JP6308849B2 - 高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、用途によっては強度が要求されるために冷間加工を施して加工硬化させた状態で使用する必要がある。SUS304の場合、オーステナイト相が準安定であるために、冷間加工中にマルテンサイトの生成が誘起されて磁性を帯びるようになり、非磁性鋼としては使用できなくなる。高強度用非磁性鋼としては、N含有量が高いSUS304Nが使用される場合もあるが、この鋼も冷間加工後の非磁性維持に関しては不十分である。
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2 ・・・(1)
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2+0.6Mo+2.3(V+Nb+Ti) ・・・(3)
ここで、Mo、V、Nb、Ti、Bの1種以上を含有する場合は(3)式、それ以外は(1)式を適用する。これらの式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量の値が代入される。
オーステナイト結晶粒径dは、板厚方向に垂直な断面(すなわち板面を研磨した面、以下「ND面」という)に観察されるオーステナイト結晶粒の円相当径である。オーステナイト平均結晶粒径dMは、ND面に観察される個々のオーステナイト結晶粒の円相当径を平均したものである。
上記の本発明に係る鋼板は、加工を付与する前の鋼板、すなわち加工用鋼板を特定したものである。ここでいう加工は、冷間圧延、伸線加工、曲げ加工などの冷間加工である。その加工後には必要に応じて時効処理が施され、高強度化される。
る。
(A)あるオーステナイト結晶粒の結晶粒径をd(μm)で表し、オーステナイト平均結晶粒径をdM(μm)とするとき、dM -1/2(μm-1/2)が0.45以上であり、d-1/2(μm-1/2)が0.32以下である結晶粒の割合が面積率で20%以下である組織。
すなわち、非磁性を利用して機能する各種機器・装置に使用される部品用途に適用するためには、1kOe(79.58kA/m)の磁場中での透磁率が1.0100以下であることが望まれる。そのためには、下記(1)式または(3)式で定義されるNi当量の値を19.0以上にする必要がある。ここで、Mo、V、Nb、Ti、Bの1種以上を含有する鋼については場合は(3)式、それ以外は(1)式を適用する。これらの式の元素記号の箇所には質量%で表される当該元素の含有量の値が代入される。(3)式を適用する際、Mo、V、Nb、Ti、Bのうち、無添加の元素がある場合には、その元素記号の箇所には0が代入される。
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2 ・・・(1)
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2+0.6Mo+2.3(V+Nb+Ti) ・・・(3)
Ni当量値を上げるためにはNi、Mnの増量が有効であるが、これらの元素の含有量が多くなりすぎると鋼の加工硬化能が低下するので、Ni当量は19.0〜21.0の範囲とすることが望ましい。
図3に、本発明で規定する化学組成を満たす50%冷間圧延材に図2の(a)〜(d)の範囲内の焼鈍を施した場合のND面の金属組織写真を例示する。各写真の左下のスケールはいずれも15μmである。
C:0.12%以下
Cは、強力なオーステナイト相安定化元素であるとともに加工による強度の向上に有効な元素である。0.02%以上のC含有量を確保することがより効果的である。C含有量が多くなると耐食性低下等を招く要因となるので、C含有量は0.12%以下に制限され、0.09%以下とすることがより好ましい。
Siは、高強度化に有効な元素であり、0.30%以上のSi含有量を確保する。しかし、Si含有量が高くなると、冷間加工後の透磁率が急激に上昇し非磁性が保てなくなる。種々検討の結果、Si含有量は3.00%以下に制限される。
Mnは、Niと同様にオーステナイト安定化元素であり、冷間加工による透磁率の上昇を抑制する。またMnはNの固溶度を高める元素である。これらの性能を発揮させるために2.0%以上のMn含有量を確保する。多量のMn含有は低温靭性を劣化させる要因となるのでMn含有量は9.0%以下の範囲とする。
Crは、ステンレス鋼の基本成分であり、耐食性を得るために11.0%以上の含有が必要である。16.0%以上とすることが耐食性向上にはより効果的である。Cr含有量が多くなるとδフェライトの生成量が増大し、非磁性を維持するうえで障害となる。Cr含有量は20.0%以下に制限される。
Niは、オーステナイト相の安定化に必須の元素である。冷間加工後の非磁性を確保するには7.0%以上のNi含有が必要である。多量のNi含有は冷間加工による強度上昇効果を低下させる要因となるので、Ni含有量は15.0%以下に制限され、14.0%以下とすることがより好ましい。
Nは、高強度化およびオーステナイト相安定化に有効な元素である。0.02%以上のN含有量を確保することがより効果的である。ただし、N含有量が多くなると健全な鋳片が得られない場合がある。本発明ではN含有量を0.30%以下に制限する。
Moは、耐食性の向上や加工硬化能の増大といった有用な作用があるので、必要に応じて添加することができる。Moを添加する場合、0.2%以上の含有量とすることがより効果的である。ただし、多量に添加するとδフェライト生成量が増加し非磁性を維持する上で不利となる。Moを添加する場合、3.0%以下の含有量範囲とする。2.5%以下とすることがより好ましい。
V、Nb、Tiは、ともに加工硬化能を高める作用を有するので、必要に応じてこれらの1種以上を添加することができる。これらを添加する場合、Vは0.1%以上、Nbは0.1%以上、Tiは0.1%以上の含有量とすることがより効果的である。ただし、これらの元素の多量添加は、熱間加工性を劣化させるとともにδフェライト生成を招く。これらの元素の1種以上を添加する場合は、いずれも1.0%以下の範囲で行う必要がある。
