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JP3204080B2 - Method for producing precipitation-hardened martensitic stainless steel with excellent cold forgeability - Google Patents

Method for producing precipitation-hardened martensitic stainless steel with excellent cold forgeability

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Publication number
JP3204080B2
JP3204080B2 JP09312496A JP9312496A JP3204080B2 JP 3204080 B2 JP3204080 B2 JP 3204080B2 JP 09312496 A JP09312496 A JP 09312496A JP 9312496 A JP9312496 A JP 9312496A JP 3204080 B2 JP3204080 B2 JP 3204080B2
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Japan
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less
temperature
cooling
hours
steel
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博史 横田
勝司 西門
充 坂口
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Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Publication date
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス建築構
造材の締結ボルト、ナット、ワッシャー、その他の高強
度ボルト等の使用に適し、優れた冷鍛性を得るための析
出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a precipitation hardening martensitic stainless steel suitable for use in fastening bolts, nuts, washers and other high-strength bolts of stainless steel structural materials, and for obtaining excellent cold forgeability. The present invention relates to a method for producing steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】SUS630等の析出硬化型ステンレス鋼は、
固溶化熱処理状態で冷間加工し、その後の時効処理によ
り高強度を得ることが可能な鋼種であり、ステンレス鋼
の中では最も高い強度を得ることができる鋼種であるた
め、機械構造材料、建築構造材料等で高強度と優れた耐
食性を共に必要とする部位に使用されている。
[Prior Art] Precipitation hardening stainless steel such as SUS630
It is a steel type that can obtain high strength by cold working in the solution heat treatment state and then aging treatment.Since it is a steel type that can obtain the highest strength among stainless steel, it is used for mechanical structural materials, building It is used for parts that require both high strength and excellent corrosion resistance in structural materials and the like.

【0003】前記したようにSUS630等の析出硬化型ステ
ンレス鋼は、固溶化熱処理状態で所定形状への冷間加工
が施されるため、優れた冷間加工性を得るには、固溶化
熱処理によって硬度をできるだけ下げる必要がある。そ
れに対し、実際に部品として使用する際には高強度を要
求されるため、時効処理により高硬度の得られることが
要求される。
[0003] As described above, precipitation hardening stainless steel such as SUS630 is cold-worked into a predetermined shape in a solution heat treatment state. Therefore, in order to obtain excellent cold workability, a solution heat treatment is required. It is necessary to reduce the hardness as much as possible. On the other hand, when actually used as a part, high strength is required, so that it is required that high hardness can be obtained by aging treatment.

【0004】以上の要求に対し、従来から広く使用され
てきたSUS630は、固溶化熱処理を行って硬さを下げて
も、優れた冷間加工性が得られる程度に硬さが下がら
ず、冷鍛でボルトを製造する際に加工性の面で問題が生
じていた。上記課題を解決するために、特開平6-172929
号公報に示される発明が開示されている。この発明は、
Ni、Cr、Cuの添加量を適切な範囲に調整し、かつ熱間圧
延時に900 〜1100℃の温度で最終焼鈍を行うことを特徴
とするものである。
[0004] In response to the above requirements, SUS630, which has been widely used in the past, does not decrease in hardness to the extent that excellent cold workability can be obtained even if the hardness is reduced by solution heat treatment. When manufacturing bolts by forging, there was a problem in workability. In order to solve the above problems, Japanese Patent Laid-Open No. 6-129929
Discloses an invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-209,873. The present invention
It is characterized in that the addition amounts of Ni, Cr and Cu are adjusted to an appropriate range, and final annealing is performed at a temperature of 900 to 1100 ° C during hot rolling.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記したように JISの
SUS630に通常行われている固溶化熱処理を施しても硬さ
がHv340 〜350 程度と高く、冷鍛性が劣るという欠点を
有していた。また、特開平6-172929号公報に記載の発明
によってHv290 〜300 程度とSUS630の固溶化熱処理材に
比較して硬さの低い材料を得ることができるようになっ
たが、大変形を伴う冷間鍛造を容易に行うにはまだ硬さ
が十分に下がっているとは言えず、より低い硬さが得ら
れ、優れた冷鍛性の得られる製造方法の確立が強く望ま
れていた。
[Problems to be solved by the invention]
Even when SUS630 was subjected to the solution heat treatment usually performed, the hardness was as high as about Hv340 to 350, and the cold forgeability was poor. In addition, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-129929 makes it possible to obtain a material having a Hv of about 290 to 300 and a lower hardness than the solution heat treated material of SUS630. It cannot be said that the hardness has been lowered sufficiently to easily perform hot forging, and it has been strongly desired to establish a production method capable of obtaining lower hardness and excellent cold forging property.

【0006】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、時効処
理前において優れた冷鍛性を得ることのできる析出硬化
型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法を提供する
ことにある。
[0006] The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a precipitation hardening type martensitic stainless steel capable of obtaining excellent cold forgeability before aging treatment. It is to provide a method for producing steel.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、SUS630の
硬さを下げられる新規の熱処理方法について鋭意研究を
行った結果、下記の知見を得ることにより本発明を得た
ものである。時効処理前における強度を低く抑えるため
には、固溶強化によって強度を上昇させる影響のある元
素であるC 、N を極力低減しなければならないことは、
前記した公開公報に記載されている等、従来から良く知
られている通りである。本発明者等はさらにC+N 量に応
じてNbを適量添加し、 980〜1080℃(第1段目の加熱)
に加熱して炭化物を固溶させた後(固溶化熱処理)、80
0 〜880 ℃にて一定時間保持(以下、第2段目の加熱又
は中間焼鈍と記す)することにより、少量含有している
C 、N をNb炭窒化物として析出させ、その結果大きな硬
さ低減効果が得られることを見出したものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies on a novel heat treatment method capable of lowering the hardness of SUS630, and have obtained the present invention by obtaining the following findings. In order to keep the strength before aging treatment low, it is necessary to reduce as much as possible elements C and N, which have the effect of increasing the strength by solid solution strengthening,
As described in the above-mentioned publication, it is well known in the art. The present inventors further added an appropriate amount of Nb according to the amount of C + N, and heated at 980 to 1080 ° C. (first stage heating)
To form a solid solution by heating (solution heat treatment).
By holding at 0 to 880 ° C for a certain time (hereinafter referred to as second stage heating or intermediate annealing), a small amount is contained.
It has been found that C and N are precipitated as Nb carbonitride, and as a result, a large hardness reduction effect is obtained.

【0008】また、 980〜1080℃に加熱した後に行う中
間焼鈍は、 980〜1080℃に加熱後、一度冷却した後に再
加熱する場合と、 980〜1080℃に加熱後中間焼鈍温度ま
で冷却した後温度保持する場合のどちらでも、Nb炭窒化
物を十分析出させることができる。なお、後者の方法で
熱処理する場合には、この熱処理中にNb炭窒化物が析出
するだけでなく、大きな炭窒化物に成長するため、第2
段目の加熱後室温に冷却した状態で、十分に低い硬さが
得られるものである。
Intermediate annealing performed after heating to 980 to 1080 ° C. includes heating to 980 to 1080 ° C., cooling once, and then reheating, or heating to 980 to 1080 ° C., and then cooling to an intermediate annealing temperature. In both cases where the temperature is maintained, Nb carbonitride can be sufficiently precipitated. When heat treatment is performed by the latter method, Nb carbonitride not only precipitates during this heat treatment but also grows into a large carbonitride.
A sufficiently low hardness can be obtained in a state where it is cooled to room temperature after the heating of the stage.

