JPS60197853A

JPS60197853A - 高強度非磁性ステンレス鋼およびその製造法

Info

Publication number: JPS60197853A
Application number: JP59053695A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Toru Matsuo; 松尾　徹; Koji Murata; 村田　幸二
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1985-10-07
Also published as: US4957700A; US5009723A; JPH0153347B2

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】本発明は、ＶＴＲのマイクロシャフト、電磁弁等に用い
られる強度、非磁性および耐食性に優れたステンレス鋼
およびその製造法に関する。

ＶＴＲ機器のコンパクト化に従い、駆動方式がべルトに
よる駆動から、直接回転軸を駆動させる方式に変更され
、マイクロシャフト用素材としては１１ν５００以上の
硬さに加えて、さらに引抜後の透磁率（μ）が１．０１
以下であることが要求されるようになり、従来の５ＵＳ
４２０Ｊ２では非磁性が劣り、使用に供し得ないもので
あった。

上記鋼に対して、ｌｌｖ　５００以上の硬さと、透磁率
（μ）が１．０１以下の鋼として１８Ｎｉ−５Ｃｒ鋼が
ある。

しかし、この鋼につい′Ｃも硬さと、引抜材の非磁性に
ついては優れ”ζいるが耐食性については著しく劣るも
のである。

また、一方晶強度又は非磁性の優れた低コス１ステンレ
ス鋼として、低Ｎｆ−高Ｈｎの次のような鋼がある。

０、ＩＣ−０，６Ｓｉ−１２，５Ｍｎ　−１，６Ｎｉ　
−１７，５Ｃｒ−０，３５Ｎ（八ＳＴＭ　ＸＭ−２８）０．０５Ｃ−０，６Ｓｉ−１３Ｎｉ−３，２Ｎｉ　−１
７，５ｃｒ　−０，３２Ｎ（ＡＳＴＭ　ＸＭ−２９）０、ＩＣ−０，６Ｓｉ　−１６Ｎｉ　−０，Ｉ　Ｎｉ−
１８Ｃｒ　−０，４Ｎ（ＡＳＴＭ　ＸＭ−３１）０．１８Ｃ−０，６Ｓｔ　１５Ｎｉ−１，２５Ｎｉ−１
７Ｃｒ−０，３５Ｎ（２０５）しかし、これらの鋼についてもＡＳＴＭ　ＸＭ−２８は
弓１抜によってｌｌｖ　５００以上の硬さを有するもの
の透磁率は１．０５と高いものであり、また、ＡＳＴＭ
にト２９は透磁率が１．０１以下と優れているが、ｌｌ
ｖ　５００以上の硬さを得ることはできないものであり
、さらに、ＡＳＴＭ　ＸＭ−３１および２０５ニツイテ
はＸＭ−２９同様に透磁率１．０１以下を満足するが、
Ｉｌｖ　５００以上を確実に得ることはできないもので
あり、かつＭｎ含有量が多いことにより熱間加工性、引
抜後の延性についても劣るという問題があり、５０％以
上の伸線加工は困難であった。

さらに、前記鋼はいずれも低Ｎｉ　ａｉＭｎ鋼であるた
め５ＩＩＳ３０４に比べて耐食性、引抜後の延性が劣る
という問題があった。

本発明は従来鋼の上記欠点に鑑みてなしたもので、ＶＴ
Ｒのマイクロシャフト、電磁弁素材として要求される５
ＵＳ４２０Ｊ２並みのｌｌｖ　５００以上の硬さと、Ａ
ＳＴＭ　ＸＭ−２９，３１並みの引抜後において１．０
１以下の透磁率と、５ＵＳ３０４並みの耐食性を有する
安価な高強度非磁性ステンレス鋼およびその製造法を得
ることを目的とするものである。

本発明１ｔＪＴ：ｒ　−Ｍｎ　−Ｎ、　（ＩｔＮｉステ
ンレス鋼につい強度、非磁性、耐食性に対する合金元素
の影響について鋭意研究を重ねた結果、開発に成功した
ものである。本発明は、第１に透磁率１．Ｏ１以下を満
足し、Ｉｌｖ　５００以上の硬さを得るためには非常に
大きな加工硬化能を有する鋼であることが必要であり、
かつ高度な引抜を行ってもγ相が安定していること、第
２に加工硬化能を得るためＭｎ＋　Ｎを多量に含有させ
、Ｎｉを殆ど含有しないものであるが、耐食性、熱間加
工性および引抜材の延性が低下しないことが必要であり
、Ｃ，Ｍｎ＋　Ｃｒ、　Ｎ、Ｎｔ等の合金バランスを考
慮して最適組成を見出したものである。

