JPH0425344B2

JPH0425344B2 -

Info

Publication number: JPH0425344B2
Application number: JP12411884A
Authority: JP
Inventors: Miharu Takeuchi; Yoshinobu Motokura; Keisuke Ageo
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1992-04-30
Also published as: JPS613872A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は引抜加工性の優れた快削オーステナイ
ト系ステンレス鋼に関する。オーステナイト系ステンレス鋼は耐食性、耐熱
性等に優れているため構造用部材や機械部品とし
て広範な分野で使用されている。そして、ボルト、ナツト、ねじ、シヤフト、ピ
ン等の機械部品は引抜加工によつて所定の形状に
した後、多くは切削加工によつて製品に仕上げら
れており、一部用途において切削工程の生産性を
向上させるため、Ｓ，Se，Pbなどの快削元素を
含有させた快削オーステナイト系ステンレス鋼が
使用されている。しかし、代表的な快削オーステナイト系ステン
レス鋼であるSUS303のように0.20％程度ものＳ
を含有させた鋼においては、圧延方向に展延した
硫化物が冷間加工時に割れの起点となり易く、冷
間加工性を大幅に低下させるという問題を有して
いる。したがつて、従来冷間加工割れの発生を防止す
るため切削性を犠性にし、Ｓ量を0.05〜0.20％ま
で低下させた快削オーステナイト系ステンレス鋼
が使用されている。また、一方オーステナイト系ステンレス鋼は冷
間加工によつてマルテンサイトが生成し、加工硬
化し易い鋼である。この傾向はオーステナイト系ステンレス鋼でも
Ni、Cr量が少なく、オーステナイト安定度の低
いものほど大きく、加工硬化によつて冷間加工割
れが発生している。特に、引抜加工のように表面層の変形量が大き
い場合においては表面層のみが大きく加工硬化
し、内部との間で硬さに大きな差が生じ、かつ表
面層に大きな残留応力が存在することによつて、
引抜加工割れが発生し易い。このように、従来Ｓ快削オーステナイト系ステ
ンレス鋼はＳ量を減少させ被削性を犠性にすると
ともにオーステナイト系ステンレス鋼自体の有す
る加工硬化性によつて引抜加工割れが発生するな
ど快削性、引抜加工性ともに満足し得るものでな
かつた。本発明は従来鋼のかかる欠点を解消した、優れ
た引抜加工性を有する安価な快削オーステナイト
系ステンレス鋼を得ることを目的としたものであ
る。本発明者等はＳ含有オーステナイト系ステンレ
ス鋼の引抜加工割れに及ぼすＣ＋Ｎと、Ni＋2Cu
の影響、Ｃ＋Ｎと、Ni＋2Cuの相互関係、さらに
Cr，Ni，Mn，Ｃ，Ｎ，Cu等のバランスについ
て鋭意研究を重ねた結果、本発明鋼の開発に成功
したものである。すなわち、0.30Si−1.6Mn−18Cr−0.25S鋼に
おいてＣ＋Ｎを０〜0.15％、Ni＋2Cuを8.0〜12.0
％と変動させた供試鋼について調査し、引抜加工
割れに対して最適Ｃ＋Ｎ量とNi＋2Cu量を見出し
たものである。第１図より明らかなようにＣ＋Ｎ
量が減少するとともにNi＋2Cu量が増加するにつ
れて引抜加工割れ発生率が減少している。すなわ
ち、Ｃ＋Ｎ量が0.07％以下で、かつNi＋2Cu量が
9.50％以上においては引抜加工割れは発生してい
ないものである。これは、Ｃ＋Ｎ量の減少による加工硬化能の低
下と、Ni＋2Cu量の増加によるオーステナイト相
の安定化によつて、引抜加工によつてマルテンサ
イトが生成するのを制御し、引抜加工割れの発生
を防止したものである。そして第１図より引抜加工割れを防止するに必
要なNi＋Cuの最小含有量を見出すことによつて
安価に快削オーステナイト系ステンレス鋼を得る
ことができたものである。第２図は0.02C−0.30Si−1.6Mn−8.5Ni−18Cr
−0.30S−0.10N鋼において引抜加工割れに及ぼ
すCuの影響について調べたものであり、また、
第３図は0.02C−0.30Si−1.6Mn−8.5Ni−18Cr−