【0009】一方、中間焼鈍を再加熱して行う場合に
は、中間焼鈍のままでは析出したNb炭窒化物が十分に成
長していないために、このままでは低い硬さが得られな
いが、その後に600 〜680 ℃に加熱保持するという軟化
焼鈍を行うことにより、ε-Cu相の析出・成長と残留オ
ーステナイトの生成が促進し、大きな硬さ低減効果が得
られること、この場合には中間焼鈍を一度冷却し、再加
熱することなく、第1段目の加熱から連続して行う場合
に比べ、優れた延性の得られることを見出したものであ
る。
On the other hand, when the intermediate annealing is carried out by reheating, the low hardness cannot be obtained as it is because the precipitated Nb carbonitride does not grow sufficiently with the intermediate annealing. By performing the softening annealing by heating to 600 to 680 ° C, the precipitation and growth of the ε-Cu phase and the generation of retained austenite are promoted, and a large hardness reduction effect is obtained. Has been found that excellent ductility can be obtained as compared with a case where cooling is performed once and heating is performed continuously from the first stage without reheating.

【0010】以上説明した新しい知見により成された本
発明の析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造
方法は、重量比にしてC:0.050%以下、Si:0.60%以下、M
n:0.80%以下、S:0.010%以下、Cu:2.5〜4.0%、Ni:3.5〜
6.0%、Cr:14.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:0.030%
以下を含有し、かつC+N:0.070%以下及びNb/(C+N)≧5.00
を満足し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼か、また
は耐食性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間加工性改
善のためのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005 〜0.0100
% 、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.0100% のう
ちの1種または2種以上の、のうちの少なくとも1
種の元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間圧延後室
温まで冷却した後、 980〜1080℃まで加熱して15分〜6
時間温度を保持し、その後 500℃/hr 以下の速度で800
〜880 ℃まで冷却し、前記温度にて1〜16時間温度を保
持した後、室温まで冷却することからなる第1発明と、
第1発明と同じ鋼を対象とし、熱間圧延後室温まで冷却
した後、 980〜1080℃まで加熱して15分〜6時間温度を
保持した後冷却するという固溶化熱処理を施し、次に80
0 〜880 ℃に再加熱して1〜16時間温度を保持した後、
Ms点以下の温度まで冷却するという中間焼鈍処理を施
し、最後に600 〜680 ℃に加熱して1〜16時間温度を保
持した後、室温まで冷却するという軟化焼鈍処理を施す
ことからなる第2発明で構成されるものである。
The method for producing a precipitation-hardened martensitic stainless steel according to the present invention based on the above-described new findings is as follows: C: 0.050% or less; Si: 0.60% or less;
n: 0.80% or less, S: 0.010% or less, Cu: 2.5 to 4.0%, Ni: 3.5 to
6.0%, Cr: 14.00 to 16.00%, Nb: 0.15 to 0.55%, N: 0.030%
Contains the following, and C + N: 0.070% or less and Nb / (C + N) ≧ 5.00
The balance is steel consisting of Fe and impurity elements, or Mo: 0.3 to 2.0% for improving corrosion resistance, B: 0.0005 to 0.0100% for improving hot workability, Ca: 0.0005 to 0.0100
%, Mg: 0.0005 to 0.0100%, REM: at least one of one or more of 0.0005 to 0.0100%
After hot-rolling a steel further containing the above-mentioned elements and cooling to room temperature, the steel is heated to 980 to 1080 ° C. for 15 minutes to 6 hours.
Hold the temperature for a time, then 800 at a rate of 500 ° C / hr or less
A first invention comprising cooling to 880880 ° C., maintaining the temperature at the above temperature for 1 to 16 hours, and then cooling to room temperature;
The same steel as in the first invention is subjected to a solution heat treatment in which the steel is cooled to room temperature after hot rolling, heated to 980 to 1080C, maintained at a temperature for 15 minutes to 6 hours, and then cooled.
After reheating to 0-880 ° C and maintaining the temperature for 1-16 hours,
An intermediate annealing treatment of cooling to a temperature of not more than the Ms point, and finally a soft annealing treatment of heating to 600 to 680 ° C., maintaining the temperature for 1 to 16 hours, and then cooling to room temperature. It is constituted by the invention.

【0011】次に本発明の製造方法の化学成分添加量の
範囲、熱処理条件の限定理由について以下に説明する。
なお、化学成分はJIS のSUS630と一部が重複するもので
あるが、熱処理後の硬さ低減効果を大きくするためにSU
S630の範囲の中でも適切な範囲としているので、以下に
その理由を説明する。
Next, the range of the added amount of the chemical component and the reason for limiting the heat treatment conditions in the production method of the present invention will be described below.
Although the chemical composition partially overlaps with JIS SUS630, in order to increase the hardness reduction effect after heat treatment, SU
The reason is explained below because it is an appropriate range in the range of S630.

【0012】C:0.050%以下、N:0.030%以下、C+N:0.070%
以下 C 、N は侵入型元素であり固溶強化により硬さを上昇さ
せる影響があるため、冷鍛性改善を目的とする本発明に
とっては、極力低減しなければならない元素である。そ
して、本発明ではNbの添加によってC 、N をNb炭窒化物
として析出させた組織とするものであるが、C 、N が多
量に含有しているとNb炭窒化物として析出させても固溶
強化による硬さの上昇が避けられないものである。従っ
て、本発明では、C 、N 、C+N の上限をそれぞれ0.050
%、0.030%、0.070%とした。より好ましくは、N 、C+N
の上限を0.020%、0.060%とするのが良い。
C: 0.050% or less, N: 0.030% or less, C + N: 0.070%
Hereafter, C and N are interstitial elements and have an effect of increasing the hardness by solid solution strengthening, and therefore must be reduced as much as possible in the present invention for improving cold forgeability. In the present invention, the structure in which C and N are precipitated as Nb carbonitride by the addition of Nb is formed. However, if C and N are contained in a large amount, even if the structure is precipitated as Nb carbonitride, the structure is solid. An increase in hardness due to solution strengthening is inevitable. Therefore, in the present invention, the upper limits of C, N and C + N are each 0.050.
%, 0.030%, and 0.070%. More preferably, N, C + N
Should be set to 0.020% and 0.060%.

【0013】Si:0.60%以下 Siは固溶強化により素材硬さを高め冷鍛性を阻害する元
素である。しかしながら、Siは脱酸剤として不可欠な元
素であるため低減しすぎると製造が難しくなるので、0.
60% までの範囲で添加できることとした。より望ましく
は、上限を0.40% とするのが良い。
Si: 0.60% or less Si is an element that increases the hardness of a material by solid solution strengthening and inhibits cold forgeability. However, since Si is an indispensable element as a deoxidizing agent, if it is excessively reduced, production becomes difficult.
It could be added up to 60%. More preferably, the upper limit is set to 0.40%.

【0014】Mn:0.80%以下 MnはSiと同様に固溶強化により素材硬さ上昇の原因とな
る元素である。従って、硬さ低減のためには極力低減す
る方が好ましいが、あまり上限を厳しく規制すると製造
が難しくなるので、上限を0.80% とした。
Mn: 0.80% or less Mn is an element which causes an increase in material hardness due to solid solution strengthening like Si. Therefore, it is preferable to reduce the hardness as much as possible, but if the upper limit is too strict, the production becomes difficult, so the upper limit is set to 0.80%.

【0015】S:0.010%以下 S は製造上不純物として存在している元素であるが、多
量に含有すると硫化物系の非金属介在物が増加し、冷間
鍛造時に割れが発生しやすくなるので、上限を0.010%と
した。より望ましくは上限を0.005%とするのが良い。
S: 0.010% or less S is an element present as an impurity in the production, but if contained in a large amount, sulfide-based nonmetallic inclusions increase, and cracks are likely to occur during cold forging. , And the upper limit was made 0.010%. More preferably, the upper limit is set to 0.005%.

【0016】Cu:2.50 〜4.00% Cuは必要な析出硬化能と耐食性を確保するために不可欠
な元素であり、最低でも2.50% 以上、好ましくは3.00%
以上含有させることが必要である。しかしながら、多量
に含有させると熱間加工性が低下して製造性が悪くなる
とともに、前記した析出硬化能の向上効果が飽和するの
で、上限を4.00% とした。より望ましくは上限を3.60%
とするのが良い。
Cu: 2.50 to 4.00% Cu is an indispensable element for securing necessary precipitation hardening ability and corrosion resistance, and at least 2.50% or more, preferably 3.00%
It is necessary to contain the above. However, when a large amount is contained, the hot workability is reduced and the productivity is deteriorated, and the effect of improving the precipitation hardening ability is saturated. Therefore, the upper limit is set to 4.00%. More preferably, the upper limit is 3.60%
Good to be.

