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技術 フェライト系快削ステンレス鋼及びその製造方法

出願人 大同特殊鋼株式会社
発明者 古庄千紘高林宏之
出願日 2016年5月11日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-095669
公開日 2017年11月16日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-203190
状態 特許登録済
技術分野 鋼の加工熱処理 重金属無機化合物(II)
主要キーワード 所定面圧 限界強度 摩擦環 水溶性潤滑油 硫化物組成 快削ステンレス鋼 切削破砕 各炭化物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年11月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

課題

解決手段

フェライト系快削ステンレス鋼を、質量%で、0.003≦C≦0.030、0.05≦Si≦1.00、1.00≦Mn≦2.00、P≦0.05、0.25≦S≦0.40、Cu≦0.50、Ni≦0.50、17.00≦Cr≦25.00、0.50≦Mo≦3.00、0.0020≦O≦0.0500、0.012≦N≦0.050、0.010≦V≦0.050、0.001≦W≦0.020、0.001≦Nb≦0.020、0.001≦Ti≦0.020、を含有するとともに、下記の式(1)〜(3)を満足し、 0.006≦([V]+[W]+8[Nb]+15[Ti])/([Cr]+3[Mo])≦0.020・・式(1) 4.2≦[Mn]/[S]≦6.0・・式(2)、10≦[S]/[O]≦30・・式(3) 更に、0.05≦Se≦0.30、0.08≦Pb≦0.20、0.08≦Bi≦0.20、0.005≦Te≦0.100、の何れか2種以上を含有し,残部Fe及び不可避的不純物組成を有するものとする。

概要

背景

フェライト系ステンレス鋼は、優れた耐食性を有する一方で、高合金鋼であるために削り難いといった難点がある。フェライト系ステンレス鋼に快削性を付与する手段として、例えば鋼にSを添加することで、鋼中にMnSを介在物として生成させ、切削時に介在物への応力集中効果によって被削性を高めたものがある。
MnS介在物を生成した鋼は、ステンレス鋼の特徴である優れた耐食性を低下させるが、ステンレス鋼の場合、鋼中に含まれるCrの一部がMnの一部を置換する形で硫化物中入り込んで来るため、この硫化物中のCr濃度を制御することで被削性と耐食性の両立を図っている。

一方で、精密機器軸受けボールペンチップなどの用途では、流体異材種との物理摩擦環境、とりわけ水溶性潤滑油水溶性インクに代表される腐食性流体中での使用により、エロージョンコロージョン摩擦による剥離脱落、変形などの問題が発生しており、これらの問題についての改善の要望が強い。
このような用途に用いられる快削ステンレス鋼では、被削性、耐食性だけでなく、優れた面疲労強度も求められるが、従来これらの特性を満たすフェライト系快削ステンレス鋼は提供されていない。

尚、下記特許文献1には、耐食性の低下を極力抑え、且つ強度を向上させた快削フェライト系ステンレス鋼についての発明が開示され、また下記特許文献2には被削性及び耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼についての発明が開示されている。しかしながら、これらの特許文献には、本発明における炭化物及び硫化物系介在物組成制御形態制御については開示されておらず、本発明とは異なるものである。

概要

切削性、耐食性及び面疲労強度に優れたフェライト系快削ステンレス鋼を提供する。フェライト系快削ステンレス鋼を、質量%で、0.003≦C≦0.030、0.05≦Si≦1.00、1.00≦Mn≦2.00、P≦0.05、0.25≦S≦0.40、Cu≦0.50、Ni≦0.50、17.00≦Cr≦25.00、0.50≦Mo≦3.00、0.0020≦O≦0.0500、0.012≦N≦0.050、0.010≦V≦0.050、0.001≦W≦0.020、0.001≦Nb≦0.020、0.001≦Ti≦0.020、を含有するとともに、下記の式(1)〜(3)を満足し、 0.006≦([V]+[W]+8[Nb]+15[Ti])/([Cr]+3[Mo])≦0.020・・式(1) 4.2≦[Mn]/[S]≦6.0・・式(2)、10≦[S]/[O]≦30・・式(3) 更に、0.05≦Se≦0.30、0.08≦Pb≦0.20、0.08≦Bi≦0.20、0.005≦Te≦0.100、の何れか2種以上を含有し,残部Fe及び不可避的不純物組成を有するものとする。 なし

