JPS62270721A

JPS62270721A - 極低温用高Ｍｎオ−ステナイトステンレス鋼の製造方法

Info

Publication number: JPS62270721A
Application number: JP11572586A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kaji; 梶　晴男; Mutsuo Hiromatsu; 廣松　睦生; Shoji Tone; 登根　正二
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1987-11-25
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPH0619110B2

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、極低温において高耐力、高靭性及びすぐれた
磁気特性を兼ね備えた極低温用高Ｍｎオーステナイトス
テンレス鋼の製造方法に関する。

（従来の技術）核融合炉、リニアモーターカー、電６Ｂ推進船、大型加
速器等に用いられる超電導マグネットは、その稼動時に
液体ヘリウム温度（−２６９℃）に冷却され、しかも、
強磁場中で繰返しの高応力が働く過酷な環境下に曝され
る。従って、超電導マグネットの支持構造材料には、−
２６９℃において高耐力及び高靭性を有する非磁性鋼が
要求される。

従来、極低温用の非磁性鋼としては、ＳＵＳ　３０４Ｌ
、３０４ＬＮ、　３１６Ｌ等のオーステナイトステンレ
ス鋼が用いられているが、これらのステンレス鋼は＝２
６９℃においてすぐれた靭性を有するものの、耐力が低
いという大きな欠点を有している。そのために、上記従
来のオーステナイトステンレス鋼を超電導マグネットの
構造材料として用いるためには、肉厚を大きくせざるを
得す、その結果として、液体ヘリウムによる冷却効率が
極めて悪くなったり、或いは、超電導マグネットを大型
化、大重量化せざるを得ないという問題を有している。

゛（発明の目的）本発明は、上記した極低温用非磁性鋼としての従来のオ
ーステナイト系ステンレス鋼における問題を解決するた
めになされたものであって、極低温において高耐力、高
靭性及びすぐれた磁気特性を兼ね備えた極低温用高Ｍｎ
オーステナイトステンレス鋼の製造方法を提供すること
を目的とする。

（発明の構成）本発明による極低温用高Ｍｎオーステナイトステンレス
鋼の製造方法は、重量％でｃ　　　ｏ、ｏｔ〜０，１５％、Ｓｉ０．１０〜２．００％、Ｍｎ　１６〜３０％、Ｎｉ０．１〜８．０％、Ｃｒ　　１２〜２０％、Ｐ　　　０．０３％以下、Ｓ　　　０．０２％以下、及びＮ　　　０．１０〜０．３５％を含有する鋼塊又は鋼片を熱間圧延した後、全圧下率１
０％以上にて冷間圧延を施し、次いで、９００〜１１５
０℃の温度にて溶体化処理を施した後、全圧下率０．５
〜１０％にて冷間圧延を施すことを特徴とする。

先ず、本発明鋼において化学成分を限定した理由を説明
する。

Ｃは、オーステナイトの安定化と耐力の向上に有効な元
素である。添加量が０．０１％よりも少ないときは、上
記効果に乏しく、他方、０．１５％を越えて過多に添加
するときは、鋼の靭性を劣化させると共に、耐錆性をも
損なうこととなる。従って、本発明においては、Ｃ量は
０．０１〜０．１５％の範囲とする。

Ｓｉは、鋼溶製時の脱酸に必要であると共に、耐力の向
上にも有効である。かかる効果を有効に発現させるため
には、０．１０％以上を添加することが必要である。し
かし、２．００％を越えて過多に添加するときは、鋼の
高温延性を阻害し、また、靭性を低下させる。従って、
本発明においては、Ｓｉの添加量は０．１０〜２．００
％の範囲とする。

Ｍｎも、Ｃと同様に、オーステナイトの安定化効果を有
すると共に、靭性を向上させ、また、Ｎの固溶限を増大
させる。しかし、本発明で規定する範囲のＮｉ量におい
ては、Ｍｎの添加量が１６％よりも少ないときは、極低
温においてオーステナイトを十分に安定化させることが
できない。一方、３０％を越えて過多に添加するときは
、δフェライトを生成しやすくなって、鋼の熱間加工性
、靭性及び磁気特性を劣化させる。従って、本発明にお
いては、Ｍｎの“添加量は１６〜３０％の範囲とする。

Ｐ及びＳは、鋼の熱間加工性、溶接性及び靭性を損なう
不純物元素であるので、本発明鋼においては、その含有
量を極力抑えることが好ましい。

しかし、製鋼上の経済性を考慮して、含有量は、Ｐにつ
いては０．０３％以下とし、Ｓについては０゜０２％以
下とする。

Ｎｉは、オーステナイトの安定化と靭性の向上に有効で
あるが、かかる効果を有効に発現させるためには、少な
くとも０．１％の添加を要する。しかし、本発明で規定
するＭｎ１ｌの範囲においては、Ｎｉを８．０％を越え
て過多に添加しても、上記効果が飽和し、また、経済性
を損なうので、Ｎｉの添加量は０．１〜８．０％の範囲
とする。