【0017】Ni:3.50 〜6.00% Niは耐食性を改善するステンレス鋼にとって基本元素で
あるとともに、高温におけるδフェライトの生成による
熱間加工性の低下を抑えるために必要な元素である。ま
た、強力なγ相形成元素であり、前記した第2発明にお
ける軟化焼鈍後において適量の残留オーステナイトを生
成させ、硬さ低減効果を十分に得るためにも必要な元素
であるため、最低でも3.50% 以上、好ましくは4.00% 以
上、より好ましくは4.50% 以上含有させる必要がある。
Ni: 3.50 to 6.00% Ni is a basic element for stainless steel for improving corrosion resistance, and is also an element necessary for suppressing a decrease in hot workability due to formation of δ ferrite at a high temperature. Further, since it is a strong γ-phase forming element and is an element necessary to generate an appropriate amount of retained austenite after the softening annealing in the above-mentioned second invention and sufficiently obtain the effect of reducing hardness, at least 3.50 %, Preferably 4.00% or more, more preferably 4.50% or more.

【0018】しかしながら、多量に含有させると、Ms点
が低下し固溶化熱処理後に残留オーステナイトが生成し
て加工硬化が大きくなるため、かえって変形抵抗が増加
するとともに、残留オーステナイトの増加によって析出
硬化能が低下し必要な強度が得られなくなるので、上限
を6.00% とした。好ましくは上限を5.50% とするのが良
い。
However, when a large amount is contained, the Ms point is lowered, and residual austenite is formed after solution heat treatment to increase work hardening, so that deformation resistance is increased and precipitation hardening ability is increased due to increased residual austenite. Since the strength decreases and the required strength cannot be obtained, the upper limit is set to 6.00%. Preferably, the upper limit is set to 5.50%.

【0019】Cr:14.00〜16.00% Crは、ステンレス鋼にとって必要な耐食性を確保するた
めの基本元素であり、最低でも14.00%以上、好ましくは
15.00%以上の含有が必要である。しかしながら、多量に
含有させるとδフェライト量が増加し、熱間加工性や靱
性が劣化するので、上限を16.00%とした。
Cr: 14.00 to 16.00% Cr is a basic element for ensuring the necessary corrosion resistance of stainless steel, and is at least 14.00%, preferably at least 14.00%.
15.00% or more is required. However, when contained in a large amount, the amount of δ ferrite increases and hot workability and toughness deteriorate, so the upper limit was set to 16.00%.

【0020】Nb:0.15 〜0.55% 、Nb/(C+N)≧5.00 NbはC 、N と結合しやすい元素であり、C 、N を炭窒化
物として析出させて固溶強化に影響するC 、N 量を低減
し熱処理後の硬さ低減に効果のある元素である。また、
Nbはいわゆる安定化効果によってCr炭化物の析出を防止
し、耐食性を向上させる働きもある。従って、C 、N を
安定化させるのに十分な量添加する必要があり、最低で
も0.15% 以上含有させる必要がある。
Nb: 0.15 to 0.55%, Nb / (C + N) ≧ 5.00 Nb is an element that easily binds to C and N, and C and N are precipitated as carbonitrides to influence solid solution strengthening. , Is an element that reduces the amount of N and is effective in reducing the hardness after heat treatment. Also,
Nb also has the function of preventing precipitation of Cr carbide by a so-called stabilizing effect and improving corrosion resistance. Therefore, it is necessary to add C and N in an amount sufficient to stabilize it, and it is necessary to contain at least 0.15% or more.

【0021】しかしながら、多量に含有させると、Crと
同様にδフェライトの生成を助長し熱間加工性や靱性が
劣化するので、上限を0.55% とした。なお、炭窒化物を
十分に生成するためには、含有するC 、N の量と比較し
て十分な量を含有させる必要があり、Nb/(C+N)≧5.00を
満足するように含有させることが必要である。そして、
より大きな硬さ低減効果を得るためには、Nb/(C+N)≧7.
00を満足するようにC 、N 、Nb含有率を調整することが
望ましい。
However, when contained in a large amount, the formation of δ ferrite is promoted similarly to Cr and the hot workability and toughness are deteriorated. Therefore, the upper limit is set to 0.55%. In order to sufficiently generate carbonitrides, it is necessary to contain a sufficient amount as compared with the amounts of C and N contained, so that Nb / (C + N) ≧ 5.00 is satisfied. It is necessary to let And
In order to obtain a greater hardness reduction effect, Nb / (C + N) ≧ 7.
It is desirable to adjust the contents of C, N, and Nb so as to satisfy 00.

【0022】Mo:0.3〜2.0% Moはユーザーから要求される耐食性のレベルに応じ、必
要に応じて添加することができる元素であり、Moを含有
しない鋼と比べ優れた耐食性を得るためには、最低でも
0.30% 以上の含有が必要である。しかしながら、多量に
含有させると、δフェライト量が増加して熱間加工性が
低下するとともに、靱性が低下するので、上限を2.0%と
した。
Mo: 0.3 to 2.0% Mo is an element that can be added as necessary according to the level of corrosion resistance required by the user. In order to obtain superior corrosion resistance compared to steel containing no Mo, ,at least
It must be contained at 0.30% or more. However, when contained in a large amount, the amount of δ ferrite increases and the hot workability decreases, and the toughness also decreases. Therefore, the upper limit is set to 2.0%.

【0023】B:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005 〜0.0100
% 、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.0100% のう
ち1種または2種以上 B 、Ca、Mg、REM は熱間加工性の改善のために必要に応
じて添加できる元素である。そして、前記効果を十分に
得るには、前記元素のうちの1種以上を0.0005% 以上含
有させることが必要である。しかしながら、多量に含有
しても効果が飽和するので、上限を各元素共に0.0100%
とした。
B: 0.0005-0.0100%, Ca: 0.0005-0.0100
%, Mg: 0.0005 to 0.0100%, and REM: 0.0005 to 0.0100% B, Ca, Mg, and REM are elements that can be added as necessary to improve hot workability. In order to sufficiently obtain the above-mentioned effects, it is necessary to contain at least one of the above-mentioned elements in an amount of 0.0005% or more. However, the effect is saturated even if it is contained in large amounts, so the upper limit is set to 0.0100% for each element.
And

【0024】次に本発明の熱処理条件の限定理由につい
て以下に説明する。第1段目の加熱温度を 980〜1080℃
としたのは、通常の固溶化熱処理と同様に炭化物を十分
に固溶化するのに適切な温度であるからである。すなわ
ち、 980℃未満では炭化物が十分に固溶しない可能性が
あり、1080℃を超えるとδフェライトが生成し、靱性、
耐食性が劣化する可能性がある。そして、炭化物を確実
に固溶させるには加熱保持温度の下限は1020℃とするの
が望ましく、δフェライトの生成を考慮すると、加熱保
持温度の上限は1060℃とするのが良い。また、加熱保持
時間は、炭化物を固溶させるのに十分な時間とする必要
があり、最低でも15分以上とし、上限は生産性の問題か
ら6時間とした。好ましくは2時間以下とするのが良
い。さらに、第2発明では、第1段目の加熱保持をした
後すぐに冷却するが、この冷却は通常の固溶化熱処理と
同様に冷却途中で炭化物が析出しない冷却速度(例えば
水冷、空冷でも炭化物が析出しなければ良い。)とする
必要がある。これは、第2段目の熱処理が炭化物が十分
に固溶した状態の鋼に対して行う必要があるためであ
る。
Next, the reasons for limiting the heat treatment conditions of the present invention will be described below. The first stage heating temperature is 980 ~ 1080 ℃
The reason for this is that the temperature is appropriate for sufficiently solid-solubilizing carbides as in the case of ordinary solution heat treatment. That is, if the temperature is lower than 980 ° C., the carbide may not sufficiently form a solid solution.
Corrosion resistance may be degraded. The lower limit of the heating and holding temperature is desirably 1020 ° C. in order to ensure the solid solution of the carbide, and the upper limit of the heating and holding temperature is preferably 1060 ° C. in consideration of the formation of δ ferrite. In addition, the heating holding time needs to be a time sufficient for solid solution of the carbide, and is set to at least 15 minutes or more, and the upper limit is set to 6 hours due to productivity problems. Preferably, it is set to 2 hours or less. Further, in the second invention, cooling is performed immediately after the first stage of heating and holding, but this cooling is performed at a cooling rate at which carbides do not precipitate during cooling (for example, water cooling, air cooling, or the like) as in ordinary solution heat treatment. Should not be deposited.) This is because the second-stage heat treatment needs to be performed on steel in which carbides are sufficiently dissolved.

