JPS581169B2 - 耐疲労性に優れた高強度ばね用ステンレス鋼の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は耐疲労性に優れた高強度ばね用ステンレス鋼
の製造方法に関するものである。

通信機器、測定機器、電気機器関係の各種スイチやリレ
ー、または建築用部品その他電子部品類などのばね材料
として従来よりべリリウム、銅合金、洋白などが用いら
れてきた。

しかし最近では、より高い強度ばね限界を有し、曲げ加
工性が良好で、しかも耐食性に優れたステンレス製薄板
もしくは線状ばねが上記諸材料に代って多用されるよう
になってきた。

さらに各種車輌用の外装部品たとえばブレーキシュー用
ばねや車輪カバー、そして乗用車の安全シートベルトの
リトラクター用うず巻ばねなどステンレス鋼のばね材と
しての用途はますます増大の一途をたどっている。

かかるばね用ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０１に代
表される準安定オーステナイトステンレス鋼と、１７−
７ｐＨ鋼（ＳＵＳ６３１）に代表される析出硬化型オー
ステナイトステンレス鋼の２種をあげることができこれ
らばね用ステンレス鋼に施される従来の処理工程は何れ
もほぼ同様で、母板を溶体化処理後、常温にて所定の板
厚（板ばねの場合）もしくは線径（線状ばねの場合）に
冷間加工して所要の硬度としたのち、成形加工を行なう
ことによってばね部品を得、その後前者については、多
くの場合約２００〜約５５０℃の焼戻し処理を行ない、
また後者については約４００〜約６００℃の析出硬化熱
処理を施して使用に供するものであった。

このようにして処理されたステンレス鋼ばね材料が一般
には良好な特性を具備していることは上述したとおりで
あるが、近年はね材の特性向上に対する要求はますます
か酷になりつつあり、とりわけ従来材に比べて、より高
強度（高硬度）でかつより優れた耐疲労特性を具備する
ようなばね用ステンレス鋼が待望されるに至った。

自動車安全ベルトのりトラクター用うず巻はねはその典
形的なものである。

ところでＳＵＳ３０１に代表される準安定オーステナイ
トステンレス鋼を冷間加工したときに高い強度が得られ
るのは、その加工によって組織内にマルテンサイトが生
成するためであることはよく知られている。

そしてその後の焼戻し処理によるひずみ時効によってさ
らに若干の硬度の増加がもたらされることも公知の事実
である。

この場合マルテンサイト生成量は鋼の化学組成、加工度
、加工温度などによって大きな影響を受けるが、通常の
製造工程ではオーステナイトステンレス規格鋼を常温で
加工する関係上、マルテンサイト量は主として加工度に
よって制御される。

第１図はＳＵＳ３０１を上述した通常の製造工程にした
がって、母板溶体化処理後２０〜３０℃で、圧延加工度
を４０〜９０％にわたって種々に変え、板厚０．４５ｍ
ｍのばね材料を作製し、その後４００℃で１時間の焼戻
し処理を行なったのちビッカース鋼度（Ｈｖ）と曲げ疲
労強度（σｆ）を測定した結果を示したものである。

この疲労試験は両振り平面曲げ疲労試験機により１００
０サイクル／分の速度で行ない、３×１０６回の繰返し
曲げでの破断強度をσｆ（ｋｇ／ｍｍ２）とした。

なおこのσｆの値自身は、たとえ同一の試験材であって
も、もし試験方法が変われば変化する可能註があるので
、あくまでここでのべる試験において相対的な意味をも
つ。

さて結果は従来の知見と同様、硬度が高くなるにつれ疲
労強度も高くなる傾向を示すが、とくに硬度がＨｖ＞５
４０というように、ある値を越えると疲労強度は逆に低
下する傾向があらわれる。

第１図には、加工温度を常温近傍でやＮ加減したものも
含まれているが、前述の通常工程で製造する限り結局は
Ｈｖ＞約５４０で疲労強度の大幅な低下をきたし、得ら
れるσｆは最大５５ｋｇ／ｍｍ２弱であることがわかる
。

こゝでこれらはね材の代表的実用例として自動車安全ベ
ルトリトラクター用うず巻ばねについて述べると、現在
製造されているものはＨｖ ５２０前後が目標とされ、
したがって上記試験によるσｆは５０ｋｇ／ｍｍ２程度
にとどまる。

