JPH02115347A - フェライト系析出硬化型ステンレス鋼 - Google Patents

フェライト系析出硬化型ステンレス鋼

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JPH02115347A
JPH02115347A JP26551788A JP26551788A JPH02115347A JP H02115347 A JPH02115347 A JP H02115347A JP 26551788 A JP26551788 A JP 26551788A JP 26551788 A JP26551788 A JP 26551788A JP H02115347 A JPH02115347 A JP H02115347A
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JP
Japan
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steel
stainless steel
precipitation hardening
aging treatment
ferritic
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JP26551788A
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Takeshi Utsunomiya
武志 宇都宮
Teruo Tanaka
照夫 田中
Toshihiko Takemoto
敏彦 武本
Teruyoshi Iida
飯田 輝義
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は素材尼しての打抜き性、加工性を必要とし、さ
らに使用時には強度、バネ性あるいは耐傷7き性・耐食
性を必要とする分野1例えば打抜きバネ、成形加工バネ
、時計用ケース材などに好M なフェライト系析出硬化
型ステンレ・ス鋼に関する。また、本発明鋼はフェライ
ト組織であるため強度と耐応力腐食割れ性を必要とする
分野にも好適である。
(従来技術とその問題点) 従来耐食性と高強度を必要とするばね材料やスチールベ
ルトなどの構造材料に使用されている高強度ステンレス
鋼としては次のようなものが代表的である。
(a) 5US301鋼に代表される加工硬化型ステン
レス鋼 (b) 17−4PH117−7PH鋼に代表される析
出硬化型ステンレス鋼 これらの材料を、ばね部材や構造部材に加工する際打抜
き、切断、成形など種々の加工を施すので、材料として
は加工時に硬さが低く、加工後高くなるものが望まれて
いる。特に近年は用途の拡大に伴い加工の厳しい用途に
使用されるに至り、益々加工性の優れた材料の要求が高
くなっている。
しかし上記鋼のうち、(a)の鋼は焼鈍状態でのオース
テナイトを冷間加工により硬質のマルテンサイトに変化
させて、高強度を得るものであるので、高強度を得るた
めには強度の冷間加工を施して多量のマルテンサイトを
生成しなければならない、しかし強度の冷間加工を施す
と加工性が著しく低下し、複雑な加工が困難となる。
これに対して(b)の鋼はAl、Cuなどの析出硬化元
素を添加して、加工後時効処理により炭化物や金属間化
合物を析出させて高強度を得るものであるので、加工時
の加工性は前記(a)の鋼より優れている。この(b)
の鋼のうち高強度のものとして使用されているものは、
マルテンサイト系(例えば1717−4PH、セミオー
ステナイト系(例えば17−7PH鋼)などがあるが、
マルテンサイト系の材料は延性が小さいため、強度の加
工を加えたり、複雑な形状に成形したりするのが困難で
ある。一方セミオーステナイト系の材料は加工硬化と析
出硬化を利用したもので冷間加工によって生じたマルテ
ンサイト中に金属間化合物を析出させたものである。し
たがって高強度を得るためには(a)の加工硬化型の材
料と同様強度の冷間加工を必要とし、素材の延性が著し
く低下してしまう。
本発明者らは析出硬化型ステンレス鋼において、マルテ
ンサイト系と同程度の強度を有し、しかも延性に優れた
鋼を開発すべく種々検討した結果、母相をフェライトと
マルテンサイトの2相組織にすれば、マルテンサイト系
と同程度の強度を維持しつつ、加工性を向上させること
ができることを見出し、特開昭63−57745で「加
工性に優れた高強度ステンレス鋼」として開示した。該
鋼は組成を重量%で、C: 0.08%以下、 Si 
: 0.5〜5.0%、P4n:1.0%以下、Ni 
: 4.0〜9.0%、Cr : 12.0〜20.0
%、N : 0.03%以下を含有し、さらにTi :
 0.1〜2.0%。
Zr : 0.1〜2.0%、Nb : 0.1〜2.
0%、Ta : 0.1〜2.0%、Al : 0.1
〜2.0%、Cu : 0.2〜3.0%、Mo:0.