本発明者等は透磁率に対するＭｎ、　ｃ、　Ｃｒ＋　Ｎ
ｉ＋Ｎ、Ｓｔ等の合金元素の影響について調べた結果、
透磁率は次式のＭｎ当量によっＣ決ることを見出したも
ので、第２図のように引抜率が６０％で透磁率１．０１
以下を得るにはＩｎ当量を少なくとも３０以上にする必
要があることを知見したものである。

Ｍｎ当量＝　Ｍｎ＋　２０Ｃ＋　０．４　Ｃｒ＋　Ｎｉ
　＋　１８Ｎ　＋　０．３５Ｓｉ第１図はＣ＋Ｎ含有量
を０．４７％と一定とし、６０％引抜後の硬さに対する
Ｍｎ当量とＮｉ量の影響について調べたものであり、第
１図より明らかなようにＮｉ量又はＭｎ当量が増加する
ように従って硬さが低下し、Ｈｖ　５００以上の硬さを
得るためにはＭｎ当量の上限を３３とし、かつＮｉ量を
少な（とも　１．０％以下にする必要があることを見出
したものである。さらにＭｎ当量を増加させるほど熱間
加工性、引抜後の強度、延性が低下するので、Ｍｎ当量
は非磁性確保に必要な最小限の値にした方が望ましいこ
とを見出したものである。

また、第３．４図はＣＯ，１２％、Ｓｔ　Ｏ，６２％、
Ｍｎ　１４．５％、Ｃｒ　１７％、Ｎｉ　０．８％、Ｎ
　Ｏ，３５％鋼について、Ｓ含有量に対する耐食性、引
抜後の延性について調べたものであり、第３．４図より
明らかなようにＳ量の減少にともない腐食減量、伸びが
向上しており、ｓｌを０．００５％以下にすることによ
って５ＩＩＳ３０４並みの腐食減ｉｉ　Ｑ、４ｇ　／　
ｔｒｉ　・ｌｌｒと、伸び５％以上を得ることを見出し
たものである。そしζ、本発明は高い加工硬化能をイ］
与するためＣ＋Ｎ含有量を０．４０〜０．５５％とする
とともにＮｉ量を１．０％以下とすることによってｌｌ
ｖ　５００以上の硬さを得、かつγ相を安定化させるた
めＭｎ当量を３０〜３３とすることによって引抜祠の透
磁率を１、Ｏ１以下とし、さらにＮｉ量の減少による耐
食性の低下、Ｎ量の増加による熱間加工性、引抜後の延
性の低下を補うため、Ｓ量を０．００５％以下、Ｍｎ当
量を３３以下とすることによってＳ［ｌ５３０４並みの
耐食性、熱間加工性、引抜後の延性を得ることに成功し
たものである。

すなわち、本発明鋼は重量比にしてＧ　Ｏ，２０％以下
、Ｓｔ　１．００％以下、Ｍｎ　１４〜１６％、Ｓ　Ｏ
，００５％以下、Ｎｉ　０．２〜１．０％、Ｃｒ　１５
〜１９％、Ｎ　Ｏ，３０〜０．４０％を含有し、（Ｃ＋
Ｎ）が０．４０〜０．５５％であり、かつＭｎ当量が３
０〜３３で、残部Ｆｅならびに不純物元素からなるもの
であり、必要に応してＡＩｏ、１０％以下を含有し、Ｐ
　Ｏ，０２０％以下、００．００５０％以下として耐食
性、熱間加工性および引抜後の延性をさらに向上させた
ものである。

また、本発明は高い加工硬化能を付与した鋼であり、ｌ
ｈ　５００以上の硬さを安定して得るには加工硬化させ
る必要があり、本発明において第５図のように５０〜７
０％の引抜を施し、加工強化させるものである。さらに
、一層、強度を向上させる場合には第６図のように２５
０〜５５０℃で低温焼鈍を行うものである。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明する。

Ｃは加工硬化能をイ１与するとともにγ相を安定化させ
る元素である。しかしＣ量が０．２０％を越え゛ζ含有
させると耐食性を劣化するのでその上限を０．２０％と
した。

ＳｔはＭ調時の脱酸に必要な元素であるが、必要以上の
Ｓｉの含有は高温でのδ／γバランスを乱し熱間加工性
を損うのでその上限を１．００％とした。

Ｍｎは加工硬化能を付与するとともにγ相を安定化させ
、加工硬化性の高いγ相を得ることができ、かつＮの固
溶量を増加させる本発明においては主要な元素であり、
これらの効果を得るには１４％以上含有させる必要があ
り、その下限を１４％とした。

しかし１６％を越え°ζ含有させるとγ相安定化度が過
度になり、γ相の加工硬化能が低下し、また、熱間加工
性および耐食性が低下するので、その上限を１６％とし
た。

Ｓは本発明鋼の耐食性、熱間加工性を大幅に低下さ−１
るとともに引抜材の延性を劣化させる元素ごあり、その
含有量をできる限り低減させる必要があり、その下限を
０．００５％とした。