一方、かような用途に対しては、安全ベルトの張力を十
分確保するためばねのトルクをさらに大きくし、かつ使
用中もこのトルクの劣化がなく、しかも長大な疲労寿命
を賦与される要求がますます強くなりつつあり、従来の
ものでは疲労破壊の危険が生じゃすいＨｖ５５０以上６
００前後の高硬度でしかも疲労強度が格段に高い（たと
えば６０ｋｇ／ｍｍ２以上）材料が必要となってきたの
である。

しかしこれは、第１図に示される従来性能に対し矛盾し
た要求であり、通常の製造工程による限りはほとんど実
現不可能であるとみられてきたのである。

この発明の目的はかような困難な目標をとくに有利な手
段で解決し達成せんとするところにある。

発明者らは、オーステナイトステンレス鋼を溶体化処理
後単純に常温（室温）加工するのでは、問題の解決は不
可能であることに思いをいたし、従来とまったく異なる
観点から種々検討を重ねた結果、加工温度を大きく２段
階に分け、その各段階の温度範囲を鋼のオーステナイト
安全度（すなわち加工によるマルテンサイトの生じやす
さ）によって適切に設定すること、そしてかつ各段階で
の加工度を適当に配分設定することを基本とする新規な
着想の具体化によってこの目的を達成することに成功し
たものである。

この発明はオーステナイト安定度指標Ｍｄ３０が、０〜
＋８０℃の範囲の組成になるオーステナイト・ステンレ
ス鋼を、７５０〜１１５０℃の範囲で熱処理し、ついで
Ｍｄ３０以上５００℃以下の温度から２０％以上にわた
る１次加工をＭｄ３０を下まわらず、かつ５００℃を越
えない温度域で施した後、Ｍｄ３０未満の温度で３０％
以上の２次加工を行うことよりなる、耐疲労性に優れた
高強度ばね用ステンレス鋼の製造法である。

この発明に適合する上記オーステナイト・ステンレス鋼
のオーステナイト安定度指標Ｍｄ３０は、次式で与えら
れる。

Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ％＋Ｎ％）−９．２Ｓｉ
％−８．１Ｍｎ％−２９（Ｎｉ％＋Ｃ ｕ％）−１３．
７ Ｃｒ％−１８Ｍｏ％＋０×Ａｌ％−６ ８ （ Ｎ
ｂ％＋Ｔｉ％＋Ｔａ％）−１．４（ＡＳＴＭオーステナ
イト籾度−８．０）（％は重量％） このＭｄ３０は、材料に３０％のひずみを与えたとき、
組織の５０％がマルテンサイトに変態する加工温度（℃
）を指し、このＭｄ３０の値が高いほど加工時にマルテ
ンサイトが生成し易く、不安定な材料であることをあら
わす。

この発明の適用対象を、鋼７阻成について示すと次のと
おりである。

Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：０３〜２．０％、Ｍｎ：０
． ５〜２．０％、Ｎｉ：６．０〜１４．０％、Ｃｒ：
１３．０〜２０．０％、を基本成分とし、必要に応じて
Ａｌ：１．５％以下、Ｍｏ：２．０％以下、Ｃｕ：３．
０％以下の何れか少くとも一種を含有し、残部はＦｅお
よび通常不可避的な不純物よりなる。

この発明では、上記２次加工のあと、場合により２００
℃以上であるがマルテンサイトがオーステナイトに逆変
態するＡｓ点以下の温度で焼戻し処理を加えて同結果を
もたらすことができる。

この発明の実施に当っては、１次加工が数パスで行われ
るときであっても、その加工温度をＭｄ３０〜５００℃
のうち特定の一定温度で、またパス毎に異なる温度で行
ってもよい。

この発明の方法によってもたらされる作用効果を以下に
説明する。

第２図は、ＳＵＳ３０１を素材とし、この発明の要請に
従う規範内で条件を種々変化させ、４００℃で１時間の
焼戻し処理を行なって製造した板厚０．４５ｍｍの薄板
ばね材の硬度と疲労強度の関係をプロットしたものであ
る。

