JPH09143632A - 析出硬化型ステンレス鋼 - Google Patents

析出硬化型ステンレス鋼

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JPH09143632A
JPH09143632A JP30413695A JP30413695A JPH09143632A JP H09143632 A JPH09143632 A JP H09143632A JP 30413695 A JP30413695 A JP 30413695A JP 30413695 A JP30413695 A JP 30413695A JP H09143632 A JPH09143632 A JP H09143632A
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JP
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steel
precipitation hardening
stainless steel
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JP30413695A
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English (en)
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Tetsuya Shimizu
哲也 清水
Michio Okabe
道生 岡部
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塑性加工性に優れ、かつ、ピーク時効状態に
おける靭延性と過時効状態における強度を改善した析出
硬化型ステンレス鋼を提供する。 【解決手段】 合金元素の含有率が質量%で、C:0.
015%以下、N:0.025〜0.050%、Si:
1.0%以下、Mn:1.5%以下、P:0.040%
以下、S:0.030%以下、Cu:2.5〜4.5
%、Ni:3.0〜5.5%、Cr:13.0〜17.
0%、Mo:1.0%以下、Nb:0.15〜0.45
%であり、残余Feおよび不可避的不純物元素からな
り、かつ、[%Nb]×[%(C+N)−0.015]
≧0.0035なる関係を満足することを特徴とする。
前記に加えて、Ca%、B、Mg、REM、Ti、Vを
含有することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間加工性および
冷間加工性に優れ、かつ強度の高い析出硬化型ステンレ
ス鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】JIS SUS630鋼は、耐食性に優
れた高強度鋼として舶用シャフト材、各種ファスナー材
等としてひろく用いられている。この鋼は通常、固溶化
熱処理後、析出硬化処理を行って使用される。すなわ
ち、高強度を要する用途には、固溶化熱処理後480℃
附近の温度で析出硬化処理(H900処理)を施してピ
ーク時効状態とし、HRC40以上の高硬度として使用
する。これに対して靭性を要する用途には、例えば、6
00℃附近の高い温度で析出硬化処理(H1150処
理)を施して過時効状態で用いる。
【0003】ところで、この鋼は、固溶化熱処理後の硬
さがHRC35程度と高く、また、変形能も低いので切
削加工、冷間加工が困難であるという難点があった。こ
の問題を解決するため、C、Nの含有率を低減する方法
が提案されるに及び、固溶化熱処理後の硬さは低減され
加工性はかなり改善されるに至った。しかし、前記提案
の鋼のごとく、単にC、Nの含有率を低減するときは、
ピーク時効状態として高強度とすると著しく靭延性を低
下するうえ、H1150処理のように過時効状態とする
と強度が著しく低下してしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、塑
性加工性に優れ、かつ、ピーク時効状態における靭延性
と過時効状態における強度を改善した析出硬化型ステン
レス鋼を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の析出硬化型ステンレス鋼は、 (1)合金元素の含有率が質量%で、C :0.015
%以下、N :0.025〜0.050%、Si:1.
0%以下、Mn:1.5%以下、P :0.040%以
下、S :0.030%以下、Cu:2.5〜4.5
%、Ni:3.0〜5.5%、Cr:13.0〜17.
0%、Mo:1.0%以下、Nb:0.15〜0.45
%であり、残余Feおよび不可避的不純物元素からな
り、かつ、 [%Nb]×[%(C+N)−0.015]≧0.00
35 なる関係を満足することを特徴とする。 (2)前記(1)に加えて、質量%でCa:0.000
5〜0.0100%、B:0.0005〜0.0100
%、Mg:0.0005〜0.0100%およびRE
M:0.0005〜0.0100%のうち、いずれか一
種または二種以上を含有することを特徴とする。 (3)前記(1)に加えて、質量%でTi:0.01〜
0.30%およびV:0.01〜0.30%のうち、い
ずれか一種以上を含有することを特徴とする。 (4)前記(2)に加えて、質量%でTi0.01〜
0.30%およびV0.01〜0.30%のうち、いず
れか一種以上を含有することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の析出硬化型ステン
レス鋼における合金組成の限定理由について説明する。 C:0.015%以下 Cは、固溶化熱処理時の硬さ、変形能に大きく影響する
元素で、その含有率が低いほど硬さは低く、変形能は増
加する。本発明の鋼においては、C含有率は低いほど好
ましいが、製造コストを考慮して上限を0.015%と
する。好ましくは、C含有率は0.008%以下とす
る。
【0007】N:0.025〜0.050% Nは、鋼の固溶化熱処理時の硬さ、変形能に及ぼす影響
はCと同様の傾向を示すが、その影響の程度はCに比べ
て遥かに少ないので、ピーク時効時の靭延性および過時
効時の強度保持のために0.025%以上含有させる。
好ましくは0.030%以上とする。しかし、過剰にN
を含有すると固溶化熱処理状態の鋼の硬さを高め、ま
た、必要以上にγ相を安定として固溶化熱処理時に多量
の不安定γ相が残留するほか、過時効時に多量の逆変態
γ相を生じて強度の低下をきたすので、N含有率の上限
を0.050%とする。
【0008】Si:1.0%以下 Siは鋼の脱酸剤として添加する。しかし、含有量が過
大となると固溶化熱処理後の硬さが高くなるほか、δ−
フェライトの形成量が過大となり、鋼の熱間加工性を損
うので含有率の上限を1.0%とする。0.3%以下と
するのが好ましい。
【0009】Mn:1.5%以下 Mnは、鋼の脱酸剤として作用するほか、高価なNiの
代替元素としても有効なので添加する。しかし、Mn含
有率が過大となると鋼のMs 点を低下し、また、過時効
時の強度を低下するので含有率の上限を1.5%とす
る。 P:0.040%以下 Pは鋼の結晶粒界に偏析しやすく、熱間加工性を害す
る。また、冷間加工性をも害するので含有率の上限を
0.040%とする。
【0010】S:0.030%以下 Sは、耐食性を著しく損い、また冷間加工性をも害する
ので含有率を低くすることが必要である。許容限を0.
