B2

JP5005298B2 - 高Ｎｉ，Ｃｒ含有オーステナイト系ステンレス鋼線材

Info

Publication number: JP5005298B2
Application number: JP2006239670A
Authority: JP
Inventors: 好宣多田; 光司高野; 祐司森
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: JP2008063597A

Description

本発明は高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材に関する。

SUS310Sなどの高Ｎi含有鋼種はＮi原料高騰によるコスト上昇代が大きいため、規格範囲内での原料コスト低減(省Ｎi化)が望まれている。

しかし、省Ｎi化は高強度化を招くため、製綱加工時に折損が発生しやすいという問題点があった。

また、高Ｃr含有鋼種は、熱処理時に炭化物が析出しやすく、製綱加工時に炭化物による折損が発生しやすいこと、及び耐食性が劣化するため、炭化物の析出を抑制する成分調整とする必要があった。

従って、原料コスト低減のための省Ｎi化に合わせ、コストアッフ゜しない方法で折損の改善を図る必要があった。

高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼に関しては従来から種々の提案がなされており、例えば特開2005-23357号公報（下記特許文献１）には、Ｎi:8〜30％、Ｃr：15〜30％を含有する溶接施工性に優れたステンレス鋼が記載されている。

しかし、この特許文献１は、溶接金属のフェライト組織率とＣｕとの関係式を規定することにより溶接施工性を向上させたものであり、製綱加工時の折損等については検討されていなかった。

このように、SUS310Sなどの高Ｎi含有鋼種において省Ｎiと低強度化の相反する特性を有し製綱加工時に折損が発生しにくい鋼線は実現されていなかった。
特開2005-23357号公報

そこで本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、SUS310Sなどの高Ｎi含有鋼種において省Ｎiと低強度化の相反する特性を有有し製綱加工時に折損が発生しにくい高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材を提供することを課題とする。

本発明は、前述の課題を解決するため省Ｎiと低強度化の双方を満足する成分系について鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）質量％で、
Ｃ；０．００１〜０．０５％、
Ｓｉ；０．１〜１．０％、
Ｍn；１．０〜２．５％、
Ｎi；１９．０〜２０．０％、
Ｃr；２４．０〜２５．０％、
Ｃu；０．０１〜１．０％、
Ｎ；０．０２〜０．０８％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
製綱加工時の折損指数が下記（Ａ）式を満足することを特徴とする高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材。

0.328(Ｃ+Ｎ)-0.0028Ｎi+0.0415Ｃr≦0.96・・・（Ａ）
（２）さらに、質量％で、Ｂ；０．００１〜０．０１％を含有することを特徴とする（１）に記載の高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材。
（３）金属組織が段状組織または混合組織であることを特徴とする（１）または（２）に記載の高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材。

本発明によれば、SUS310Sなどの高Ｎi含有鋼種において、Ｃ、Ｃrなどの成分範囲を工夫することにより、省Ｎiと低強度化の相反する特性を有有し製綱加工時に折損が発生しにくい高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。

以下に本発明を実施するための最良の実施形態について詳細に説明する。

まず、本発明の技術思想を説明する。

Ｎi原料の高騰により、オーステナイト系ステンレス鋼、特にSUS310Sなどの高Ｎi含有鋼種は原料コストの上昇代が大きく、規格範囲内での省Ｎi化による原料コスト低減が望まれている。

しかし、省Ｎi化は高強度化を招き、客先での製綱加工時に折損が発生するため単純な省Ｎi化は一般的に受け入れられない。

従って、省Ｎi化に合わせて折損性の改善を進めなければならない。

折損性の改善の方法として、1)成分調整、2)熱処理高温・長時間化が考えられるが、2)は熱処理条件の高温・長時間化により確実にコストアッフ゜を招くため、採用できない。

そこで、本発明者等は、1)成分調整でコストアッフ゜が少ない元素量を調整することによって折損性の改善を図ることとした。

一方、高Ｃr含有鋼種では、高温からの冷却時に炭化物が析出しやすく、耐食性の問題が発生しやすいため、解決を図る必要があるが、急冷可能なストラント゛熱処理ではコストアッフ゜代が大きいため、コストアッフ゜が少ない成分調整方法を採用する必要がある。

コストアッフ゜が少ない成分調整方法としては、Ｃを低減することによる低強度化に加え、熱処理時の炭化物析出抑制効果を奏するためにＣを０．０１〜０．０５%に規制することを見出した。

また、低強度化には、Ｃr低減を行い、更に省コスト化を図った。Ｃrの固溶強化程度はSUS304では一般的に小さく、効果的ではないが、本発明のような高合金ではＣr固溶強化効果が非常に大きいことを見出し、強度低減に利用した。

即ち、本発明は、質量％で、
Ｃ；０．００１〜０．０５％、
Ｓｉ；０．１〜１．０％、
Ｍn；１．０〜２．５％、
Ｎi；１９．０〜２０．０％、
Ｃr；２４．０〜２５．０％、
Ｃu；０．０１〜１．０％、
Ｎ；０．０２〜０．０８％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
製綱加工時の折損指数が下記（Ａ）式を満足することを特徴とする。