比較のために、まったく同一の素材を用いた従来工程に
よる第１図の結果も併示した。

これらの圧延条件は第１表のとおりである。

第２図によれば、この発明による製品の疲労強度が、同
一硬度において従来法によるものよりも格段に高く、そ
のためプロットによって区画される領域が両者の方法で
画然と識別されることがわかる。

この発明に従えばＨｖ＞５４０というような高硬度領域
でも疲労強度の低下はほとんど認められず、この％性は
従来法ではまったく予見し得ずまた実現し得られなかっ
たところである。

次に第３図ａ，ｂは、第２図と同じＳＵＳ３０１を素材
として、１次圧延温度（Ｔ１）を種々に変え、２次圧延
温度を室温（２５℃）に選んだときの４００℃焼戻し処
理後の硬度ならびに疲労強度の変化をそれぞれ示したも
ので、こゝに加工度は１次圧延率６１％、２次圧延率５
０％（したがって圧延率の合計は全体として８ ０ ％
）に一定とした。

グラフ左端の×印は圧延温度が終始室温、すなわち従来
法の結果である。

硬度（ Ｈ ｖ）はＴ１ が室温〜１５０℃の範囲では
最も高い値で推移し、さらにＴ１ が上昇すると若干の
低下を示したのち漸増し、５００℃を越えると急減する
。

一方疲労強度（σｆ）は、従来の室温圧延材に比べて一
般に格段と高い値を示し、図の例ではＴ１−１００℃近
傍のものに極太が認められるがＴ１＞５００℃では急減
傾向を呈する。

また、とくに圧延のままの状態での曲げ加工性が良好な
こともはね材料に要求される重要な属性であるが、第４
図は第３図の例におけると同じ工程で製造した、圧延の
ままの材料につき曲げ加工性とＴ１の関係を示したもの
である。

Ｔ１の増加につれてｒ／ｔ（ｒ：肌あれの生じない最小
曲げ半径発 明 法 ｔ：試料板厚）は減少し、曲げ加工性は良好となること
がわかる。

こゝでこの発明の技術的意義を、従来法に対する作用効
果の冶金学的なちがいに言及しながら説明する。

通常のＳＵＳ３０１やＳＵＳ３０４あるいはこれに類似
のいわゆるオーステナイトステンレス鋼では、そのＭｄ
点（溶体化処理後単純な塑性変形によってマルテンサイ
トが誘起されうる上限の温度）はいずれも常温（室温）
付近にあるから従来法により溶体化処理ののち、常温で
強加工するとオーステナイトの大部分がマルテンサイト
に変態し、高い強度とそれに応じた第１図例示のような
疲労特性を示すことになる。

一般にマルテンサイト発生の難易が鋼の化学組成、加工
度、および加工温度などによって大きい影響を受けるこ
とはよく知られているが、ばね材に関してはその強度を
増すためにこれら要因を制御して単純にマルテンサイト
を多発せしめるだけでは充分でなく、とくに耐疲労特性
を向上させることは困難である。

このような高加工材の疲労強度が何によって支配されて
いるかは未知の要素が多く、また強加工材の組織は顕微
鏡観察しても詳細を識別するのが困難であるが、単純な
冷間加工で発生するマルテンサイトは恐らくその大きさ
が大きく、かつまた分散状態も均一でないことが予想さ
れ、そのことと関係があるのではないかと考えられる。

すなわちこの種の材料では母板溶体化処理後の冷間加工
工程において変形の初期からかなり多量のマルテンサイ
トが生成するが、その際母相のオーステナイト相は溶体
化処理によってひずみがほとんど消失しているためにマ
ルテンサイトの核生成サイトが少なく、かつマルテンサ
イトがいったん発生するとそれを阻止する障害も少ない
ので大きく成長し、いわゆる塊状マルテンサイトが不均
一に分散した組織になるものと考えられる。

このような仮定に基づき発明者らは、上記溶体化処理後
２段階の加工工程を採用することにより均一微細なマル
テンサイト組織が得られるのではないかということに想
到したものである。