030%とするが、好ましくは含有率を0.010%以
下とする。 Cu:2.5〜4.5% Cuは、時効加熱時にε相を形成して鋼を硬化するため
に添加する。前記効果を発揮するために2.5%の含有
を必要とするが、過大に含有すれば、鋼の熱間加工性を
損うので、含有率の上限を4.5%とする。
【0011】Ni:3.0〜5.5% Niは、強力なオーステナイト形成元素で、δ−フェラ
イトの生成を抑制し、鋼の耐食性を向上するので3.0
%以上を含有させる。しかし、過大に含有すれば、過時
効状態でのγ相生成量を高め、鋼のMs 点を低下して強
度を損うので含有率の上限を5.5%とする。
【0012】Cr:13.0〜17.0% Crは耐食性を確保するために13.0%以上添加す
る。しかし過大に含有すれば、δ−フェライトを多量に
生成し、熱間加工性を害するとともに、鋼の強度を著し
く低下するので含有率の上限を17.0%とする。 Mo:1.0%以下 Moは耐食性を向上するために添加してもよい。しか
し、フェライト安定化元素なので多量に含有すると鋼の
熱間加工性を損う。そのため、Moを添加する場合は、
含有率の上限を1.0%とする。
【0013】Nb:0.15〜0.45% Nbは炭窒化物を形成して鋼の結晶粒を微細化し、固溶
化熱処理後の鋼の硬さを低め、析出硬化処理後の靭延
性、特にピーク時効処理後の靭延性を高めるために添加
する。前記効果を得るためには、0.15%以上のNb
含有率が必要である。しかしNbを多量に含有するとδ
−フェライト量を増し鋼の熱間加工性を損うので含有率
の上限を0.45%とする。
【0014】[%Nb]×[%(C+N)−0.01
5]≧0.0035 C、N、Nbの含有量を百分率で表示したときの数値を
それぞれ%C、%N、%Nbとして、これらの数値の間
に上記の関係を満足する必要がある。これによって鋼の
結晶粒が微細化され、靭延性が向上する。 Ca、B、MgおよびREM これらの元素はいずれも鋼の熱間加工性を向上するため
に添加する。その効果を現すためには、それぞれ質量%
で0.0005%以上の含有率が必要である。しかし、
過大に含有すると非金属介在物となって鋼を汚染し、耐
食性を損う等の不都合を生じるので含有率の上限をそれ
ぞれ0.0100%とする。なお、本明細書中において
「REM」は希土類金属を示す。
【0015】Ti:0.01〜0.30%、V :0.