2〜3.0%のうちの1種または2種以上を含有し、残
部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有する合
金にして、母相を溶体化処理状態でマルテンサイト中に
フェライトを20〜80%含むフェライト−マルテンサ
イトの2相組織にしたことを特徴としている。すなわち
、フェライト相で加工性を。
マルテンサイト相とマルテンサイト中に析出する金属間
化合物により強度をもたせたものである。
ところが該鋼はフェライト相だけでなく硬質で延性に乏
しいマルテンサイト相を含有しているため時効前の軟質
化を図ったとしても硬さHv 2CO〜300程度で、
伸びも高々15%程度であり、深絞り加工などの強加工
を必要とする用途や時計用ケース材など厚物を加工する
用途には適用できなかった。
そこで、成形加工時の軟質化と使用時の高強度化を兼備
する鋼としてフェライト系析出硬化鋼が挙げられ、特公
昭56−41694にはFe、河0(λ相)とFe3M
oz(μ相)の金属間化合物をフェライト地中に祈出、
硬化させた鋼が開示されている。また特公昭58−14
870にはNi、 Al、Tiの金属間化合物の析出硬
化を利用したフェライト系析出硬化型軟磁性ステンレス
鋼が開示されている。しかしながらこれらの鋼は高価な
MOやNiを多量に含有しているため汎用性に乏しいも
のであった。
(問題解決に関する知見) 高価なN1や訃を多量に含有せずに、焼鈍状態で良好な
加工性を有し、かつ時効処理により高強度を得ることが
できる耐食性のあるフェライト系析出硬化型ステンレス
鋼を開発することを課題とし。
課題解決に関し、Fe −CrdJをベースとして、S
iに加えて、Ti、 Zr、 Al. Nb、 V、T
aなどの析出硬化化元素を1種または2種以上を含有さ
せることにより、溶体化処理状態で実質的にフェライト
組織を呈して良好な加工性を有し、時効処理により優れ
た時効硬化能を有することを知見した。
(発明の構成) 上記目的は1重量%で C≦0.08%。
Si : 1.4〜5.0%、 Mn≦1.0%。
S≦0.010%、 Cr−: 12.0〜30.0%。
N≦0.03%を含有し、 さらにTi : 0.2〜3.0%、Zr : 0.2
〜3.0%、Al二0.2〜3.0% 、 Nb : 
0.2〜3.0%、  V : 0.2〜3.0%、T
a:0.2〜3.0%のうちの1種または2種以上を含
有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を
有し、溶体化処理状態で実質的にフェライト組織を呈し
、時効処理により高強度を得ることができることを特徴
とするフェライト系析出硬化型ステンレス鋼によって達
成される。この鋼はさらに0.2〜3.0%のCuを含
んでもよい。
次に本発明において鋼組成を限定した理由を説明する。
C:Cは固溶強化により時効処理前の素材を硬化させ、
冷間加工性を低下させる。またCは炭化物を形成し耐食
性を劣化させるため上限を0.08%とした。
Si : SiはTi、 Zr、 AIなどの析出硬化
元素とともに本発明鋼の特徴である析出硬化を得るに必
須の元素であり、1.4%以下ではその効果はない。
またSiを多量に含有すると焼鈍材の強度が高くなり、
軟質化を図ることができなくなるためSiの上限を5.
0%とした。
Mn : MnはNiと同様、オーステナイト形成元素
であり時効硬化能を低下させる。またMnは耐食性を低
下させるため上限を1.0%とした。
SOSは本発明鋼の特徴である成形加工性を劣化させる
。また、耐食性をも劣化させるため上限を0.010%
とした。
Ni : NiもMnと同様代表的なオーステナイト形
成元素であり、時効硬化能を低下させる。ただし、Ni
はMnとは異なり靭性改善の効果があるとともに耐食性
を低下させることはない、このためNiの上限は1.5
%とした。
Cr : Crは木調の耐食性を維持するのに必須の元
素であり、そのためには12.0%以上の添加が必要で
ある。ただし、30.0%を超えて含有すると靭性が低
下し、製造が困難となる。このためCrは12.0〜3
0.0%とした。
NUNはCと同様固溶強化の作用があり素材硬さを上昇
させるとともに析出硬化元素のTi、 Nb、Alなど
との親和力が大きいので、析出硬化元素の添加効果を減
少させる。またN含有量が高いと析出硬化元素にT1を
使用した場合TiNの大きな介在物を多量に形成し、靭
性を低下させる。これらのことがらNは少ない方が好ま
しく、0.03%以下とした。
Ti、 Zr、 Nb、 V、 TaおよびAlこれら
の元素はSiとともに析出硬化を起こさせるのに必須の
元素で、少なくとも1種以上添加する必要がある。しか
るにこれらの元素はC,N、Oなどとの親和力が大きく
、0.2%以上添加しないと析出硬化が不十分である。
一方3.0%を越えて添加すると強度が著しく大きくな
りすぎ、靭性が低下する。このため上記各元素はそれぞ
れ0.2〜3.0%とした。
Cu:亜硫酸ガス系腐食環境下における耐食性を著しく