すなわち加工を大きく２段階に分け、その１次加工工程
においては、マルテンサイトがまったく発生せずオース
テナイトのみが塑性変形するか、あるいはたとえ少量の
マリテンサイトが生じてもその発生に比べてオーステナ
イト母相への転位や格子欠陥の導入のほうがはるかに大
きくなるように、鋼の組成に応じて加工温度と加工度を
選択し次いで２次加工工程では、加工温度を下げて必要
な加工量を与え、１次加工で導入されたオーステナイト
相中の転位や格子欠陥部分を核としてマルテンサイトを
発生させれば、 マルテンサイトの核生成サイトはきわめて多くかつその
成長は母相の格子欠陥によって抑制されることから、結
局非常に微細なマルテンサイトが均一に分布した組織を
得ることができるということである。

かくして高強度でしかも疲労クラツクの発生と伝播に対
し十分な抵抗性を有する材料が得られたのであり、以上
がこの発明の方法を見いだすに至った冶金学的根拠であ
り、かかる予測のもとに既述のような具体的条件下で詳
細な実験、解析を行なった結果、所期の目的を完全に達
成しうろことを知見したものである。

この発明は加工誘起マルテンサイト変態現象を利用する
わけなので、その意味からこの現象を生ずべき上記した
すべてのオーステナイトステンレス鋼が対象となる。

したがってたとえば１７−７ｐＨ鋼（ＳＯＳ６３１）に
代表される析出硬化型ステンレス鋼のうち加工誘起マル
テンサイトを発生する型のものにも当然適用可能であっ
て、これらもこの発明にいう「オーステナイト・ステン
レス鋼」に含まれる。

この観点から成分組成は、次の理由で限定される。

Ｃ：０．１５％以下：Ｃ含有量が多いほどより硬質のマ
ルテンサイトが形成されるのでばね材には望ましいので
あるが、あまりその含有量が多いとマルテンサイトの変
形態が劣化し、またオーステナイトが安定化しすぎるた
めにマルテンサイトの形成そのものが困難となるから０
．１５％を上限とした。

Ｓｉ：０．３〜２．０％：脱酸剤として最低０．３％は
必要である。

また焼戻し処理による硬度発現のためには含有量は多い
ほうがよいが、この発明によればＳｉの助けをかりなく
とも耐疲労性の大幅な低下をきたすことなく高い硬度を
得ることができるので、δフエライト形成を極小に抑え
る意味からも２．０％を上限とする。

Ｍｎ：０．５〜２．０％：脱酸剤として最低０．５％は
必要である。

また圧延加工によって材料を硬化させるためには含有量
は多いほうがよいが、多すぎるとマルテンサイトの形成
を妨害し耐疲労性を劣化させるのでおのずから上限があ
りこれを２．０％とした。

Ｎｉ：６．０〜１４，０％：Ｎ１はオーステナイトステ
ンレス鋼の必須成分であり、溶体化処理状態でδフエラ
イトが析出したり完全マルテンサイト変態が生じたりす
るのを防ぐために６．０％以上必要であるが、あまり多
すぎると加工によるマルテンサイトの形成を妨害するば
かりでなく、製造コスト過大になるので６．０〜１４．
０％に限定した。

Ｃｒ：１３．０〜２０．０％：合金をステンレス鋼に特
徴づける元素であり、耐食性を確保するために最低１３
．０％は必要である。

しかしあまり添加しすぎると母相中にδフエライトが析
出して熱間加工性が阻害されるので１３．０〜２０．０
％とした。

以上が基本成分で、必要に応じて以下の３元素を添加す
る。

それらの限定理由は次のとおりである。

Ａｌ：１．５％以下：析出硬化型オーステナイトステン
レス鋼に特徴づける元素で、添加量が多いほど析出硬化
が顕著になるが１．５％超になると表面欠陥や加工性に
問題が生ずるので１．５％以下とした。

なおＡｌを添加しない場合は通常の準安定オーステナイ
トステンレス鋼になるわけである。

Ｍｏ：２．０％以下：耐食性を一層向上させるために場
合によってＭｏを添加する。

その含有量は最犬２，０％までで必要にして十分であり
、それ以上の添加はコストアップを招くので２．０％以
下とした。

Ｃｕ：３．０％以下：圧延状態における加工性の改善と
低温焼戻しによる時効硬化の促進を計るために場合によ
ってＣｕを添加する。

その含有量は最大３．０までで必要にして十分であり、
それ以上の添加は熱間加丁性の劣化を招くので３．０％
以下とした。

Ｍｄ３０：０〜＋８０℃：各成分の望ましい組成範囲は
以上のようであるが、この範囲ならどのように各成分を
絹合せてもよいというわけでもよく、Ｍｄ３０を０〜＋
８０℃の範囲になるように調整する必要がある。