Ｃｒは、綱に耐錆性を付与すると共に、耐力の向上及び
Ｎ固溶限の増大にも有効な元素であり、これらの効果を
有効に得るために、本発明鋼においては、少なくとも１
２％を添加することが必要である。他方、２０％を越え
る多量の添加は、δフェライトの生成を促し、熱間加工
性、靭性、磁気特性等を劣化させるので、添加量は１２
〜２０％の範囲とする。

Ｎは、Ｃと同様に、侵入型固溶元素として鋼のオーステ
ナイトの安定化と耐力の向上に極めて有効であるが、上
記効果を有効に発現させるためには、添加量は０．１０
％以上であることが必要である。しかし、０．３５％を
越えて過多に添加する場合は、靭性や溶接性の劣化が著
しい。従って、Ｎの添加量は０．１０〜０．３５％の範
囲とする。

更に、本発明鋼は、上記した元素に加えてＣ，ｕ、Ｍｏ
及びＷよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素
を総量にて０．０１〜２．００％の範囲で含有すること
ができる。これらの元素はいずれも、オーステナイト地
を強化し、高耐力化に有効である。しかし、添加量が総
量にて０．０１％よりも少ないときは上記効果に乏しく
、他方、Ｌ９　ｆｆｌにて２゜００％を越えて過多に添
加するときは、鋼の靭性を劣化させるので、添加量は総
量にて０．０１〜２゜００％の範囲とする。

また、本発明鋼は上記した元素に加えて、又は上記した
元素とは独立して、Ｎｂ０．０１〜０．５０％、Ｖ　　　０．０１〜０．５０％、及びＴｉ０．０１〜０．５０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有す
ることができる。

Ｎｂ、Ｖ及びＴｉは、いずれも固溶強化又は析出強化に
よって鋼の耐力向上に有効である。かかる効果を有効に
発現させるためには、それぞれの元素について、０．０
１％以上添加することが必要である。しかし、添加量が
０．５０％を越えるときは、靭性を劣化させるので、添
加量の上限はそれぞれの元素について、０．５０％とす
る。

更に、本発明鋼は、上記した諸元素と共に、又は独立し
て、Ａｎ！、、Ｃａ５Ｃｅ及びＺｒよりなる群から選ば
れる少なくとも１種の元素を総量にて０．００１〜０．
１００％の範囲で含有してもよい。

これら元素はいずれも、鋼の清浄化や、介在物の微細化
、球状化作用を有して、鋼の熱間加工性及び靭性を向上
させるが、総量でｏ、ｏｏｉ％よりも少ない添加によっ
ては、上記効果を有効に得ることができず、他方、総量
にて０．１００％越える過多量の添加は、却って綱の清
浄度を劣化させ、また、鋼の靭性を劣化させる。

本発明の方法によれば、上記した化学成分を存する鋼塊
又は鋼片を熱間圧延した後、全圧下率１０％以上にて冷
間圧延を施し、次いで、９００〜１１５０℃の温度にて
溶体化処理を施した後、更に、全圧下率０．５〜１０％
にて冷間圧延を施すことによって、極低温層高Ｍｎオー
ステナイトステンレス鋼を得る。

先ず、熱間生延後の全圧下率１０％以上の冷間圧延は、
後述する溶体化処理後に鋼のオーステナイト粒を微細化
すると共に、製品の寸法精度を高めるために必要である
。この冷間圧延後の溶体化処理は、９００〜１１５０℃
の温度にて行なわれる。９００℃よりも低いときは、析
出物の固溶や、オーステナイト結晶粒の整粒化に不十分
であり、耐錆性及び靭性が劣化する。しかし、１１５０
℃を越える高温域での溶体化処理を行えば、オーステナ
イト結晶粒の粗大化が著しく、耐力の低下が大きい。

本発明の方法においては、上記溶体化処理後に、全圧下
率０．５〜１０％にて、更に、冷間圧延が行なわれる。

本発明者らは、この冷間圧延によって、オーステナイト
ステンレス鋼の一２６９℃における耐力が増大すると同
時に延性及び靭性が改善されることを見出したものであ
る。

表における鋼種Ａの化学成分を有する鋼を板厚４．０龍
に熱間圧延した後、板厚２．０　ｍに冷間圧延し、更に
、１０５０℃で溶体化処理を施した。これら鋼板を用い
て、全圧下率０〜２０％の範囲にて更に冷間圧延し、こ
のようにして得られた鋼板について、−２６９℃におい
て引張試験及び切欠付き引張試験を行なった。