目的

本発明は以上のような事情背景とし、切削性、耐食性及び面疲労強度に優れたフェライト系快削ステンレス鋼及びその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

質量%で0.003≦C≦0.0300.05≦Si≦1.001.00≦Mn≦2.00P≦0.050.25≦S≦0.40Cu≦0.50Ni≦0.5017.00≦Cr≦25.000.50≦Mo≦3.000.0020≦O≦0.05000.012≦N≦0.0500.010≦V≦0.0500.001≦W≦0.0200.001≦Nb≦0.0200.001≦Ti≦0.020を含有するとともに、下記の式(1)〜(3)を満足し、0.006≦([V]+[W]+8[Nb]+15[Ti])/([Cr]+3[Mo])≦0.020・・・式(1)4.2≦[Mn]/[S]≦6.0・・・式(2)10≦[S]/[O]≦30・・・式(3)(式(1),式(2),式(3)中[]は各元素含有質量%を示す)更に、0.05≦Se≦0.300.08≦Pb≦0.200.08≦Bi≦0.200.005≦Te≦0.100の何れか2種以上を含有し,残部Fe及び不可避的不純物組成を有していることを特徴とするフェライト快削ステンレス鋼

請求項2

質量%で、0.0005≦B≦0.05000.0005≦Ca≦0.01000.0005≦Mg≦0.0100の何れか1種又は2種以上を更に含有することを特徴とする請求項1に記載のフェライト系快削ステンレス鋼。

請求項3

硫化物系介在物の組成が、質量%で、Mn:45〜60%,Cr:5%以上,Mo:0.6%以上を満たし、且つ、前記硫化物系介在物が面積率にして0.2〜2.5%分布していることを特徴とする請求項1,2の何れかに記載のフェライト系快削ステンレス鋼。

請求項4

熱間圧延を900〜1200℃の範囲で行った後,550〜780℃の温度範囲で10時間以下の焼鈍処理を施すことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のフェライト系快削ステンレス鋼の製造方法。

請求項5

前記焼鈍処理後における前記硫化物系介在物の形状を、円相当径が2〜50μmで、アスペクト比が2〜10としたことを特徴とする請求項4に記載のフェライト系快削ステンレス鋼の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、切削性耐食性及び面疲労強度に優れたフェライト快削ステンレス鋼及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

フェライト系ステンレス鋼は、優れた耐食性を有する一方で、高合金鋼であるために削り難いといった難点がある。フェライト系ステンレス鋼に快削性を付与する手段として、例えば鋼にSを添加することで、鋼中にMnSを介在物として生成させ、切削時に介在物への応力集中効果によって被削性を高めたものがある。
MnS介在物を生成した鋼は、ステンレス鋼の特徴である優れた耐食性を低下させるが、ステンレス鋼の場合、鋼中に含まれるCrの一部がMnの一部を置換する形で硫化物中入り込んで来るため、この硫化物中のCr濃度を制御することで被削性と耐食性の両立を図っている。

0003

一方で、精密機器軸受けボールペンチップなどの用途では、流体異材種との物理摩擦環境、とりわけ水溶性潤滑油水溶性インクに代表される腐食性流体中での使用により、エロージョンコロージョン摩擦による剥離脱落、変形などの問題が発生しており、これらの問題についての改善の要望が強い。
このような用途に用いられる快削ステンレス鋼では、被削性、耐食性だけでなく、優れた面疲労強度も求められるが、従来これらの特性を満たすフェライト系快削ステンレス鋼は提供されていない。

0004

尚、下記特許文献1には、耐食性の低下を極力抑え、且つ強度を向上させた快削フェライト系ステンレス鋼についての発明が開示され、また下記特許文献2には被削性及び耐食性に優れたフェライト系快削ステンレス鋼についての発明が開示されている。しかしながら、これらの特許文献には、本発明における炭化物及び硫化物系介在物組成制御形態制御については開示されておらず、本発明とは異なるものである。

先行技術

0005

特開平10−130794号公報
特開平11−140597号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は以上のような事情背景とし、切削性、耐食性及び面疲労強度に優れたフェライト系快削ステンレス鋼及びその製造方法を提供することを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段