なぜならＭｄ３０が０℃以下だとオーステナイトがあま
りに安定化しすぎて加工によるマルテンサイト形成が困
難となり、一方＋８０℃以上だとオーステンナイトがあ
まりに不安定化しすぎて加工初期にマルテンサイトが過
度に発生し、いずれも耐疲労性の向上に対して障害とな
るからである。

また、２段階加工前の熱処理温度を７５０〜１１５０℃
としたのは、加工前にはマルテンサイトを逆変態させて
材料を軟化しておく必要があるが、７５０℃未満ではク
ロム炭化物が析出して耐食性が劣化し、１１５０℃をこ
えるとδフエライトが生ずる恐れがあるからである。

さて１次加工温度の下限をＭｄ３０としたのは、加工誘
起マルテンサイトの発生量は鋼のオーステナイト安定度
と加工温度に強く支配され、第３図に示したように加工
温度がＭｄ３０（これは前述のとおり化学組成と結晶粒
度によって定まるオーステナイト安定度を温度で表わし
た指標である）以下になると（第３図で使用したＳＵＳ
３０１鋼ではＭｄ３０＝４２℃である）、最終製品の疲
労強度が急減するからである。

一般にオーステナイト・ステンレス鋼の加工温度とマル
テンサイ１・発生量の関係曲線は、第５図に示すように
、Ｍｄ３０付近に変曲点を有し、加工温度がＭｄ３０以
下になると３０％の加工ひずみの付与によりマルテンサ
イト発生量が５０％以上に急増する。

このような状態になると、組織内でのオーステナイトの
相対的割合が減少し、前述したようなこの相への格子欠
陥の導入による後工程での微細マルテンサイトの均一発
生が期待できなくなる。

このような観点と実験結果から、１次加工工程の下限温
度はその鋼のオーステナイト安定度指標、Ｍｄ３０、と
した。

なおＭｄ３０を求めるための実験式はさきに記した式以
外にも種々発表（Ｔ Ａｎｇｅｌ ：ＪＩＳＩ，１７７
（１９５４），１６５：Ｉ．Ｊ．Ｓｊｏｂｅｒｇ：Ｗｉ
ｒｅ，（１９７３），１５５あるいはＴ．Ｇｌ ａｄｍ
ａｎ他： Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔ ．Ｉｎｄ，Ｍａｙ（１
９７４），２１９）されているが、これらによる計算結
果はいずれもほぼ近似していて、かりにこれらのどれか
を用いてＭｄ３０ を定義しこの発明の技術を適用した
としても、あるいはまたＭｄ３０以外のオーステナイト
安定度指標（たとえばＮｉ当量−Ｓ．Ｆｌｏｒｅｅｎ他
：ＡＳＴＭＳｐｅｃ．Ｔｅｃｈ．Ｐｕｂｌ．，Ｎｏ．３
６９（１９６５），１７：Ｍｓ点−Ｇ．Ｈ． Ｆｉｃｈ
ｅｌｍａｎ他：Ｔｒａｎｓ．ＡＳＭ，４５（１９５３）
，７７）を適用しこれによって１次加工温度の下限値を
決定したとしても、この発明の技術思想が本質的に損な
われることはない。

要は初期の加工工程で多量のマルテンサイトを誘発する
ことなく、オーステナイト母相に十分なひずみを与える
ことがこの発明の基本的技術であるからである。

次に１次加工温度の上限温度を５００℃としたのは、第
３図および第４図に示すように硬度、疲労強変および曲
げ加工性が劣化するばかりでなく、これ以上の高温では
粒界腐食に対する鋭敏化すなわちオーステナイト粒界へ
のＣｒ炭化物の析出が起こって耐食性も損なわれ、さら
には材料表面への酸化スケールの付着も生ずるようにな
るからである。