その結果を第１図に示すが、本発明者らは、冷間圧延率
が増大するにつれて一２６９℃での耐力及び引張強さが
向上し、他方、伸びは、冷間圧延率約２〜５％の範囲ま
では上昇し、その後、冷間圧延率が増加するにつれて低
下することを見出した。

即ち、冷間加工率０．５〜１０％の範囲にて冷間圧延し
た鋼板は、かかる冷間圧延を施さない鋼板に比べて、耐
力及び引張強さが高く、しかも、延性が同等以上である
。

一方、切欠付き引張試験による破断強さ／平滑引張試験
による０、　２％耐力として定義される靭性も、伸びと
同様の傾向を示し、冷間加工率が０．５〜１０％の範囲
である鋼板は、冷間加工を施さない鋼板に比べて、同等
又はそれ以上の靭性を有する。

（発明の効果）Ｎ強化型の高Ｍｎオーステナイトステンレス鋼は本来、
溶体化処理ままでも、ＳＯ５３０４Ｌ、３０４　ＬＮ等
の鋼と比べて、高耐力を有するが、本発明に従って、所
定の化学成分を有する鋼を所定の条件にて処理すること
によって、一層の高耐力を得ることができ、同時に延性
及び靭性をも向上させる。

従って、本発明によるオーステナイトステンレス鋼によ
れば、例えば、超電導マグネットの薄肉化や軽量化を達
成することができる。

尚、本発明による製造方法は、銅板のみならず、線材、
棒鋼、鍛造品、型鋼等への適用も可能である。

（実施例）以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例によって何ら限定されるものではない。

実施例１表に示す化学成分を有する本発明鋼１〜８及び比較鋼９
〜１６を真空溶解炉にて溶製し、熱間鍛造後、熱間圧延
して、厚さ４．０　ｍの熱間圧延板を製造した。次いで
、これを酸洗した後、冷間圧延によって厚さ２．０〜３
．８鶴の冷延鋼板を製造し、更に、これら冷延鋼板に８
５０−１２００℃の溶体化処理を施した。これら冷間圧
延板を酸洗した後、更に、全圧下率Ｏ〜２０％の範囲で
冷間圧延を行なって、供試材とした。これら供試材につ
いて、液体ヘリウム温度（−２６９℃）において引張試
験及び切欠付き引張試験を行なった。

本発明の方法による本発明鋼１〜８は、−２６９℃にお
いて耐力１２０ｋｇｆ／ｍｍ２以上、引張強さ１６０　
ｋｇｆ／ｍｍ”以上の高強度を有すると同時に、伸びが
３５％以上であって、極めてすぐれた延性を有している
。また、靭性（定義は前記に同じ。）もすぐれており、
１．５以上の高い値を示す。

更に、冷間圧延後の一２６９℃における透磁率はいずれ
も１．０１以下と低く、すぐれた磁気特性をも□　　有
している。

一方、比較鋼９〜１５は、化学成分は、本発明。

で規定する範囲にあるが、製造方法が本発明で規定する
条件を満たしていないために、所定の緒特性を備えてい
ない。

卯ち、比較鋼９は、溶体化処理後の冷間圧延を行なって
いないので、強度、延性及び靭性すべて本発明鋼よりも
劣る。比較鋼１０及び１１は、溶体化処理後の冷間圧延
率がそれぞれ１５％及び２０％と大きいために、強度は
高いが、延性及び靭性が低い。比較鋼１２は、溶体化処
理温度が１２００℃と高すぎるために、特に、耐力が低
い。比較鋼１３は、反対に、溶体化処理温度が低すぎる
ために、炭窒化物の固溶が十分でなく、且つ、オーステ
ナイトが混粒となっているために、延性及び靭性が極め
て低い。比較′！ｉ！１１４は、熱間圧延後の冷間圧延
率が５％と小さいために、溶体化処理後のオーステナイ
ト粒が粗大化しており、耐力及び引張強さが十分ではな
い。

比較鋼１５は、溶体化処理後の冷間圧延率が１５゛％と
大きいために、延性及び靭性が低い。また、比較鋼１６
は、Ｎｉが０．０５％と低いために、耐力及び引張強さ
が十分ではなく、且つ、−２６９℃において透磁率も悪
い。