【0025】次に、第2段目の熱処理を800 〜880 ℃の
範囲で行うのは、第1段目の加熱で炭化物が十分に固溶
した状態となっており、さらにこの温度域で保持するこ
とにより、Nb炭窒化物を十分に析出させるためである。
温度を800 〜880 ℃に設定したのは、Nb炭窒化物を析出
させるのに適切な温度域であるからであり、この温度範
囲より温度が高くても低くても炭窒化物が析出しにくく
なり、処理に時間がかかったり、十分に硬さが低下しな
くなる。より望ましくは加熱保持温度の上限を860 ℃と
するのが良い。また、加熱保持時間は、Nb炭窒化物を析
出させるのに十分な時間確保する必要があり、最低でも
1時間以上とし、上限は生産性の問題から16時間とし
た。なお、硬さ低減効果を十分に得るためには、4時間
以上加熱保持することが望ましい。
Next, the second-stage heat treatment is performed at a temperature in the range of 800 to 880 ° C. because the first-stage heating is in a state in which the carbides have sufficiently dissolved into solid solution, and the temperature is maintained in this temperature range. By doing so, Nb carbonitride is sufficiently precipitated.
The temperature was set at 800 to 880 ° C because it was in a temperature range suitable for precipitating Nb carbonitride, and even if the temperature was higher or lower than this temperature range, carbonitride did not easily precipitate. It takes time for the treatment, and the hardness does not sufficiently decrease. More preferably, the upper limit of the heating holding temperature is set to 860 ° C. Further, the heating and holding time needs to be long enough to precipitate Nb carbonitride, and is set to at least 1 hour or more, and the upper limit is set to 16 hours from the viewpoint of productivity. In order to sufficiently obtain the effect of reducing the hardness, it is desirable to hold the heating for at least 4 hours.

【0026】なお、第1発明では第1段目の加熱から第
2段目の加熱までを一度室温ないし室温近くまで冷却し
再加熱することを行わずに連続して行うため、この熱処
理の間にNb炭窒化物が析出かつ成長して大きくなる。そ
の結果、冷鍛が容易な低い硬度の鋼を得ることができ
る。なお、冷却速度を 500℃/hr 以下の速度としたの
は、 500℃/hr を超える速度で冷却すると、炭窒化物の
成長が不十分になって、硬さが十分に低下しなくなるか
らである。特に低い硬さを得るためには、 150℃/hr 以
下、より好ましくは50℃/hr 以下とするのが好ましい。
また、第1発明では第2段目の加熱後冷却することによ
り熱処理が終了するが、この冷却については、その条件
に関係なく目的とする硬さを得ることができる。しかし
ながら、マルテンサイト変態が進む約 200℃以下(成分
によりマルテンサイト変態温度は若干変化する)を徐冷
した場合には、残留オーステナイトが生成し、一層の硬
さ低減効果は得られるものの、その後の時効処理によっ
て高い硬さを得ることができなくなり、第2発明の場合
と同様に再度固溶化熱処理を行う必要が生じるので、こ
の温度領域は空冷以上の速度で冷却した方が望ましい。
In the first invention, since the heating from the first stage to the second stage is performed continuously without cooling and reheating once to room temperature or near room temperature, during this heat treatment, Nb carbonitride precipitates and grows and grows. As a result, it is possible to obtain steel of low hardness that is easily cold forged. The reason why the cooling rate is set to 500 ° C / hr or less is that if the cooling rate is more than 500 ° C / hr, the growth of carbonitride becomes insufficient and the hardness does not decrease sufficiently. is there. In order to obtain a particularly low hardness, the temperature is preferably 150 ° C./hr or less, more preferably 50 ° C./hr or less.
In the first invention, the heat treatment is completed by cooling after the second stage of heating, and the desired hardness can be obtained regardless of the cooling condition. However, when the martensitic transformation progresses slowly at about 200 ° C or less (the martensitic transformation temperature slightly changes depending on the component), retained austenite is formed, and although a further hardness reduction effect is obtained, Since high hardness cannot be obtained due to the aging treatment, and the solution heat treatment needs to be performed again as in the case of the second invention, it is desirable to cool the temperature region at a speed higher than air cooling.

【0027】さらに、第2発明において第2段目の加熱
保持後の冷却終了温度をMs点以下の温度としたのは、マ
ルテンサイト変態させないと、その後の軟化焼鈍処理に
よってε-Cu 相を析出及び成長させることができなくな
るためである。もし、Ms点以上の温度で冷却を終了し、
後述の軟化焼鈍処理を行った場合には、ε-Cu 相が析
出、成長せず、かつ適量の残留オーステナイトを生成す
ることができなくなり、硬さが十分に低下しない結果と
なる。
Further, in the second invention, the cooling end temperature after the second stage heating and holding is set to a temperature not higher than the Ms point because the martensitic transformation is not performed, and the ε-Cu phase is precipitated by the subsequent softening and annealing treatment. And it cannot be grown. If the cooling ends at a temperature above the Ms point,
When the softening annealing treatment described below is performed, the ε-Cu phase does not precipitate and grow, and an appropriate amount of retained austenite cannot be generated, resulting in insufficient reduction in hardness.

【0028】第1段目の熱処理後冷却し、再加熱して第
2段目の熱処理を行うことを特徴とする第2発明では、
第2段目の加熱保持によりNb炭窒化物は析出するが、第
1発明のように炭窒化物が十分に成長しないうちに冷却
されるため、炭窒化物が微細に分散した状態となり、第
2段目の熱処理を終了しても目的とする硬さまで低下し
ない(但しNb炭窒化物のピンニング効果により、組織が
微細化され、延性が改善するという効果がある)。
In a second aspect of the present invention, the first stage heat treatment is followed by cooling and reheating to perform the second stage heat treatment.
The Nb carbonitride precipitates due to the second stage of heating and holding, but is cooled before the carbonitride grows sufficiently as in the first invention, so that the carbonitride is in a finely dispersed state. Even if the second-stage heat treatment is completed, the hardness does not decrease to the target hardness (however, the pinning effect of Nb carbonitride has the effect of making the structure finer and improving the ductility).