１次加工度を２０係以上としたのは、この値未満ではオ
ーステナイト相への加工ひずみの蓄積が不十分なために
、２次加工時の微細マルテンサイトの均一生成による耐
疲労性向上効果が期待できなくなるからである。

そして２次加工温度をＭｄ３０未満としたのは、この第
２次加工程の目的が必要にして十分なる量のマルテンサ
イトを誘起させることにあり、そのためには第５図から
もわかるように温変が低いことが要求される。

その温度限界は鋼のオーステナイト安定度によって異な
るが、実験、検討を行なった結果、この発明の目的を達
成するには上限をＭｄ３０とすることが最善であるとの
結論に達した。

この際２次加工率は、３０％未満であるとたとえ加工温
度をＭｄ３０以下にしてもマルテンサイトの生成ならび
にオーステナイト相そのものの硬化も十分でないので３
０％以上を要する。

さらに２次加工後、場合によっては２００℃以上Ａｓ点
以下の焼戻し処理を行なうが、その目的は加工によって
発生したマルテンサイト組織を安定化させるとともに最
終製品の硬度を調整することにある。

この場合２００℃未満ではひずみ時効硬化が十分起こら
ず、またＡｓ点（第２図で使用したＳＵＳ３０１鋼のＡ
ｓ＝５５０℃である）より高温ではせっかく生成したマ
ルテンザイトがオーステナイトに逆変態して軟化してし
まうので、焼戻し処理温度範囲を前記範囲に定めた。

なお１次加工においてその温度がＭｄ３０以上５００℃
の範囲であれば加工のパス回数や各パスでの圧延温度は
とくに定めなくてもよく、該温度域で開始した加工が終
了するまでの圧延率が２０％以上であれば、温度および
圧延の履歴は問うところでない。

すなわち１次加工工程のとくに第１パス直前における材
料温度がＭｄ３０〜５００℃間にあることが重要でそれ
以降における１次加工Ｔ程中の温度履歴はとくに問題と
はならないのであって、一般に鋼は加工によって温度上
昇するが、それによってあるパス後の温度がその前の温
度より上昇することがあっても５００℃を越えない限り
差支えないし、またＭｄ３０〜５００℃間でパス毎に人
工的に温度を上下させても差支えなくさらに１次加工工
程開始温度がＭｄ３０以上であれば、パス後の温度が何
らかの原因（たとえば冷却油）によってたとえＭｄ３０
以下になることがあっても、そのパスは１次加工工程に
含めて支障はない。

この発明は温度的に大別した２段階の加工を行なうこと
が特徴をなし、その意味の解釈によっては加工が煩雑で
作業能率の低下をきたす印象を与えるかもしれないが、
しかし従来の１段法でたとえばステンレス薄板バネ材を
製造する際には、所要の硬度を得、しかもあまり硬化を
起こさせないために、発生させるマルテンサイトの量を
適当に制御せねばならず、したがって圧延中の材料温度
を室温付近でかなり厳密に制御する必要があり、そのた
めに圧延速度を低下させねばならなかったのに対してこ
の発明の１次圧延加工では、そのような材料温度の上昇
を厳密に制御する必要はもちろんなく、しかもマルテン
サイトが多量に発生しないので硬化が少く、従って圧延
は非常に容易である。

さらに圧延スケジュールの選び方によっては、Ｍｄ３０
を境にして１次圧延の最終パスと２次圧延の始めのパス
を連続化することも可能であり、要するに従来法に比べ
て生産性が劣化する恐れはないのである。

なお１次加工前の材料の加熱あるいは温度確保は、どの
ような方法で行なってもよいことは自明である。

次にこの発明の実施例を主に従来材と対比して説明する
。

第２表に、Ｍｄ３０が４２℃のＳＵＳ３０１鋼を、発明
法（Ｎｏ．１〜６）と比較法（Ｎｏ．７，８）および従
来法（Ｎｏ．９〜１１）、またＭｄ３０が０℃のオース
テナイト鋼Ｎｏ．６につきこの発明を適用して加工した
ときの工程条件、そして圧延のままの状態とそれらを４
００℃で１時間の焼戻し処理したあとのビツカース硬度
ならびに既述の両振り平面曲げ疲労試験機によって測定
した疲労強度を示す。