01〜0.30% これらの元素はいずれも鋼の結晶粒を微細化し、靭性の
向上、固溶化熱処理後の鋼の硬さ低下に効果があるので
添加する。Ti、Vそれぞれ含有率0.015以上で前
記の効果を現す。しかし、いずれも強力なフェライト生
成元素であって、過大に含有率すると鋼の熱間加工性を
害するので含有率の上限をそれぞれ0.30%とする。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。真
空誘導炉によって表1に示す化学成分を含む鋼を溶製
し、それぞれ50kgの鋼塊とした。この鋼塊を熱間鍛
造によって直径20mmの丸棒に加工した。前記丸棒に
1010〜1060℃×0.5h加熱急冷の固溶化熱処
理(ST)を行った。次いで、一部のものには480℃
×4hr空冷の析出硬化処理(H900)を、残部は6
20℃×4hr空冷の析出硬化処理(H1150)を行
った。
【0017】
【表1】
【0018】熱間鍛造における疵の発生状況を観察して
熱間加工性を調べた。熱間加工性は○:疵発生なし、
△:疵発生するが直径20mm丸棒に加工可能、×:疵
発生大で直径20mm丸棒に加工不可に分けて評価し
た。固溶化熱処理材について硬さ、圧縮変形抵抗および
限界圧縮率を測定した。硬さは丸棒横断面についてロッ
クウエル硬度計を用いて行った。また、圧縮変形抵抗
は、圧縮歪ε=1のときの応力とした。限界圧縮率は、
前記丸棒から切出した直径15mm×長さ22.5mm
の試験片について行い、割れが発生する限界圧縮歪率を
もって評価した。H900およびH1150析出硬化処
理材について引張試験を行って引張強さおよび伸びを測
定した。これらの結果を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】表2によれば、実施例は、SUS630相
当鋼(比較例1)に比べて熱間加工性がよく、固溶化熱
処理後の硬さおよび圧縮強度は低く、限界圧縮率は大き
いことから冷間加工性にも優れていることが判る。H9
00析出硬化処理材では、比較例2〜5および8におい
ては伸びがSUS630相当鋼より著しく低いか、また
は伸びが大きいもの(比較例4)では引張強さが低い結
果となっているのに対して、実施例においてはいずれも
SUS630相当鋼と同等の引張強さと伸びとを示して
いる。
【0021】H1150析出硬化処理材では、比較例2
〜5および8の引張強さがSUS630相当鋼より著し
く低下しているのに対して、実施例においてはいずれも
SUS630相当鋼と同等の引張強さと伸びとを示して
いる。以上のように、本発明によれば、熱間加工性に優
れ、固溶化熱処理後の冷間加工性もよく、かつ、ピーク
時効状態における靭延性と過時効状態における強度を改
善した析出硬化型ステンレス鋼を提供することができ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合金元素の含有率が質量%で、 C :0.015%以下、 N :0.025〜0.050%、 Si:1.0%以下、 Mn:1.5%以下、 P :0.040%以下、 S :0.030%以下、 Cu:2.5〜4.5%、 Ni:3.0〜5.5%、 Cr:13.0〜17.0%、 Mo:1.0%以下、 Nb:0.15〜0.45% であり、残余Feおよび不可避的不純物元素からなり、
    かつ、 [%Nb]×[%(C+N)−0.015]≧0.00
    35 なる関係を満足することを特徴とする析出硬化型ステン
    レス鋼。
  2. 【請求項2】 合金元素の含有率が質量%で、 C :0.015%以下、 N :0.025〜0.050%、 Si:1.0%以下、 Mn:1.5%以下、 P :0.040%以下、 S :0.030%以下、 Cu:2.5〜4.5%、 Ni:3.0〜5.5%、 Cr:13.0〜17.0%、 Mo:1.0%以下、 Nb:0.15〜0.45% であり、さらに、 Ca:0.0005〜0.0100%、 B :0.0005〜0.0100%、 Mg:0.0005〜0.0100%、 REM:0.0005〜0.0100% のうちいずれか一種または二種以上を含有し、残余Fe
    および不可避的不純物元素からなり、かつ、 [%Nb]×[%(C+N)−0.015]≧0.00
    35 なる関係を満足することを特徴とする析出硬化型ステン
    レス鋼。
  3. 【請求項3】 合金元素の含有率が質量%で、 C :0.015%以下、 N :0.025〜0.050%、 Si:1.0%以下、 Mn:1.5%以下、 P :0.040%以下、 S :0.030%以下、 Cu:2.5〜4.5%、 Ni:3.0〜5.5%、 Cr:13.0〜17.0%、 Mo:1.0%以下、 Nb:0.15〜0.45% であり、さらに、 Ti:0.01〜0.30%、 V :0.01〜0.30% のうちいずれか一種以上を含有し、残余Feおよび不可
    避的不純物元素からなり、かつ、 [%Nb]×[%(C+N)−0.015]≧0.00
    35 なる関係を満足することを特徴とする析出硬化型ステン
    レス鋼。
  4. 【請求項4】 合金元素の含有率が質量%で、 C :0.015%以下、 N :0.025〜0.050%、 Si:1.0%以下、 Mn:1.5%以下、 P :0.040%以下、 S :0.030%以下、 Cu:2.5〜4.5%、 Ni:3.0〜5.5%、 Cr:13.0〜17.0%、 Mo:1.0%以下、 Nb:0.15〜0.45% であり、さらに、 Ca:0.0005〜0.0100%、 B :0.0005〜0.0100%、 Mg:0.0005〜0.0100%、 REM:0.0005〜0.0100% のうちいずれか一種または二種以上、および、 Ti:0.01〜0.30%、 V :0.01〜0.30% のうちいずれか一種以上を含有し、残余Feおよび不可
    避的不純物元素からなり、かつ、 [%Nb]×[%(C+N)−0.015]≧0.00
    35 なる関係を満足することを特徴とする析出硬化型ステン
    レス鋼。
JP30413695A 1995-11-22 1995-11-22 析出硬化型ステンレス鋼 Pending JPH09143632A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002363645A (ja) * 2001-06-12 2002-12-18 Nippon Koshuha Steel Co Ltd マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の製造方法
JP2012002383A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Hoshizaki Electric Co Ltd 製氷機用オーガ
CN109957707A (zh) * 2017-12-14 2019-07-02 鞍钢股份有限公司 一种1000MPa级紧固件用耐候冷镦钢盘条及其生产方法

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Effective date: 20040127

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