JPH05295486A

JPH05295486A - 高強度・非磁性ステンレス鋼線材

Info

Publication number: JPH05295486A
Application number: JP9666492A
Authority: JP
Inventors: Mizuo Sakakibara; 瑞夫榊原; Kazuhisa Takeuchi; 和久竹内; Takashi Matsui; 孝至松井; Toshihiko Kawamura; 敏彦河村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1993-11-09
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2618151B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、熱間加工性課題と冷間加工性及び
強度の冷間加工後の延性課題を解決し、高強度・非磁性
ステンレス鋼線材を安価に供給できる技術を提供するも
のである。【構成】本発明は上記課題の解決に当たり、熱間加工
性と冷間加工性及び冷間加工後の強度と延性に及ぼす材
料構成成分の影響を綿密に調査し、熱間加工性と冷間加
工性が良く冷間加工後も高強度、高延性をもつ材料を知
見したことによる。特に、Ｎｂを添加することによりＣ
ｒ及びＭｎを増加することなく鋳造時の気泡発生を防止
し、鋼中に多量のＮを添加できることを知見したことに
よる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高強度・非磁性でか
つ耐銹性と冷間加工性を必要とする用途に利用される高
Ｍｎステンレス鋼線材に関するもので、電子機器用シャ
フト材、自転車スポーク用線材、建築・建材用釘等に利
用される。

【０００２】

【従来の技術】電子機器用シャフト材は表面疵及び磁性
を嫌うことから高強度・非磁性及び耐銹性に優れている
ことが要求される。自転車スポーク材は軽量化、腐食防
止、塵付着の低減化、頭部加工の観点から高強度・非磁
性で、かつ、耐銹性及び冷間加工性に優れていることが
要求される。また、建築・建材用釘材は美観、耐銹性の
観点から鉄釘からステンレス釘へ転換されつつあり、Ｓ
ＵＳ３０４相当の耐銹性を持つ高強度材が要求されてい
る。これ等のために、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０５，Ｓ
ＵＳＸＭ７、高Ｎ含有の１８Ｃｒ−８Ｎｉ系や１８Ｃｒ
−１０Ｍｎ−５Ｎｉ系のステンレス鋼等が冷間加工によ
り加工強化され一部に供用されている。

【０００３】しかし、必ずしも満足できる状況にはな
く、さらに線材製造性のための熱間加工性や冷間加工性
に優れた安価な高強度・非磁性ステンレス鋼線材の供給
が要求されている現状にある。

【０００４】冷間加工後高強度を有するためには高Ｃ化
及び高Ｎ化が有効であることが知られている。しかし、
Ｃの増加は炭化物を析出させ易く、炭化物起因による冷
間加工性劣化の課題がある。また、ＮについてはＣｒや
Ｍｎの増加により固溶量を増加させることにより、Ｎの
添加量の増加が図られる現状にあるが、ＣｒやＭｎの増
加は熱間加工性を害すると同時に強度の冷間加工後の延
性を低下させる課題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱間と冷間
における加工性課題と冷間加工後の強度及び延性課題を
解決し、高強度・非磁性ステンレス鋼線材を安価に供給
できる技術を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は熱間加工性と冷
間加工性及び冷間加工後の強度と延性に及ぼす材料構成
成分の影響を綿密に調査し、熱間加工性と冷間加工性が
良く冷間加工後も高強度、高延性をもつ材料を知見した
ことによる。特に、Ｎｂを添加することにより加工性を
害するＣｒ及びＭｎを増加することなく、鋳造時の気泡
発生を伴わずに鋼中に多量のＮを添加できることを知見
したことによる。

【０００７】すなわち、本発明は重量％で、Ｃ：０．０
７〜０．１２％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：
４．５〜１２．０％、Ｎｉ：２．５〜６．０％、Ｃｒ：
１６．０〜１９．５％、Ｃｕ：＜３．０％、Ｎｂ：０．
０５〜０．１５％、Ｎ：０．２０〜０．４０％、Ａｌ：
＜０．１％を含有し、かつ、１式で規定されるαの値が
０％以下を満足する熱間加工性と冷間加工性及び強加工
度の冷間加工後にも高延性を有する高強度・非磁性ステ
ンレス鋼線材である。

【０００８】 α＝ 1.6×Ｃｒ＋0.77Ｓｉ＋0.0128×〔Ｍｎ〕² −0.11Ｍｎ−Ｎｉ−24.5Ｃ−18.4Ｎ−20.6 ……………１式以下に本発明の範囲を上記に限定した理由を述べる。Ｃ
は伸線加工後の強度を確保するために、０．０７％以上
添加する。過剰の添加は固溶化処理後の冷却過程におい
て炭化物を析出し、６０％を超える冷間加工後の延性を
著しく低下させる。このため、上限を０．１２％に限定
した。