供試材の製造工程についてはまず通常の電炉法で製造し
た鋼塊を１２００℃に加熱分塊してスラブとしたのち、
４．０ｍｍ厚の熱延板とした。

これらの中、Ｎｏ．４とＮｏ．１１ではそのまま１１０
０℃で熱処理し、Ｎｏ．ｌ，２，５，６，８，１０は２
．３ｍｍ厚まで冷延後１０００℃で熱処理し、またＮｏ
．３，７，９は１．１ｍｍ厚まで冷延後９００℃で熱処
理した。

このような準備を施したのは、冷延工程における加工率
を変化させ、しかも最終仕上厚を一定（０．４５ｍｍ）
にするため母板厚みを変える必要があったからである。

発明法を適用した，４６１〜６と１次圧延率もしくは２
次圧延温度が外れたＮｏ．７，８は表示のとおりの２段
階圧延で、比較のＮｏ．９〜１１は室温での１段階圧延
で、いずれも０．４５ｍｍ厚の製品とした。

ここにＮｏ．１，４，６の１次圧延は各パスを表示の特
定温度で行ない、また，Ｎｏ．２，３，５，７，８は表
示の温度で第１パスを行なったあとＭｄ３０までの範囲
で温度を次第に低下させながらパスさせた例である。

従来法（Ｎｏ．９〜１１）の硬度は圧延のままでＨｖ＝
５１８〜５８１、焼戻し処理後でＨｖ＝５３６〜６０３
の間にわたっているが疲労強度はすべて５０ｋｇ／ｍｍ
２以下で比較法のＮｏ．７，８もこれと大差がなかった
。

これに対し発明法によるものはＮｏ．３以外焼戻し処理
前後ですべてＨｖ＝５５０以上の硬度を有し、しかも疲
労強度はすべて７０ｋｇ／ｍｍ２以上でほゞ５０％にも
のぼる改善が得られた。

とくに焼戻し処理後のＮｏ．４はＨｖ＞６００でσｆ＝
７０ｋｇ／ｍｍ２という従来では到底考えられないよう
な高強度、高耐疲労特性を示している。

以上説明したように、この発明によって得られるステン
レス鋼ばね材は従来法によるものに比べ耐疲労性が格段
に向上し、とくに高強度でもそれが優れ、かつ曲げ加工
性やはね限界値も良好で、もちろん耐食性も優れている
ばかりか、事実上の製造費が嵩むこともないので、自動
車リトラクター用うず巻ばねをはじめ、あらゆるばねの
用途で有利に供用しうるものである。

最後に、上に示した諸データは圧延加工についての結果
であったが、線材加工や押出し加工などの場合も内部組
織については上記理論が完全に適用できるので、この発
明は圧延、線引、押出しのいずれにも応用することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法によって製造したＳＵＳ３０１薄板ばね
材のビツカース硬度と疲労強度の関係図、第２図はこの
発明によって製造したＳＵＳ３０１薄板ばね材のビツカ
ース硬度と疲労硬度の関係図、第３図はこの発明による
ＳＵＳ３０１薄板ばね材の１次圧延温度とビツカース硬
度もしくは疲労強度の関係図、第４図はこの発明による
ＳＵＳ３０１薄板ばね材の１次圧延温度と曲げ加工性（
γ／ｔ）の関係図、第５図はＳＵＳ３０１に３０％の加
工ひずみを種々の温度で与えたときのマルテンサイト発
生量と加工温度の関係図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ オーステナイト安定度指標Ｍｄ３０が０〜＋８０℃
   の範囲の組成になるオーステナイト・ステンレス鋼を７
   ５０〜１１５０℃の範囲で熱処理し為ついでＭｄ３０以
   上、５００℃以下の温度から２０％以上にわたる１次加
   工を、Ｍｄ３０を下まわらず、かつ５００℃を越えない
   温度域で施した後、Ｍｄ３ｏ．未満の温度域で３０％以
   上の２次加工を行い、場合によってはさらにこの加工後
   に２００℃以上オーステナイト生成温度以下の温度で焼
   戻しご処理を行うことを特徴とする耐疲労性に優れた高
   強度ばね用ステンレス鋼の製造方も