0.5Cu−0.01N鋼において引抜加工割れに及ぼす
Ｓの影響について調べたものである。第２，３図
より明らかなように上記組成とすることによつ
て、Cu量を0.25〜1.0％にすることによつて、ま
たＳ量を0.40％まで含有させた場合においても引
抜加工割れが発生しないことを見出したものであ
る。このように、本発明鋼はC0.05％以下、Si1.00
％以下、Mn2.0％以下、Ni8.0〜11.0％、Cr17.0〜
19.0％、S0.20〜0.40％、N0.04％以下、Cu0.25〜
1.00％を含有させ、かつＣ＋N0.07％以下、Ni＋
2Cu9.50％以上とし、さらに必要によつてMo0.1
〜0.6％含有させることによつて安価で、優れた
引抜加工性と快削性を有するオーステナイト系ス
テンレス鋼を得ることに成功したものである。以下に本発明鋼の成分限定理由について説明す
る。ＣはＮと同様に加工硬化性を高めることによつ
て引抜加工性を劣化させ、かつクロム炭化物を形
成して耐食性をも低下させる元素であり、本発明
においてはできるだけ低下させることが望ましく
上限を0.50％以下とした。 Siは製鋼時の脱酸に必要な元素であるが、必要
以上のSiの含有は固溶強化作用によつて引抜加工
性を害し、かつ熱間加工性についても低下させる
ので上限を1.00％以下とした。 MnはSiと同様に脱酸剤として用いられるほか、
オーステナイト相を安定化させる元素である。ま
たＳと結合してMnSを生成して被削性を改善す
る元素である。しかし多量に含有させると熱間加
工性を低下させるので上限を2.00％とした。 Niは耐食性を向上させ、かつマトリツクスの
硬さを下げると同時にオーステナイト相を安定化
し、オーステナイト→マルテンサイト変態を抑制
して加工硬化性を低下させ、引抜加工割れを防止
するに重要な元素であり、8.0％以上含有させる
必要がある。しかしNiは高価な元素であるので、
その含有量を必要最小限にとどめるべきであり上
限を11.0％とした。 Crは耐食性を改善するうえで最も重要な元素
であり、少なくとも17.0％以上含有させる必要が
ある。しかしながら、その含有量が増加すると、
高温域でのフエライト−オーステナイトバランス
がくずれ熱間加工が大幅に低下し、かつ引抜加工
性をも低下させるので上限を19.0％とした。Ｓはオーステナイト系ステンレス鋼において切
削性向上元素として極めて有効であり、含有量が
多いほど切削性は向上するもので0.20％以上含有
させる必要がある。しかし、Ｓは耐食性を劣化さ
せるとともに熱間加工性、冷間加工性をも低下さ
せる元素であるので上限を0.40％とした。ＮはＣと同様に加工硬化性を高めることによつ
て引抜加工性を低下させる元素であり、本発明に
おいてはできるだけ低下させることが望ましく上
限を0.04％とした。 CuはNiとの相乗効果によつて加工硬化性を低
下し、かつ第４図より明らかなように引抜加工に
おいて表面層と中心部との硬さの差を小さくし、
引抜加工割れを防止し、さらに被削性を向上させ
るとともに耐食性をも向上させる本発明において
は最も重要な元素であり、少なくとも0.25％以上
含有させる必要があり下限を0.25％とした。しか
し多量に含有させると赤熱脆性により熱間加工性
を著しく害するので上限を1.00％とした。 Moは耐食性を高める元素であり0.10％以上含
有させる必要がある。しかしMoは高価な元素で
あるので上限を0.60％とした。Ｃ＋Ｎについては、Ｃ，Ｎともに前述のように
加工硬化性を高めることによつて引抜加工性を劣
化させる元素であり、Ｃ＋Ｎの和が0.07％を越え
ると引抜加工割れが発生し易く極力低下させるこ
とが望ましく上限を0.07％とした。 Ni＋2Cuについては、NiとCuの相乗効果によ
り加工硬化性を低下させ、引抜加工割れを防止す
る本発明においては重要な元素であり、Ni＋2Cu
の和が9.5％以下では引抜加工割れが発生し易い
ので下限を9.5％とした。つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ
て実施例でもつて明らかにする。第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの
である。