Bは、熱間加工性を改善する効果があるので、0.010%以下の範囲で必要に応じて添加することができる。Bを添加する場合は0.001%以上の含有量とすることがより効果的である。
各仕上焼鈍材について、EBSDによる上述の方法でND面の結晶粒度分布をランダムに選択した10視野の測定により求め、オーステナイト結晶粒の平均結晶粒径dM、最大結晶粒径dMAX、およびd-1/2が0.32以下である結晶粒の占める面積率を求めた。板面(ND面)のビッカース硬さを測定した。圧延方向に平行なJIS13B号試験片を用いて、ひずみ速度1.67×10-3(s-1)での引張試験を行い、弾性限界応力σ0.01、0.2%耐力σ0.2、引張強さσB、伸びEL(%)を測定した。これらの測定結果を表2に示す。
Claims (7)
- 質量%で、C:0.12%以下、Si:0.30%〜3.00%、Mn:2.0%〜9.0%、Ni:7.0%〜15.0%、Cr:11.0%〜20.0%、N:0.30%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ下記(1)式で定義されるNi当量の値が19.0以上となる成分組成を有し、あるオーステナイト結晶粒の結晶粒径をd(μm)で表し、オーステナイト平均結晶粒径をdM(μm)とするとき、dM -1/2(μm-1/2)が0.45以上であり、d-1/2(μm-1/2)が0.32以下である結晶粒の割合が面積率で20%以下である高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板。
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2 ・・・(1) - 質量%で、C:0.12%以下、Si:0.30%〜3.00%、Mn:2.0%〜9.0%、Ni:7.0%〜15.0%、Cr:11.0%〜20.0%、N:0.30%以下を含有し、さらにMo:3.0%以下、V:1.0%以下、Nb:1.0%以下、Ti:1.0%以下、B:0.010%以下の1種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ下記(3)式で定義されるNi当量の値が19.0以上となる成分組成を有し、あるオーステナイト結晶粒の結晶粒径をd(μm)で表し、オーステナイト平均結晶粒径をdM(μm)とするとき、dM -1/2(μm-1/2)が0.45以上であり、d-1/2(μm-1/2)が0.32以下である結晶粒の割合が面積率で20%以下である高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板。
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2+0.6Mo+2.3(V+Nb+Ti) ・・・(3) - 質量%で、C:0.02%〜0.09%、Si:0.30%〜3.00%、Mn:2.0%〜9.0%、Ni:7.0%〜14.0%、Cr:16.0%〜20.0%、N:0.02%〜0.30%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ下記(1)式で定義されるNi当量の値が19.0以上となる成分組成を有し、あるオーステナイト結晶粒の結晶粒径をd(μm)で表し、オーステナイト平均結晶粒径をdM(μm)とするとき、dM -1/2(μm-1/2)が0.45以上であり、d-1/2(μm-1/2)が0.32以下である結晶粒の割合が面積率で20%以下である高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板。
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2 ・・・(1) - 質量%で、C:0.02%〜0.09%、Si:0.30%〜3.00%、Mn:2.0%〜9.0%、Ni:7.0%〜14.0%、Cr:16.0%〜20.0%、N:0.02%〜0.30%を含有し、さらにMo:3.0%以下、V:1.0%以下、Nb:1.0%以下、Ti:1.0%以下、B:0.010%以下の1種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ下記(3)式で定義されるNi当量の値が19.0以上となる成分組成を有し、あるオーステナイト結晶粒の結晶粒径をd(μm)で表し、オーステナイト平均結晶粒径をdM(μm)とするとき、dM -1/2(μm-1/2)が0.45以上であり、d-1/2(μm-1/2)が0.32以下である結晶粒の割合が面積率で20%以下である高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板。
Ni当量=Ni+0.6Mn+9.69(C+N)+0.18Cr−0.11Si2+0.6Mo+2.3(V+Nb+Ti) ・・・(3) - 圧延方向の弾性限界応力σ0.01が450N/mm2以上の焼鈍鋼板である請求項1〜4のいずれか1項に記載の高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板。
- 硬さが250HV以下である請求項5に記載の高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板。
- 圧延率40%以上の冷間圧延を施した材料に、焼鈍温度700〜1000℃、上記焼鈍温度での保持時間4sec以上の範囲内に設定した焼鈍条件で焼鈍を施すことにより下記(A)の組織に調整する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の高弾性限非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板の製造方法。
(A)あるオーステナイト結晶粒の結晶粒径をd(μm)で表し、オーステナイト平均結晶粒径をdM(μm)とするとき、dM -1/2(μm-1/2)が0.45以上であり、d-1/2(μm-1/2)が0.32以下である結晶粒の割合が面積率で20%以下である組織。
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