向上させる。このためCuは用途に応じて添加するので
あるが、その添加効果を得るには0.2%以上必要とす
る。しかし3.0%を越えて添加してもその添加量の割
には効果が小さく、しかも鋼板あるいは鋼帯製造時の熱
間加工性を害する。このためCu上限は3.0%とした
(発明の具体的記載) 次に本発明を実施例により具体的に説明する。
第1表に示すような化学組成の合金鋼を高周波溶解炉で
溶製し、熱間圧延後、焼鈍、冷間圧延をくり返し厚さ1
mmの板にした。これらの材料を1050℃、均熱2分
の焼鈍を行った後、時効処理を施した。
試験は時効処理前後の試料について硬さ測定ならびにJ
IS 13B号試験片による引張試験を行った。
第1表においてN01〜11の鋼は本発明鋼であり、組
織がフェライト単相Mi織になっている。魔12〜14
は比較鋼で組織的にはフェライト単相組織であるが、一
部の成分が本発明の請求範囲をはずれるものである。N
α15は先願鋼のフェライト+マルテンテンサイトの2
相系析出硬化型ステンレス鋼である。さらにNα16お
よびNα17は従来鋼で、Nα16が5US301、N
α17が5US631(17−7PH)である。
第2表に、焼鈍後(時効処理前)の硬さ、引張強さおよ
び伸びと時効処理後の硬さ、引張強さの開定結果を示す
。ただし、Nn16とNα17については時効処理前の
40%冷間圧延材および冷間圧延材に時効処理を施した
後での結果を示す。時効処理はNa 1〜11の本発明
鋼およびNα12〜14の比較鋼では575℃Xlhで
行い、Na 15 + 16および17の従来鋼ではそ
れぞれ525℃Xlh、400℃Xlhおよび475℃
×1hで行った。いずれも、はぼ最高硬さの得られる条
件で時効処理を施した。
第1図は第2表で示した時効処理前の伸びと時効処理後
の引張強さの関係をプロットした図である。図から明ら
かなように、本発明鋼は比較鋼ならびに従来鋼と比べて
時効処理前の良好な伸びと時効処理後の高強度の兼備と
いう優れた特徴を有していることがわかる。
(発明の効果) 本発明鋼は、焼鈍状態で良好な加工性を有し、かつ時効
処理により高強度を得ることができるものでその工業的
価値は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例で第2表に示した時効処理前の伸びと時
効処理後の引張強さの関係を示した図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重量%で C≦0.08%、 Si:1.4〜5.0%。 Mn≦1.0%。 S≦0.010%、 Cr:12.0〜30.0%、 Ni≦1.5%、 N≦0.03%を含有し、 さらにTi:0.2〜3.0%、Zr:0.2〜3.0
    %、Al:0.2〜3.0%、Nb:0.2〜3.0%
    、V:0.2〜3.0%、Ta:0.2〜3.0%のう
    ちの1種または2種以上を含有し、残部がFeおよび不
    可避的不純物からなる組成を有し、溶体化処理状態で実
    質的にフェライト組織を呈し、時効処理により高強度を
    得ることができることを特徴とするフェライト系析出硬
    化型ステンレス鋼。 2、重量%で C≦0.08%、 Si:1.4〜5.0%、 Mn≦1.0%、 S≦0.010%。 Cr:12.0〜30.0%。 Ni≦1.5%、 Cu≦0.2〜3.0%。 N≦0.03%を含有し、 さらにTi:0.2〜3.0%、Zr:0.2〜3.0
    %、Al:0.2〜3.0%、Nb:0.2〜3.0%
    、V:0.2〜3.0%、Ta:0.2〜3.0%のう
    ちの1種または2種以上を含有し、残部がFeならびに
    不可避的不純物からなる組成を有し、溶体化処理状態で
    実質的にフェライト組織を呈し、時効処理により高強度
    を得ることができることを特徴とするフェライト系析出
    硬化型ステンレス鋼。
JP26551788A 1988-10-21 1988-10-21 フェライト系析出硬化型ステンレス鋼 Pending JPH02115347A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007314837A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Nisshin Steel Co Ltd 時効硬化型フェライト系ステンレス鋼板およびそれを用いた時効処理鋼材

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007314837A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Nisshin Steel Co Ltd 時効硬化型フェライト系ステンレス鋼板およびそれを用いた時効処理鋼材

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