【0029】そこで、さらに第3段目の加熱として、60
0 〜680 ℃の温度で1〜16時間加熱保持し、室温まで冷
却するという軟化焼鈍処理を行う。この熱処理によりε
-Cu相が析出、成長し、かつ残留オーステナイトが適量
生成され、所望の低い硬さが得られる。温度範囲を600
〜 680℃としたのは、600 ℃未満では、析出したε-Cu
相が成長しないため、かえって硬化してしまうという問
題があり、680 ℃を超えると、変態温度を超えてマルテ
ンサイト組織がオーステナイトに変態し、その後の冷却
時に再度オーステナイトがマルテンサイトに変態するた
め、硬さ低減効果が得られなくなるという問題が生じる
からである。なお、一層の硬さ低減効果を得るために
は、ε-Cu 相を確実に成長させるために加熱保持温度の
下限を610℃とするのが望ましく、またオーステナイト
への逆変態を確実に防止するためには、加熱保持温度の
上限を660 ℃とするのが望ましい。
Then, as the third stage heating, 60
A soft annealing treatment of heating and holding at a temperature of 0 to 680 ° C. for 1 to 16 hours and cooling to room temperature is performed. By this heat treatment ε
The -Cu phase precipitates and grows, and an appropriate amount of retained austenite is formed, and a desired low hardness is obtained. 600 temperature range
~ 680 ° C is the reason for the precipitation of ε-Cu
Since the phase does not grow, there is a problem of hardening instead.If the temperature exceeds 680 ° C, the martensitic structure is transformed to austenite beyond the transformation temperature, and austenite transforms to martensite again during subsequent cooling. This is because there is a problem that the effect of reducing the hardness cannot be obtained. In order to further increase the hardness reduction effect, it is desirable to set the lower limit of the heating holding temperature to 610 ° C. in order to surely grow the ε-Cu phase, and to surely prevent the reverse transformation to austenite. For this purpose, it is desirable to set the upper limit of the heating holding temperature to 660 ° C.

【0030】以上説明した方法により、通常行われる固
溶化熱処理を施した場合に比べ低い硬さとすることがで
きるため、優れた冷鍛性を得ることができる。但し、第
2発明では本発明の熱処理によりε-Cu 相が析出、成長
し、かつ残留オーステナイトが生成しており、そのまま
時効処理しても硬さの増加は期待できない。そこで、第
2発明の方法により製造したステンレス鋼については、
冷間鍛造により所定の形状に加工した後、再度固溶化熱
処理を行ってから時効処理を施すことが必要となる。こ
れにより、十分な強度を得ることができる。
According to the above-described method, the hardness can be reduced as compared with the case where the solution heat treatment is generally performed, so that excellent cold forgeability can be obtained. However, in the second invention, the ε-Cu phase precipitates and grows and the residual austenite is generated by the heat treatment of the present invention, so that an increase in hardness cannot be expected even if the aging treatment is performed as it is. Therefore, for stainless steel manufactured by the method of the second invention,
After processing into a predetermined shape by cold forging, it is necessary to perform solution heat treatment again and then perform aging treatment. Thereby, sufficient strength can be obtained.

【0031】なお、以上説明した化学成分の範囲、製造
条件のうち、それぞれの望ましい範囲を組み合わせるこ
とにより、従来ではほとんど不可能であった硬さHRC 27
以下を達成することができる。
By combining the above-described ranges of the chemical components and the production conditions with the respective desirable ranges, the hardness HRC 27 which has been almost impossible in the past can be obtained.
The following can be achieved:

【0032】すなわち、請求項3の発明(第3発明)の
ように、重量比にしてC:0.050%以下、Si:0.40%以下、M
n:0.80%以下、S:0.010%以下、Cu:3.0〜3.6%、Ni:4.5〜
5.5%、Cr:15.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:0.020%
以下を含有し、かつC+N:0.060%以下及びNb/(C+N)≧7.00
を満足し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼か、また
は耐食性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間加工性改
善のためのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005 〜0.0100
% 、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.0100% のう
ちの1種または2種以上の、のうちの少なくとも1
種の元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間圧延後室
温まで冷却した後、1020〜1060℃まで加熱して15分〜6
時間温度を保持し、その後 150℃/hr 以下の速度で800
〜860 ℃まで冷却し、前記温度にて4〜16時間温度を保
持した後、室温まで冷却することにより、熱処理後の硬
さをHRC 27以下とすることが可能となる。
That is, as in the invention of the third aspect (third invention), the weight ratio of C: 0.050% or less, Si: 0.40% or less, M:
n: 0.80% or less, S: 0.010% or less, Cu: 3.0 to 3.6%, Ni: 4.5 to
5.5%, Cr: 15.00 to 16.00%, Nb: 0.15 to 0.55%, N: 0.020%
And C + N: 0.060% or less and Nb / (C + N) ≧ 7.00
Is satisfied, the balance is steel consisting of Fe and impurity elements, or Mo: 0.3 to 2.0% for improving corrosion resistance, B: 0.0005 to 0.0100% for improving hot workability, Ca: 0.0005 to 0.0100
%, At least one of one or more of Mg: 0.0005 to 0.0100%, REM: 0.0005 to 0.0100%
After hot rolling the steel further containing the above-mentioned elements to the steel and cooling to room temperature, the steel is heated to 102 to 1060 ° C. for 15 minutes to 6 minutes.
Hold the temperature for a time, then 800 at a rate of 150 ° C / hr or less
After cooling to 860860 ° C., maintaining the temperature at the above temperature for 4 to 16 hours, and then cooling to room temperature, the hardness after heat treatment can be reduced to HRC 27 or less.

【0033】また、請求項4の発明(第4発明)のよう
に、重量比にしてC:0.05% 以下、Si:0.40%以下、Mn:0.8
0%以下、S:0.010%以下、Cu:3.0〜3.6%、Ni:4.5〜5.5%、
Cr:15.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:0.020%以下を
含有し、かつC+N:0.060%以下及びNb/(C+N)≧7.00を満足
し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼か、または耐食
性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間加工性改善のた
めのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005 〜0.0100% 、M
g:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.0100% のうちの
1種または2種以上の、のうちの少なくとも1種の
元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間圧延後室温ま
で冷却した後、1020〜1060℃まで加熱して15分〜6時間
温度を保持した後冷却するという固溶化熱処理を施し、
次に800 〜860 ℃に再加熱して4〜16時間温度を保持し
た後、Ms点以下の温度まで冷却するという中間焼鈍処理
を施し、最後に610 〜660 ℃に加熱して4〜16時間温度
を保持した後、室温まで冷却しても、熱処理後の硬さを
HRC 27以下とすることが可能となる。
Further, as in the invention of the fourth aspect (the fourth invention), the weight ratio of C: 0.05% or less, Si: 0.40% or less, Mn: 0.8
0% or less, S: 0.010% or less, Cu: 3.0 to 3.6%, Ni: 4.5 to 5.5%,
Cr: 15.00 to 16.00%, Nb: 0.15 to 0.55%, N: 0.020% or less, and C + N: 0.060% or less and Nb / (C + N) ≧ 7.00, the balance being Fe and impurities Elemental steel or Mo: 0.3-2.0% for improving corrosion resistance, B: 0.0005-0.0100%, Ca: 0.0005-0.0100%, M for improving hot workability
g: 0.0005 to 0.0100%, REM: 0.0005 to 0.0100%, and at least one element of at least one element of the above steels was further rolled to a room temperature after hot rolling. After that, it is subjected to a solution heat treatment of heating to 102 to 1060 ° C., maintaining the temperature for 15 minutes to 6 hours, and then cooling.
Next, after reheating to 800 to 860 ° C and maintaining the temperature for 4 to 16 hours, an intermediate annealing treatment of cooling to a temperature below the Ms point is performed, and finally heating to 610 to 660 ° C for 4 to 16 hours. Even after cooling to room temperature, the hardness after heat treatment
HRC 27 or less is possible.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】次に、本発明鋼の特徴を比較例と
対比して、実施例により説明する。表1にこれらの供試
鋼の化学成分を示す。なお、供試鋼は30kg真空誘導溶解
炉によって溶解した鋼塊を1200℃に加熱して鍛伸するこ
とにより準備したものである。
Next, the characteristics of the steel according to the present invention will be described with reference to examples in comparison with comparative examples. Table 1 shows the chemical components of these test steels. The test steel was prepared by heating a steel ingot melted by a 30 kg vacuum induction melting furnace to 1200 ° C. and forging.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1において、A〜F鋼は本発明の成分範
囲内の鋼であり、G〜J鋼はいずれかの成分が本発明で
規定する範囲を外れている比較鋼である。なお。G〜J
鋼のうち、G、J鋼はSUS630の成分範囲内の鋼であり、
H鋼はSUS630の範囲内の鋼に熱間加工性改善のためにB
を少量含有させた鋼であり、I鋼は、SUS630に対しNb含
有率が低い鋼に熱間加工性改善のためにCaを少量含有さ
せたものである。
In Table 1, A to F steels are steels within the composition range of the present invention, and G to J steels are comparative steels in which any component is out of the range specified in the invention. In addition. G ~ J
Among the steels, G and J steels are steels within the composition range of SUS630,
H steel is added to steel in the range of SUS630 to improve hot workability.
Is a steel containing a small amount of Nb, and steel I is a steel having a low Nb content relative to SUS630 and containing a small amount of Ca for improving hot workability.