【０００９】Ｓｉは脱酸のために添加する。０．０５％
未満ではその効果がないため、下限を０．０５％にし
た。また、過剰の添加は熱間加工性を劣化させるため、
上限を１．０％に限定した。

【００１０】Ｍｎは冷間加工後の非磁性及び高強度を確
保するために４．５％以上添加する。過剰の添加は通常
の常識に反しフェライトを生成し易くなることと、熱間
加工性、耐銹性及び６０％以上の冷間加工後の延性を劣
化させるため、上限を１２．０％に限定した。

【００１１】Ｎｉは冷間加工後の非磁性及び延性を確保
するために２．５％以上添加する。過剰の添加は冷間加
工後の強度を低くするため、上限を６．０％に限定し
た。

【００１２】Ｃｒは耐銹性のために１６．０％以上添加
する。過剰の添加は熱間加工性を劣化させると同時に固
溶化処理後の冷却過程において炭化物を析出させて６０
％以上の冷間加工後の延性を劣化させるため、上限を１
９．５％以下に限定した。

【００１３】本発明に対するＣｕの効果は少ないため添
加しても構わないが、過剰の添加は熱間加工性を低下さ
せると同時に冷間加工後の強度を低くするため上限を
３．０％に限定した。

【００１４】Ｎｂは図１に示すように多量のＮを含有す
る鋼において鋳造時のＮ起因の気泡発生を抑制する。図
中のＡ−Ｂ線の上部領域では気泡が発生し、下部領域で
は気泡の発生は無い。このため、本発明では気泡発生抑
制のためにＮｂは０．０５％以上添加する。過剰の添加
はＮｂ系の炭窒化物を析出するようになり、熱間加工性
を劣化させるため、上限を０．１５％に限定した。

【００１５】Ｎは冷間加工後の非磁性と高強度を得るた
めに０．２０％以上添加する。過剰の添加は熱間加工性
と６０％以上の冷間加工後の延性を劣化させるため、上
限を０．４０％に限定した。

【００１６】Ａｌは脱酸のために添加するが、過剰の添
加は介在物の増加と熱間加工性を劣化させるため、上限
を０．１％以下に限定した。

【００１７】αの値は冷間加工後の磁性と構成成分の関
係を調査し得た関係式で、特にＭｎの効果に特徴があ
る。すなわち、Ｍｎは８．６％で最もオーステナイトを
安定にするがその上下の量ではむしろオーステナイトを
不安定にする。αの値が０％以上では６０％以上の冷間
加工を施すと磁性が認められるようになる。このため上
限値を０％以下に限定した。

【００１８】

【実施例】表１に本発明例と比較例の化学成分を、表２
に本発明例と比較例の熱間加工性、冷間加工性、伸線加
工後の強度及び延性、耐銹性及び磁性を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】いずれの供試材もステンレス鋼の通常の精
錬工程（電気炉または転炉溶解後真空或いはアルゴン／
酸素脱酸処理による精錬）で溶解・精錬後連続鋳造によ
り製造したビレットを分塊工程を経ずに、均熱処理後ま
たはそのまま線材圧延した。また、各特性の評価は下記
の方法で行った。

【００２４】（１）熱間加工性１２５０℃の加熱後冷却過程において高速引張試験を実
施した。熱間加工性の評価は冷却過程の１０００℃にお
ける引張破断部の絞り値（％）で評価した。絞り値は高
い値ほど熱間加工性が良好で６０％以上であれば割れ等
の欠陥を発生することなく線材圧延が可能で本発明は６
０％以上を目標とした。（２）気泡鋳片の横断面観察により気泡の発生有無を評価した。本
発明は鋳片中に気泡発生がないことを目標とした。（３）冷間加工性５．５mm線径の線材を２mm線径まで伸線加工（８６．８
％の冷間加工）し、伸線破断の有無により冷間加工性を
評価した。本発明は破断なく伸線可能であることを目標
とした。

【００２５】（４）伸線加工後の強度及び延性５．５mm線径の線材を３mm線径まで伸線加工（７０．２
％冷間加工）後引張試験片を採取し、引張破断させた。
その時の引張強度と破断絞り値で評価した。本発明は強
度１７００Ｎ／mm²以上で、かつ、絞り値５０％以上を
目標とした。（５）磁性５．５mm線径の線材を３mm線径まで伸線加工（７０．２
％冷間加工）後透磁率を測定し評価した。本発明は透磁
率１．０５％以下を目標とした。

【００２６】本発明例No．１，２と比較例No．１８，１
９はＣの影響を調査したものである。Ｃが本発明範囲未
満のNo．１８は冷間加工後の強度、延性が本発明に比較
し劣っている。また、Ｃが本発明例の範囲を超えるNo．
１９は冷間加工性が悪く７０．２％の伸線加工ができ
ず、伸線加工時に破断した。上記から本発明の優位性が
明らかである。