より望ましくは０．００１％以下にすることである。

Ｎｉはγ相を安定化する元素であり、少なくとも０．２
％以上含有する必要があり、その下限を０．２％とした
。しかし、１．０％を越えて含有さ−Ｕるとγ相の加工
硬化能を著しく低下せしめ、かつＮの固溶量を低下させ
るのでその上限を１．０％とした。

Ｃｒは耐食性をイ］与するとともに加工硬化性の高いγ
相を得ることができ、かつ引抜時のγ相を安定化させ、
さらにＮの固溶量を増加させる元素で、本発明において
は主要な元素であり、これらの効果を得るには１５％以
上の含有が必要であり、その下限を１５％とした。しか
し含有量が増加すると高温でのδ／γバランスを乱し、
熱間加工性を１１うのでその上限を１９％とした。

Ｎはγ相を安定化させるとともに加工硬化能と耐食性を
付与する元素であり、０．３０％以上含有させる必要が
ある。しかし、０．４０％を越えて含有させると熱間加
工性を著しく損い、かつ鋼塊凝固時にブロホールが発生
ずる危険があり、その上限を０．４０％とした。

Ｐ、０については耐食性、熱間加工性および引抜材の延
性を損う元素で、その含有をできるだけ減少させる必要
があり、その上限をＰ　Ｏ，０２０％。

００．００５０％とした。

より望ましくはＰ　Ｏ，０１５％以下、００．００４０
％以下にすることである。

また、＾ｌば耐食性、熱間加工性および引抜後の延性を
向上させる元素である。しかし０．１０％を越えて含有
させるとかえって熱間加工性を損うのご上限を０．１０
％とした。

つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ実施例で
もって明らかにする。

第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの第１表に
おいてＡ−Ｆ＠は従来鋼で、Ａ鋼は５ＵＳ４２０Ｊ２．
　Ｂ鋼はＡＳＴＭ　ＸＭ−２８，（Ｊ４はＡＳＴＩＩ　
ＸＭ−２９゜ＩＪ鋼は＾ＳＴＭにＭ−３１，Ｂ鋼は引込
２０５＋　Ｆ鋼はＳυ５３０４で、Ｇ−Ｊ鋼は比較鋼で
、Ｋ−Ｑ鋼は本発明鋼である。

第２表は第１表の固溶化熱処理を施したＡ　−Ｑ鋼の６
０％引抜後の硬さ、透磁率、耐食性、延性および熱間加
工性を示したものである。

硬さについては、前記６０％引抜後と、４００℃×２０
分、低温焼鈍後の硬さを測定したものであり、耐食性に
ついては、４０℃３．５％ＮａＣ１−＋　２％ＩＩ　、
０゜水溶液中に４８１１ｒ浸漬した場合の腐食減量を示
したものであり、熱間加工性については３００ｋｇ鋼塊
を分塊圧延した場合の割れ発生の有無を調べたもので、
割れの発生しないものを○、割れが発生した一／−″ ／／′ ／″″ 第２表第２表から知られるように、従来鋼であるＡ鋼は６０％
引抜後＃硬さについては　）ｌｖ　５２０と優れている
が、透磁気率は１．０１０を大幅に越え、耐食性につい
ても０．５０ｇ　／　ｒｄ　ｌｌｒを越えいずれも大幅
に劣るものであり、Ｂ６［については延性、熱間加工性
については優れているが硬さについてはｌｌｖ　４７０
、透磁率については１．０１２耐食性については０．５
５ｇ／　ｒＩ？ｌｌｒといずれも若干劣るものであり、
Ｇ鋼は透磁率について（ｆれ°Ｃいるが、硬さについて
は１１ｖ４３５、耐食性については０．５２ｇ　／　＋
ｒｆ　Ｉｌｒといずれも劣るものであり、Ｄ鋼について
は硬さ、透磁率についζは優れζいるが、耐食性、延性
、熱間加工１！ｌについては劣るものであり、Ｅ鋼につ
いては低温焼鈍するとによっζｌｌｖ　５２０と硬さに
ついては優れＣおり、かつ透磁率についても１．００３
と優れ°Ｃいるが、耐食性、延性、熱間加工性につい°
ζはいずれも劣るものであり、Ｅ鋼については耐食性、
延性熱間加工性については優れているが、硬さについて
はｌｌｖ　４１５、透磁率については２．１５といずれ
も劣るものであり、このように従来鋼についζば硬さ、
透磁率、耐食性のいずれをも満足する綱はなかった。