【図面の簡単な説明】

図面は、表において鋼種Ａにて示す化学成分を有する鋼
を板厚４．０　ｍｍに熱間圧延した後、板厚２゜０顛に
冷間圧延し、更に、１０５０　’Ｃで溶体化処理を施し
、このようにして得た鋼板を用いて、全圧下率Ｏ〜２０
％の範囲にて更に冷間圧延し、このようにして得られた
鋼板について、−２ｊ９℃における０、２％耐力、引張
強さ、伸び及び靭性に及ぼす冷間圧延率の影響を示すグ
ラフである。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人　弁理士　　牧　野　逸　部伶圀圧延午（’／、）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＣ　　０．０１〜０．１５％、Ｓｉ　０．１０〜２．００％、Ｍｎ　１６〜３０％、Ｎｉ　０．１〜８．０％、Ｃｒ　１２〜２０％、Ｐ　　０．０３％以下、Ｓ　　０．０２％以下、及びＮ　　０．１０〜０．３５％を含有する鋼塊又は鋼片を熱間圧延した後、全圧下率１
０％以上にて冷間圧延を施し、次いで、９００〜１１５
０℃の温度にて溶体化処理を施した後、更に、全圧下率
０．５〜１０％にて冷間圧延を施すことを特徴とする極
低温用高Ｍｎオーステナイトステンレス鋼の製造方法。
（２）重量％で（ａ）Ｃ　０．０１〜０．１５％、Ｓｉ　　　０．１０〜２．００％、Ｍｎ　　　１６〜３０％、Ｎｉ　　　０．１〜８．０％、Ｃｒ　　　１２〜２０％、Ｐ　　　　０．０３％以下、Ｓ　　　　０．０２％以下、及びＮ　　　　０．１０〜０．３５％を含有し、更に、（ｂ
）Ｎｂ　０．０１〜０．５０％、Ｖ　　　　　０．０１〜０．５０％、及びＴｉ　　　　０．０１〜０．５０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、（ｃ）Ａｌ、Ｃａ、Ｃｅ及びＺｒよりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の元素を総量にて０．００１〜０．
１００％とを含有する鋼塊又は鋼片を熱間圧延した後、
全圧下率１０％以上にて冷間圧延を施し、次いで、９０
０〜１１５０℃の温度にて溶体化処理を施した後、更に
、全圧下率０．５〜１０％にて冷間圧延を施すことを特
徴とする極低温用高Ｍｎオーステナイトステンレス鋼の
製造方法。
（３）重量％で（ａ）Ｃ　０．０１〜０．１５％、Ｓｉ　　　０．１０〜２．００％、Ｍｎ　　　１６〜３０％、Ｎｉ　　　０．１〜８．０％、Ｃｒ　　　１２〜２０％、Ｐ　　　　０．０３％以下、Ｓ　　　　０．０２％以下、及びＮ　　　　０．１０〜０．３５％を含有し、更に、（ｂ
）Ｃｕ、Ｍｏ及びＷよりなる群から選ばれる１種又は２
種以上の元素を総量にて０．０１〜２．００％と、（ｃ）Ａｌ、Ｃａ、Ｃｅ及びＺｒよりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の元素を総量にて０．００１〜０．
１００％とを含有する鋼塊又は鋼片を熱間圧延した後、
全圧下率１０％以上にて冷間圧延を施し、次いで、９０
０〜１１５０℃の温度にて溶体化処理を施した後、更に
、全圧下率０．５〜１０％にて冷間圧延を施すことを特
徴とする極低温用高Ｍｎオーステナイトステンレス鋼の
製造方法。
（４）重量％で（ａ）Ｃ　０．０１〜０．１５％、Ｓｉ　　　０．１０〜２．００％、Ｍｎ　　　１６〜３０％、Ｎｉ　　　０．１〜８．０％、Ｃｒ　　　１２〜２０％、Ｐ　　　　０．０３％以下、Ｓ　　　　０．０２％以下、及びＮ　　　　０．１０〜０．３５％を含有し、更に、（ｂ
）Ｃｕ、Ｍｏ及びＷよりなる群から選ばれる１種又は２
種以上の元素を総量にて０．０１〜２．００と、（ｃ）Ｎｂ　０．０１〜０．５０％、Ｖ　　　　　０．０１〜０．５０％、及びＴｉ　　　　０．０１〜０．５０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、（ｄ）Ａｌ、Ｃａ、Ｃｅ及びＺｒよりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の元素を総量にて０．００１〜０．
１００％とを含有する鋼塊又は鋼片を熱間圧延した後、
全圧下率１０％以上にて冷間圧延を施し、次いで、９０
０〜１１５０℃の温度にて溶体化処理を施した後、更に
、全圧下率０．５〜１０％にて冷間圧延を施すことを特
徴とする極低温用高Ｍｎオーステナイトステンレス鋼の
製造方法。