【００２７】本発明例No．３，４と比較例No．２０，２
１はＳｉの影響を調査したものである。Ｓｉが本発明範
囲未満のNo．２０は冷間加工後の延性が本発明に比較し
劣っている。また、Ｓｉが本発明の範囲を超えるNo．２
１は冷間加工性が悪く７０．２％の伸線加工ができず、
伸線加工時に破断した。また、熱間加工性も劣っており
本発明の優位性が明らかである。

【００２８】本発明例No．５，６と比較例No．２２，２
３はＭｎの影響を調査したものである。Ｍｎが本発明範
囲未満のNo．２２は冷間加工後の強度が本発明に比較し
劣っている。また、Ｍｎが本発明の範囲を超えるNo．２
３は熱間加工性、冷間加工後の延性及び伸線性に劣って
おり本発明の優位性が明らかである。

【００２９】本発明例No．７，８と比較例No．２４，２
５はＮｉの影響を調査したものである。Ｎｉが本発明範
囲未満のNo．２４は熱間加工性、冷間加工後の延性、伸
線加工性及び透磁率が本発明に比較し劣っている。ま
た、Ｎｉが本発明の範囲を超えるNo．２５は冷間加工後
の強度及び延性が劣っており本発明の優位性が明らかで
ある。

【００３０】本発明例No．９，１０と比較例No．２６，
２７はＣｒの影響を調査したものである。Ｃｒが本発明
範囲未満のNo．２６は冷間加工後の強度及び延性が本発
明に比較し劣っている。また、Ｃｒが本発明の範囲を超
えるNo．２７は熱間加工性と冷間加工後の延性が劣って
おり本発明の優位性が明らかである。

【００３１】本発明例No．１１と比較例No．２８はＣｕ
の影響を調査したものである。Ｃｕが本発明の範囲を超
えるNo．２８は熱間加工性、冷間加工後の強度及び冷間
加工性が劣っている。また、No．２８はα値が０％以上
であり透磁率も劣っており本発明の優位性が明らかであ
る。

【００３２】本発明例No．１２，１３と比較例No．２
９，３０，３１はＮｂの影響を調査したものである。Ｎ
ｂが本発明範囲未満のNo．２９，３０は鋳片中に気泡が
発生し、加えて熱間加工性、冷間加工後の延性及び冷間
加工性が本発明に比較し劣っている。また、α値が０以
上であり透磁率も本発明に劣っている。Ｎｂが本発明の
範囲を超えるNo．３１は熱間加工性と冷間加工後の延性
が劣っており本発明の優位性が明らかである。

【００３３】本発明例No．１４，１５と比較例No．３
２，３３はＮの影響を調査したものである。Ｎが本発明
範囲未満のNo．３２は冷間加工後の強度が本発明に比較
し劣っている。また、Ｎが本発明の範囲を超えるNo．３
３は熱間加工性と冷間加工後の延性が劣っており本発明
の優位性が明らかである。

【００３４】本発明例No．１６，１７と比較例No．３
４，３５は本発明全元素の下限及び上限の影響を調査し
たものである。全ての元素が本発明の下限未満のNo．３
４は伸線後の強度が本発明に比較し劣っている。全ての
元素が本発明の上限を超えるNo．３５は熱間加工性、伸
線性が劣っている。また、７０．２％の伸線加工ができ
ず破断しており本発明の優位性が明らかである。

【００３５】比較例No．３６はα値のみが本発明の上限
を超えるもので、熱間加工性、冷間加工後の延性及び冷
間加工性が劣っており本発明の優位性が明らかである。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、熱間加工性課題と冷間
加工性及び強度の冷間加工後の延性課題を解決し、高強
度・非磁性ステンレス鋼線材を安価に供給することが可
能で産業上有効な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＮｂとＮ関係より鋳造時に発生する気泡の発生
の有無を示した図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河村敏彦光市大字島田3434番地新日本製鐵株式会社光製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．０７〜０．１２％Ｓｉ：０．０５〜１．０％Ｍｎ：４．５〜１２．０％Ｎｉ：２．５〜６．０％Ｃｒ：１６．０〜１９．５％Ｃｕ：＜３．０％Ｎｂ：０．０５〜０．１５％Ｎ：０．２０〜０．４０％Ａｌ：＜０．１％を有し、かつ、１式で規定される、αの値が０％以下を
満足することを特徴とする高強度・非磁性ステンレス鋼
線材。 α＝ 1.6×Ｃｒ＋0.77Ｓｉ＋0.0128×〔Ｍｎ〕² −0.11Ｍｎ−Ｎｉ−24.5Ｃ−18.4Ｎ−20.6 ……………１式