0.328(Ｃ+Ｎ)-0.0028Ｎi+0.0415Ｃr≦0.96・・・（Ａ）
なお、（Ａ）式のＣ、Ｎ、Ｎi、Ｃrは各成分の質量％を示す。

以下に各成分の限定理由を説明する。

Ｃ：Ｃは、ステンレス鋼の耐食性に有害であるが、低強度化と炭化物析出抑制の両方に効果があるため、０．００１〜０．０５％の範囲とした。なお、Ｃの好ましい範囲は、０．００１〜０．０３％である。

Ｓｉ：Ｓｉはステンレス鋼の脱酸元素として０．１％以上添加するが、過剰な添加は熱間加工性を劣化させ、表面疵発生の頻度を増加させるので１．０％以下で添加する。なお、Siの好ましい範囲は、０．３〜０．８％である。

Ｍn：Ｍnはγ安定化元素であり、Ｎiの代替として添加することが可能であり、脱酸効果もあるので１．０％以上添加するが、過剰に添加すると耐食性が劣化するため２．５％以下で添加する。なお、Ｍｎの好ましい範囲は、１．０〜１．５％である。

Ｎi：ＮiはＣrとともにステンレス鋼の基本成分であり、本発明では合金コストを低減するため１９．０〜２０．０％の範囲で添加する。なお、Ｎｉの好ましい範囲は、１９．０〜１９．５％である。

Ｃr：Ｃrはステンレス鋼の基本成分であり、耐食性の点から添加されるが、本発明者等は、高Ｎi鋼種ではＣrの固溶強化程度が大きいことを見出し、Ｃrを２４．０〜２５．０％の範囲まで低減することにより、低強度化を図るとともに炭化物の析出を抑制する。なお、Ｃｒの好ましい範囲は、２４．０〜２４．５％である。

Ｃu：Ｃuはステンレス鋼の耐食性を向上させるので、０．１％以上で添加する。しかし１．０を超えて添加しても、その効果は飽和するため、その添加範囲を０．０１〜１．０％とする。なお、Ｃｕの好ましい範囲は、０．０１〜０．５％である。

Ｎ：Ｎの含有量が多いと鋼組織が固くなって熱間加工性が悪くなるので、０．０８％以下とする。また、Ｎの下限を０．０２％未満にすることは溶製コストを増加させるため０．０２％以上とする。

さらに、選択元素として、質量％で、Ｂ；０．００１〜０．０１％を含有することが好ましい。Ｂはオーステナイト系高合金において、熱間加工性を改善するために添加される。０．００１％以下では効果が乏しく、０．０１％以上では粒界にＢの化合物が析出して熱間加工性に有害になるため０．００１〜０．０１％とした。なお、Ｂの好ましい範囲は、０．００３〜０．００８％である。

また、上記(Ａ)式に示す折損指数が≦0.96を満足すれば省Ｎi化可能になるため、例えば、TYPE３１０の成分規格内でコストパフォーマンスを上げることができる。

本発明においては上記以外の成分については規定しないが下記の成分を添加してもよい。

Ｍｏ：Ｍｏは耐食性を確保するための重要な添加元素であり、０．０１％以上の添加で効果がみられる。しかし、高価な元素であるため、上限を４％とすることが好ましい。

Ｓ：Ｓは、熱間加工性を悪化させるため、極力低減することが望ましく、その成分範囲を０．０１０％以下とすることが好ましい。

Ｐ：Ｐは耐食性及び熱間加工性の観点から有害な元素であり、特に鋳造直後の延性を劣化させるため鋳片表層の割れ防止の観点から極力低減することが望ましく、その成分範囲を０．０４０％以下とすることが好ましい。
なお、上記成分以外の残部は鉄および不可避的不純物からなる。

本発明の実施例として表1に発明例A,B,D,F,G、比較例1〜11、参考例C,E,H〜Lで示す合金からなる線材について（Ａ）式により計算される折損指数と金属組織を示す。

表１において、金属組織は、熱処理後の組織がJIS G 0571に規定する段状組織または混合組織の場合を○、みぞ状組織の場合を×とした。

本発明法によるA,B,D,F,G鋼は折損指数、製綱加工時の折損有無および金属組織とも良好な特性を示すことが確認された。

一方、比較鋼1〜11は、鋼中のＣまたはＣrが本発明の範囲から外れているため、折損指数が1．０を超えており製綱加工時の折損が有り、6〜11については金属組織も×だった。

以上の実施例により、本発明の効果が明らかになった。

Claims

質量％で、
Ｃ；０．００１〜０．０５％、
Ｓｉ；０．１〜１．０％、
Ｍn；１．０〜２．５％、
Ｎi；１９．０〜２０．０％、
Ｃr；２４．０〜２５．０％、
Ｃu；０．０１〜１．０％、
Ｎ；０．０２〜０．０８％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
製綱加工時の折損指数が下記（Ａ）式を満足することを特徴とする高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材。
0.328(Ｃ+Ｎ)-0.0028Ｎi+0.0415Ｃr≦0.96・・・（Ａ）
なお、（Ａ）式のＣ、Ｎ、Ｎi、Ｃrは各成分の質量％を示す。
さらに、質量％で、
Ｂ；０．００１〜０．０１％を含有することを特徴とする請求項１に記載の高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材。
金属組織が段状組織または混合組織であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高Ｎi,Ｃr含有オーステナイト系ステンレス鋼線材。