【表】第１表においてＡ〜Ｅ鋼は従来鋼でSUS303，
Ｆ鋼は比較鋼、Ｇ〜Ｑ鋼は本発明鋼である。第２表は第１表の供試鋼を1050℃で30分間加熱
した後、Ｗ，Ｑという固溶体化処理を施した後、
引抜加工割れ発生率、被削性および耐食性につい
て示したものである。引抜加工割れ発生率については、５％硫酸で酸
洗後、さらに硝弗酸で酸洗した10mmφの供試材を
8.5mm６角形状（減面率20.3％）に引抜いた場合
の割れ発生率を示したものであり、潤滑剤として
は引抜用潤滑油を用いた。被削性については40mmφ×10mmの素材を５個用
意し、切削工具として5φSKH9ストレート・ドリ
ルを用い、回転数1140rpm、推力30Kg（重錘自由
落下法）によつてドリル穿孔時間を測定し、従来
鋼であるＡ鋼を100とした指数で示した。耐食性については沸騰状態の５％硫酸液中に
6Hr浸漬した場合の腐食減量を示したものであ
る。

【表】第２表より知られるように、従来鋼であるＡ，
Ｂ鋼はＣ＋Ｎ量が0.12，0.09％と高いことによつ
て引抜加工割れ発生率は56，17％と高いものであ
り、かつＡ鋼はＳ量が0.15％と少ないことによつ
て被削性についても低いものである。また、Ｃ鋼
についてはCu量が0.05％と低いことによつて引抜
加工割れ発生率は35％と高いものであり、Ｄ，
Ｅ，Ｆ鋼についてはNi＋2Cu量が低いことによつ
て引抜加工割れ発生が12〜50％と高いものであつ
た。これらに対して本発明鋼であるＧ〜Ｑ鋼は、Ｃ
＋N0.07％以下、Ni＋2Cu9.5％以上とし、加工硬
化性を低下させたことによつて、引抜加工によつ
て割れの発生がないものであり、かつ本発明鋼に
おいてはＳ量を0.20〜0.40％に高めたものである
が、Ｓに起因する引抜加工割れも発生しなかつ
た。また被削性についてはＳ量を0.20〜0.40％と
高めたことによつて従来鋼であるＡ鋼に比べて、
1.3〜1.6倍の切削性を有するものであり、さらに
耐食性についても0.20〜0.40％と多くのＳを含有
させたものであるがその腐食減量は320〜587ｇ／
m²・ｈと従来鋼であるＡ鋼とほぼ同等であつた。このように、本発明鋼は従来鋼と同等の耐食性
有するとともに優れた引抜加工性と被削性を有す
るオーステナイト系ステンレス鋼である。上述のように、本発明鋼は引抜加工割れの発生
を防止するためＣ，Ｎなどの加工硬化性を高める
元素の含有量を極力低下させるとともにNi，Cu
などの加工硬化性を低下させる合金を必要最小量
含有させ安価に引抜加工性を向上させ、かつＳに
起因する割れを防止したこによつて必要量のＳを
添加することができ被削性についても優れたもの
で高い実用性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は引抜加工割れに及ぼすＣ＋ＮとNi＋
2Cuの影響を示した図で、第２図は引抜加工割れ
発生率とCuとの関係を示した線図で、第３図は
引抜加工割れとＳとの関係を示した線図であり、
第４図は引抜き加工後の硬さに及ぼすNi，Cuの
影響を示した線図である。なお、第１〜４図はい
ずれも10mmφの供試材を8.5mm６角形状（減面率
20.3％）に引抜いた場合のものである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比にしてC0.05％以下、Si1.00％以下、
Mn2.00％以下、Ni8.0〜11.0％、Cr17.0〜19.0％、
S0.20〜0.40％、N0.04％以下、Cu0.25〜1.00％を
含有し、かつＣ＋N0.07％以下、Ni＋2Cu9.50％
以上であり、残部Feならびに不純物元素からな
ることを特徴とする引抜加工性の優れた快削オー
ステナイト系ステンレス鋼。２重量比にしてC0.05％以下、Si1.00％以下、
Mn2.00％以下、Ni8.0〜11.0％、Cr17.0〜19.0％、
S0.20〜0.40％、N0.04％以下、Cu0.25〜1.00％を
含有し、さらにMo0.1〜0.6％を含有させ、かつ
Ｃ＋N0.07％以下、Ni＋2Cu9.50％以上であり、
残部Feならびに不純物元素からなることを特徴
とする引抜加工性の優れた快削オーステナイト系
ステンレス鋼。