【0037】これら各供試鋼について、熱処理後の硬
さ、限界加工率、時効処理後の硬さ、耐食性、熱間加工
性について評価した。以下に試験方法について説明す
る。 (1)熱処理方法 熱処理条件は、最適条件を把握するために、加熱温度、
熱処理途中の冷却速度等を表2、表3に示すように様々
に変化させて行った。但し、固溶化熱処理に相当する第
1段目の加熱については、全ての試験について1050℃×
30分(表2の結果は加熱保持後表2に示す速度で冷却、
表3の結果は加熱保持後水冷)の条件で統一した。ま
た、第2段目の加熱後の冷却は、700 ℃までを徐冷(加
熱炉内で炉冷)、700 ℃以下は空冷で室温まで冷却する
という方法で行った(試験No.33 を除く。)。なお、従
来の熱処理との効果の差を比較するために、通常の固溶
化熱処理を施した場合についても同様な方法で測定(表
2、3に示す試験No.20,44)した。
Each of these test steels was evaluated for hardness after heat treatment, critical working ratio, hardness after aging treatment, corrosion resistance, and hot workability. The test method is described below. (1) Heat treatment method The heat treatment conditions are as follows:
The cooling rate during the heat treatment was varied as shown in Tables 2 and 3. However, for the first stage heating corresponding to the solution heat treatment, 1050 ° C x
30 minutes (The results in Table 2 were cooled at the rate shown in Table 2 after heating and holding.
The results in Table 3 were unified under the condition of heating and holding and water cooling). In addition, cooling after the second stage of heating was performed by gradually cooling to 700 ° C (furnace cooling in a heating furnace), and cooling to 700 ° C or less by air cooling to room temperature (excluding test No. 33). .). In addition, in order to compare the difference of the effect with the conventional heat treatment, the measurement was performed in the same manner even when the ordinary solution heat treatment was performed (Test Nos. 20, 44 shown in Tables 2 and 3).

【0038】また、第2発明に関係する実施例として、
第2段目の加熱後の冷却終了温度の影響を調べるため
に、冷却終了温度をMs点より高い 300℃とした試験(試
験No.33)も合わせて実施した。以上説明した方法で熱処
理した試験片を用い、以下に説明する硬さ、限界加工
率、時効処理後の硬さ、耐食性の評価を行った。
As an embodiment relating to the second invention,
In order to examine the effect of the cooling end temperature after the second stage heating, a test (test No. 33) in which the cooling end temperature was set to 300 ° C. higher than the Ms point was also performed. Using the test piece heat-treated by the method described above, the hardness, critical working rate, hardness after aging treatment, and corrosion resistance were evaluated as described below.

【0039】(2)熱処理後の硬さ 前記した熱処理を行った後、D/4 部の硬さをJISZ2245に
基づきロックウエルCスケールにて測定した。
(2) Hardness after heat treatment After the above heat treatment, the hardness of the D / 4 part was measured on a Rockwell C scale based on JISZ2245.

【0040】(3)冷間鍛造性 前記した熱処理を行った試験片を機械加工して、直径14
mm、高さ21mmで側面長手方向に深さ0.8mm の切欠をつけ
た試験片(日本塑性加工学会冷間鍛造分科会基準2号試
験片)を作製し、100tonアムスラー試験機で圧縮加工し
て、目視にて割れが確認された時の圧縮率(限界加工
率)を測定した。圧縮加工は、摩擦条件にばらつきが生
じにくくするため、同心円溝付の工具を用いた。
(3) Cold Forgeability The test piece subjected to the heat treatment described above was machined to a diameter of 14%.
mm, height 21mm, depth 0.8mm notched in the longitudinal direction of the test piece (Standard No.2 cold forging subcommittee of the Japan Society for Technology of Plasticity) and compression-processed with a 100ton Amsler testing machine. The compression rate (critical processing rate) when cracks were visually confirmed was measured. In the compression working, a tool with concentric grooves was used in order to make the friction condition hard to vary.

【0041】(4)時効処理後の硬さ 前記した熱処理を施した試験片に対し、さらに590 ℃×
4hr で加熱保持後空冷という条件で時効処理を施し、
(2)と同様の方法で硬さを測定した。なお、第2発明
に該当する熱処理を行った場合については、必要な析出
硬化を得るために、時効処理の前に1030℃×1hr で加熱
保持後水冷という条件で固溶化熱処理を施した後、同様
な方法で硬さを測定した。
(4) Hardness after aging treatment The test piece subjected to the heat treatment was further subjected to 590 ° C. ×
Aging treatment under the condition of air cooling after heating and holding for 4 hours,
The hardness was measured in the same manner as in (2). In the case of performing the heat treatment corresponding to the second invention, in order to obtain necessary precipitation hardening, after performing a solution heat treatment under the conditions of heating and holding at 1030 ° C. × 1 hr and water cooling before aging treatment, Hardness was measured in the same manner.

【0042】(5)耐食性 時効処理後の硬さを測定した試験片と全く同じ熱処理を
行った後、JISG0578で規定されている「ステンレス鋼の
塩化第二鉄腐食試験方法」に準拠した方法で温度35℃で
試験後、腐食減量を測定することにより、耐食性を評価
した。表2、3には、測定した腐食減量の値(g/m2hr)
が、25未満である場合を◎、25以上35未満である場合を
○、35以上の場合を×で表示した。
(5) Corrosion Resistance After the same heat treatment as the test piece whose hardness after the aging treatment was measured, the test piece was subjected to a method in accordance with “Testing method for ferric chloride corrosion of stainless steel” specified in JIS G0578. After the test at a temperature of 35 ° C., the corrosion resistance was evaluated by measuring the corrosion loss. Tables 2 and 3 show the measured corrosion weight loss (g / m 2 hr).
Is indicated by ◎ when less than 25, ○ when 25 or more and less than 35, and × when 35 or more.

【0043】(6)熱間加工性 熱間加工性は、鍛伸材から平行部直径10mmの試験片を作
製、準備し、通電加熱により1100℃まで 100秒で加熱
し、1分間温度を保持した後、50mm/secの引張速度で破
断させた後、破断面の絞り率を測定することにより評価
した。表2、3には、絞り率が95%以上の場合を◎、90
%以上95%未満の場合を○、80%以上90%未満の場合を
△で表示した。試験結果を表2(第1、3発明の実施
例)、表3(第2、4発明の実施例)に示す。
(6) Hot workability The hot workability is determined by preparing a test piece having a parallel part diameter of 10 mm from a forged material, heating it to 1100 ° C. for 100 seconds by applying current, and maintaining the temperature for 1 minute. Then, after breaking at a tensile speed of 50 mm / sec, evaluation was performed by measuring the drawing ratio of the fractured surface. Tables 2 and 3 show 場合, 90 when the drawing ratio is 95% or more.
% And less than 95%, and ○ when 80% or more and less than 90%. The test results are shown in Table 2 (Examples of the first and third inventions) and Table 3 (Examples of the second and fourth inventions).