また比較鋼について、Ｇ鋼は透磁率、耐食性については
優れているが、ＭｎＭが１７．３４％と多量に含有させ
たことよりγ相の加工硬化能が低下し、引抜後の硬さが
Ｉｌｖ　４９５と低いものであり、かつ熱間加工性につ
いても劣るものである。Ｈ鋼は硬さについては（憂れて
いるが、Ｍｎ当量が２９．８と低く、かつＣｒ量が１４
．７７％と低いため透磁率１．０２１、耐食性１．１５
　ｇ　／　Ｍ　Ｊｌｒといずれも劣るものである。

Ｊ鋼はＭｎ当量が２９．５と低く、かつＮ量が０．２５
％と低いため、硬さｌｌｖ　４９２、透磁率１．０１９
、耐食性０．６７ｇ　／　ｎ（ｌｌｒといずれも劣るも
のである。

これらに対して本発明鋼であるに−Ｑ鋼についζはＭｎ
、　Ｃ，Ｃｒ量　Ｎｉ、　Ｎ等の含有量を最適にすると
ともにＭｎ当量を３０〜３３と１ＩＩＪ整することによ
っζ、引抜打１１ｖ　５００以上、低温焼鈍後＋１ｖ　
５２０以上の硬さが得ることができ、かつ６０％引抜後
においても透　。

磁率１．０１０以下であり、耐食性については腐食減量
０．５０ｇ　／　ｃｄ　ｌｌｒ以下と、優れており硬さ
、透磁率、耐食性についていずれも満足し得るものであ
り、さらに延性、熱間加工性についても優れ−ζいるも
のである。

上述のように本発明鋼は５ＵＳ４２０Ｊ２と同等の硬さ
と、ＡＳＴＭ　ＸＭ−２９，３１並みの透磁率と、５Ｉ
ＩＳ３０４並み電磁弁等に用いられる高強度非磁性ステ
ンレス鋼おユびその製造法として極めて高い実用性を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は引抜後の硬さに対するＭｎ当量とＮｉ量の影響
を示した線図で、第２図は引抜後の透磁率に及ぼすＭｎ
当量の影響を示した線図で第３．４図はとの関係を示し
た線図で、第６図は引抜後の引張Ｍｎ乃憂Ｍｎ　ｌ量第３図５　Ｃ“ン、ノｓ（’ｙ、）５１　ｊ入子　／％ノ

Claims

【特許請求の範囲】１０重量比にしてＣＯ，２０％以下、Ｓｔ　１．００％
以下、Ｍｎ　１４〜１６％、Ｓ　Ｏ，００５％以下、Ｎ
ｉ　Ｏ，２〜１．０％、Ｃｒ　１５〜１９％、Ｎ　Ｏ，
３０〜０．４０％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）が０．４０〜０
．５５％であり、かつＭｎ当量が３０〜３３で、残部Ｆ
ｅならびに不純物元素からなることを特徴とする高強度
非磁性ステンレス鋼。２、重量比にしてＣＯ，２０％以下、Ｓｔ　１．００％
以下、Ｍｎ　１４〜１６％、Ｓ　Ｏ，００５％以下、Ｎ
ｉ　Ｏ，２〜１．０％、Ｃｒ　１５〜１９％、Ｎ　Ｏ，
３０〜０．４０％を含有し、さらに＾Ｉ　０．１０％以
下、Ｐ　Ｏ，０２０％以下、００．００５０％以下のう
ちいずれか１種以上を含有し、（Ｃ＋Ｎ）が０．４０〜
０．５５％であり、かつＭｎ当量が３０〜３３で、残部
Ｆｅならびに不純物元素からなることを特徴とする高強
度非磁性ステンレス鋼。３、重量比にし−（ＣＯ，２０％以下、Ｓｉ　１．００
％以下、Ｍｎ　１４〜１６％、Ｓ　Ｏ，００５％以下、
Ｎｉ　Ｏ，２〜１．０％、Ｃｒ　１５〜１９％、Ｎ　Ｏ
，３０〜０．４０％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）が０．４０〜
０．５５％であり、かつＭｎ当量が３０〜３３で、残部
Ｆｅならびに不純物元素からなる鋼に、５０〜７０％の
引抜を施し、加工強化することを特徴とする高強度非磁
性ステンレス鋼の製造方法。４、重量比にしてＣＯ，２０％以下、Ｓｔ　１．０（）
％以下、Ｍｎ　１４〜１６％、Ｓ　Ｏ，００５％以下、
Ｎｉ　Ｏ，２〜１．０％、Ｃｒ　１５〜１９％、Ｎ　Ｏ
，３０〜０．４０％を含有し、（Ｃ＋Ｎ）が０．４０〜
０．５５％であり、かつＭｎ当量が３０〜３３で、残部
Ｆｅならびに不純物元素からなる鋼に、５０〜７０％の
引抜を施し、加工強化し、さらに２５０〜５５０℃で低
温焼鈍を施すことを特徴とする高強度非磁性ステンレス
鋼の製造方法。