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】表2、3に示した結果のうち、試験No.1〜
15、21〜39の結果から明らかなように、化学成分が本発
明の範囲内であるA〜F鋼を用いた場合でも、加熱温
度、冷却速度等の条件のうち、いずれかが本発明の範囲
外である場合には、従来の方法で熱処理(1050℃×30
分、水冷の固溶化熱処理のみ)した結果である試験No.2
0,44に比べれば低い硬さが得られるが、本発明に比べ熱
処理後の硬さが高くなり、冷鍛性が低下することがわか
る。
Of the results shown in Tables 2 and 3, Test Nos. 1 to
As is clear from the results of Nos. 15, 21 to 39, even when using the A to F steels whose chemical components are within the scope of the present invention, any one of the conditions such as the heating temperature and the cooling rate is the present invention. If the temperature is out of the range, heat treatment (1050 ° C. × 30
Test No. 2 which is the result of water-cooled solution heat treatment)
It can be seen that the hardness after heat treatment is higher than that of the present invention, but the cold forgeability is lower than that of the present invention.

【0047】また、本発明で規定した成分の一部が範囲
外である供試材を用いて試験を行った実施例である試験
No.16 〜19、40〜43の結果から明らかなように、JIS で
規格化されているSUS630の範囲内か、あるいはSUS630に
極めて類似する成分を有する鋼であっても、新しい熱処
理による効果が十分に得られず、硬さが十分に低下しな
い場合のあることがわかる。また、SUS630を従来の方法
で熱処理したにすぎない試験No.20,44は、前記した比較
例と比べても著しく熱処理後の硬さが高いものである。
Further, a test was conducted using a test material in which a part of the components specified in the present invention is out of the range.
As is clear from the results of Nos. 16 to 19 and 40 to 43, even if the steel is within the range of SUS630 standardized by JIS or has a component very similar to SUS630, the effect of the new heat treatment is It can be seen that there is a case where the hardness is not sufficiently obtained and the hardness is not sufficiently reduced. In Test Nos. 20 and 44, in which SUS630 was merely heat-treated by a conventional method, the hardness after heat treatment was significantly higher than that of the above-mentioned comparative example.

【0048】以上説明した比較例、従来例に対し、本発
明に該当する実施例は、全て硬さが十分低下しており
(HRC28 以下、望ましい条件で行った場合にはHRC27 以
下) 、限界加工率も従来例に比べ優れていることがわか
る。また、析出硬化後の硬さも従来例と同等以上の硬さ
を得られるとともに、耐食性、熱間加工性についても従
来例、比較例に比べ同等以上の性能を有することが確認
できた。なお、本実施例では590 ℃で時効処理した場合
を示しているため、硬さはHRC35 程度となっているが、
より低い温度(例えば480 ℃[H900 相当])で行えば、よ
り高い硬さが得られることは勿論である。また、表2、
3には結果を示していないが、同じ供試材を用い、同様
の熱処理を行った材料をて引張試験した結果、第1、3
発明の熱処理材では伸びが12〜15% 、第2、4発明では
伸びが22〜25% となり、第2、4発明の方が延性の点で
は優れていることが判明した。
In contrast to the comparative example and the conventional example described above, the examples corresponding to the present invention all have sufficiently low hardness (HRC 28 or less, and HRC 27 or less when performed under desirable conditions). It can be seen that the rate is also superior to the conventional example. In addition, it was confirmed that the hardness after precipitation hardening was equal to or higher than that of the conventional example, and the corrosion resistance and hot workability were equal to or higher than those of the conventional example and the comparative example. In this example, since the case of aging treatment at 590 ° C. is shown, the hardness is about HRC35,
If the temperature is lower (for example, 480 ° C. [equivalent to H900]), higher hardness can be naturally obtained. Table 2,
Although the results are not shown in FIG. 3, the same test materials were used and the same heat-treated materials were subjected to tensile tests.
The heat-treated material of the invention has an elongation of 12 to 15%, and the second and fourth inventions have an elongation of 22 to 25%. Thus, it has been found that the second and fourth inventions are superior in ductility.

【0049】以上説明した実験は、多数の条件を短時間
に試験するために、30kgVIM 溶解炉による溶解材を用い
て実験し、その結果を示したが、実製造設備でも同様に
試作を行い、同様の結果が得られることが確認された。
In the experiment described above, in order to test a number of conditions in a short time, an experiment was conducted using a melting material in a 30 kg VIM melting furnace, and the results were shown. It was confirmed that similar results were obtained.

【0050】なお、前記実施例では、第1段目の加熱条
件を1050℃一定で行った場合のみ示したが、この加熱の
狙いは従来の固溶化熱処理と同じ炭化物の固溶にあり、
本発明の範囲内である 980〜1080℃であれば、1050℃以
外の温度で第1段目の加熱を行っても、炭化物は十分に
固溶するので、前記実施例と全く同じ効果を得ることが
できる。また、第2段目の加熱保持後の冷却条件につい
ては、700 ℃までは徐冷、それ以下は空冷の場合のみ示
したが、別に加熱保持直後から空冷したり水冷した場合
についても同様の実験を行い、同じように優れた硬さ低
減効果を得られることが確認できた。
In the above embodiment, only the case where the first stage heating condition is performed at a constant temperature of 1050 ° C. is shown. However, the purpose of this heating is the same solid solution of carbide as in the conventional solution heat treatment.
If the temperature is in the range of 980 to 1080 ° C., which is within the range of the present invention, even if the first-stage heating is performed at a temperature other than 1050 ° C., the carbides are sufficiently dissolved to obtain exactly the same effects as those of the above-described embodiment. be able to. The cooling conditions after the second stage of heating and holding are shown only for slow cooling up to 700 ° C and below for air cooling, but the same experiment was conducted for air cooling or water cooling immediately after heating and holding. Was carried out, and it was confirmed that a similarly excellent hardness reduction effect was obtained.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明では、成分範
囲を最適化し、特定の条件で熱処理することによって、
従来冷鍛がかなり難しい鋼種として位置づけられていた
SUS630(またはSUS630に耐食性改善元素(Mo)、熱間加工
性改善元素(B,Ca,Mg,REM) を追加添加した鋼)の硬さを
低く抑えることが可能となる。従って、冷鍛加工のため
に用いる金型、パンチ等への負担が軽くなり、金型やパ
ンチの寿命を大幅に改善して冷鍛による部品加工を可能
とすることができ、締結ボルト等、耐食性と強度が共に
要求され、析出硬化型ステンレス鋼の適用が適した部品
の製造の効率化を可能とすることができる。
As described above, according to the present invention, by optimizing the component range and performing heat treatment under specific conditions,
Conventionally, cold forging was regarded as a very difficult steel type
The hardness of SUS630 (or steel obtained by additionally adding a corrosion resistance improving element (Mo) and a hot workability improving element (B, Ca, Mg, REM) to SUS630) can be suppressed. Therefore, the load on the die and punch used for cold forging is reduced, and the life of the die and punch can be greatly improved to enable cold forging to process parts. Both corrosion resistance and strength are required, and it is possible to increase the efficiency of manufacturing components suitable for application of precipitation hardening stainless steel.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 重量比にしてC:0.050%以下、Si:0.60%以
下、Mn:0.80%以下、S:0.010%以下、Cu:2.5〜4.0%、Ni:
3.5〜6.0%、Cr:14.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:
0.030%以下を含有し、かつC+N:0.070%以下及びNb/(C+N)
≧5.00を満足し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼
か、または耐食性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間
加工性改善のためのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005
〜0.0100%、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.010
0% のうちの1種または2種以上の、のうちの少な
くとも1種の元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間
圧延後室温まで冷却した後、 980〜1080℃まで加熱して
15分〜6時間温度を保持し、その後 500℃/hr 以下の速
度で800 〜880 ℃まで冷却し、前記温度にて1〜16時間
温度を保持した後、室温まで冷却することを特徴とする
冷鍛性に優れた析出硬化型マルテンサイト系ステンレス
鋼の製造方法。
Claims: C: 0.050% or less by weight, Si: 0.60% or less, Mn: 0.80% or less, S: 0.010% or less, Cu: 2.5 to 4.0%, Ni:
3.5-6.0%, Cr: 14.00-16.00%, Nb: 0.15-0.55%, N:
Contains 0.030% or less, and C + N: 0.070% or less and Nb / (C + N)
Satisfies ≥ 5.00, the balance is steel consisting of Fe and impurity elements, or Mo: 0.3 to 2.0% for improving corrosion resistance, B: 0.0005 to 0.0100% for improving hot workability, Ca: 0.0005
~ 0.0100%, Mg: 0.0005 ~ 0.0100%, REM: 0.0005 ~ 0.010
After hot rolling a steel further containing at least one element of at least one of 0% or two or more thereof, the steel is cooled to room temperature, and then heated to 980 to 1080C.
Maintaining the temperature for 15 minutes to 6 hours, then cooling at a rate of 500 ° C./hr or less to 800 to 880 ° C., maintaining the temperature at the above temperature for 1 to 16 hours, and then cooling to room temperature. Method for producing precipitation-hardened martensitic stainless steel with excellent cold forgeability.
【請求項2】 重量比にしてC:0.05% 以下、Si:0.60%以
下、Mn:0.80%以下、S:0.010%以下、Cu:2.5〜4.0%、Ni:
3.5〜6.0%、Cr:14.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:
0.030%以下を含有し、かつC+N:0.070%以下及びNb/(C+N)
≧5.00を満足し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼
か、または耐食性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間
加工性改善のためのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005
〜0.0100%、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.010
0% のうちの1種または2種以上の、のうちの少な
くとも1種の元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間
圧延後室温まで冷却した後、 980〜1080℃まで加熱して
15分〜6時間温度を保持した後冷却するという固溶化熱
処理を施し、次に800 〜880 ℃に再加熱して1〜16時間
温度を保持した後、Ms点以下の温度まで冷却するという
中間焼鈍処理を施し、最後に600 〜680 ℃に加熱して1
〜16時間温度を保持した後、室温まで冷却するという軟
化焼鈍処理を施すことを特徴とする冷鍛性に優れた析出
硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
2. The weight ratio of C: 0.05% or less, Si: 0.60% or less, Mn: 0.80% or less, S: 0.010% or less, Cu: 2.5 to 4.0%, Ni:
3.5-6.0%, Cr: 14.00-16.00%, Nb: 0.15-0.55%, N:
Contains 0.030% or less, and C + N: 0.070% or less and Nb / (C + N)
Satisfies ≥ 5.00, the balance is steel consisting of Fe and impurity elements, or Mo: 0.3 to 2.0% for improving corrosion resistance, B: 0.0005 to 0.0100% for improving hot workability, Ca: 0.0005
~ 0.0100%, Mg: 0.0005 ~ 0.0100%, REM: 0.0005 ~ 0.010
After hot rolling a steel further containing at least one element of at least one of 0% or two or more thereof, the steel is cooled to room temperature, and then heated to 980 to 1080C.
A solution heat treatment of cooling after maintaining the temperature for 15 minutes to 6 hours, then reheating to 800 to 880 ° C., maintaining the temperature for 1 to 16 hours, and then cooling to a temperature below the Ms point Annealed, and finally heated to 600-680 ° C
A method for producing a precipitation hardening martensitic stainless steel excellent in cold forgeability, characterized by performing a soft annealing treatment in which the temperature is maintained for up to 16 hours and then cooled to room temperature.
【請求項3】 重量比にしてC:0.050%以下、Si:0.40%以
下、Mn:0.80%以下、S:0.010%以下、Cu:3.0〜3.6%、Ni:
4.5〜5.5%、Cr:15.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:
0.020%以下を含有し、かつC+N:0.060%以下及びNb/(C+N)
≧7.00を満足し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼
か、または耐食性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間
加工性改善のためのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005
〜0.0100%、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.010
0% のうちの1種または2種以上の、のうちの少な
くとも1種の元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間
圧延後室温まで冷却した後、1020〜1060℃まで加熱して
15分〜6時間温度を保持し、その後 150℃/hr 以下の速
度で800 〜860 ℃まで冷却し、前記温度にて4〜16時間
温度を保持した後、室温まで冷却し、熱処理後の硬さを
HRC 27以下としたことを特徴とする冷鍛性に優れた析出
硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。
3. The weight ratio of C: 0.050% or less, Si: 0.40% or less, Mn: 0.80% or less, S: 0.010% or less, Cu: 3.0 to 3.6%, Ni:
4.5-5.5%, Cr: 15.00-16.00%, Nb: 0.15-0.55%, N:
Contains 0.020% or less, and C + N: 0.060% or less and Nb / (C + N)
Satisfies ≧ 7.00, the balance is steel consisting of Fe and impurity elements, or Mo: 0.3 to 2.0% for improving corrosion resistance, B: 0.0005 to 0.0100% for improving hot workability, Ca: 0.0005
~ 0.0100%, Mg: 0.0005 ~ 0.0100%, REM: 0.0005 ~ 0.010
0% or more of at least one element of at least one of the above-mentioned steels is further rolled to room temperature after hot rolling, and then heated to 102 to 1060 ° C.
The temperature is maintained for 15 minutes to 6 hours, then cooled to 800 to 860 ° C. at a rate of 150 ° C./hr or less, the temperature is maintained for 4 to 16 hours, and then cooled to room temperature. To
A method for producing a precipitation-hardening martensitic stainless steel excellent in cold forgeability, characterized by having an HRC of 27 or less.
【請求項4】 重量比にしてC:0.05% 以下、Si:0.40%以
下、Mn:0.80%以下、S:0.010%以下、Cu:3.0〜3.6%、Ni:
4.5〜5.5%、Cr:15.00〜16.00%、Nb:0.15 〜0.55% 、N:
0.020%以下を含有し、かつC+N:0.060%以下及びNb/(C+N)
≧7.00を満足し、残部がFe及び不純物元素からなる鋼
か、または耐食性改善のためのMo:0.3〜2.0%と、熱間
加工性改善のためのB:0.0005〜0.0100% 、Ca:0.0005
〜0.0100%、Mg:0.0005 〜0.0100% 、REM:0.0005〜0.010
0% のうちの1種または2種以上の、のうちの少な
くとも1種の元素を前記鋼にさらに含有させた鋼を熱間
圧延後室温まで冷却した後、1020〜1060℃まで加熱して
15分〜6時間温度を保持した後冷却するという固溶化熱
処理を施し、次に800 〜860 ℃に再加熱して4〜16時間
温度を保持した後、Ms点以下の温度まで冷却するという
中間焼鈍処理を施し、最後に610 〜660 ℃に加熱して4
〜16時間温度を保持した後、室温まで冷却し、熱処理後
の硬さをHRC 27以下としたことを特徴とする冷鍛性に優
れた析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方
法。
4. C: 0.05% or less by weight, Si: 0.40% or less, Mn: 0.80% or less, S: 0.010% or less, Cu: 3.0 to 3.6%, Ni:
4.5-5.5%, Cr: 15.00-16.00%, Nb: 0.15-0.55%, N:
Contains 0.020% or less, and C + N: 0.060% or less and Nb / (C + N)
Satisfies ≧ 7.00, the balance being steel consisting of Fe and impurity elements, or Mo: 0.3 to 2.0% for improving corrosion resistance, and B: 0.0005 to 0.0100% for improving hot workability, Ca: 0.0005
~ 0.0100%, Mg: 0.0005 ~ 0.0100%, REM: 0.0005 ~ 0.010
0% or more of at least one element of at least one of the above-mentioned steels is further rolled to room temperature after hot rolling, and then heated to 102 to 1060 ° C.
A solution heat treatment of cooling after maintaining the temperature for 15 minutes to 6 hours, then reheating to 800 to 860 ° C, maintaining the temperature for 4 to 16 hours, and then cooling to a temperature below the Ms point Annealed, and finally heated to 610-660 ° C
A method for producing a precipitation-hardening martensitic stainless steel excellent in cold forgeability, characterized in that after maintaining the temperature for 16 hours, it is cooled to room temperature and the hardness after heat treatment is set to HRC 27 or less.
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