0007

而して請求項1はフェライト系快削ステンレス鋼に関するもので、0.003≦C≦0.030、0.05≦Si≦1.00、1.00≦Mn≦2.00、P≦0.05、0.25≦S≦0.40、Cu≦0.50、Ni≦0.50、17.00≦Cr≦25.00、0.50≦Mo≦3.00、0.0020≦O≦0.0500、0.012≦N≦0.050、0.010≦V≦0.050、0.001≦W≦0.020、0.001≦Nb≦0.020、0.001≦Ti≦0.020を含有するとともに、下記の式(1)〜(3)を満足し、
0.006≦([V]+[W]+8[Nb]+15[Ti])/([Cr]+3[Mo])≦0.020・・・式(1)、4.2≦[Mn]/[S]≦6.0・・・式(2)、10≦[S]/[O]≦30・・・式(3)、式(1),式(2),式(3)中[ ]は各元素含有質量%を示す)
更に、0.05≦Se≦0.30、0.08≦Pb≦0.20、0.08≦Bi≦0.20、0.005≦Te≦0.100の何れか2種以上を含有し,残部Fe及び不可避的不純物組成を有していることを特徴とする。

0008

請求項2のものは、請求項1において、質量%で、0.0005≦B≦0.0500、0.0005≦Ca≦0.0100、0.0005≦Mg≦0.0100、の何れか1種又は2種以上を更に含有することを特徴とする。

0009

請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、硫化物系介在物の組成が、質量%で、Mn:45〜60%,Cr:5%以上,Mo:0.6%以上を満たし、且つ、前記硫化物系介在物が面積率にして0.2〜2.5%分布していることを特徴とする。

0010

請求項4はフェライト系快削ステンレス鋼の製造方法に関するもので、請求項1〜3の何れかに記載のフェライト系快削ステンレス鋼において、熱間圧延を900〜1200℃の範囲で行った後,550〜780℃の温度範囲で10時間以下の焼鈍処理を施すことを特徴とする。

0011

請求項5のものは、請求項4において、前記焼鈍処理後における前記硫化物系介在物の形状を、円相当径が2〜50μmで、アスペクト比が2〜10としたことを特徴とする。尚、ここでアスペクト比とは、硫化物系介在物の長径/硫化物系介在物の短径の値である。

0012

以上のような本発明は、Cr,Moに換えて、V,W,Nb,Tiを主な組成とする微細な炭化物を適量分散析出させるように、炭化物形成元素含有量バランスさせたことを特徴としている。
フェライト系ステンレス鋼において、所定の面疲労強度を得るためには、所定硬さの炭化物を析出させることが有効である。但し、フェライト系ステンレス鋼の炭化物の主な組成はCr,Moであるため、炭化物が析出すると、その近傍においてCr,Mo欠乏層が生じ、これが腐食の起点となり耐食性が劣化する。
本発明では、Cr,Moよりも炭化物生成傾向が高いV,W,Nb,Tiを添加するとともに、上記式(1)を満足するようにV,W,Nb,Ti及びCr,Moの各元素の含有量をバランスさせることで、V,W,Nb,Ti系の炭化物を析出させて面疲労強度を確保する一方、Cr,Moについては固溶状態を維持させて耐食性の劣化を防止する。

0013

更に本発明では、式(2)、式(3)を満たすようにMn,S、Oの各元素の含有量をバランスさせたことを他の特徴としている。
式(2)では、Mn量S量との比率を規定する。硫化物系介在物中には被削性に優れたMnSと、耐食性に優れたCrSが存在するため、式(2)によるMn量とS量との比率は、被削性及び硫化物系介在物の耐食性に影響する。
一方、式(3)では、S量とO量との比率を規定する。硫化物系介在物は鋼中の酸化物を核として成長するため、S量とO量との比率は、硫化物系介在物の分散性及び大きさに影響する。
本発明では、式(2)、式(3)を満たすようにMn,S、Oの各元素の含有量をバランスさせることで、硫化物系介在物の組成及び形態を制御して、耐食性を維持しつつ被削性を効果的に高めることができる。

0014

本発明の請求項1、2何れかの組成に基づいたフェライト系快削ステンレス鋼においては、硫化物系介在物の組成を、Mn:45〜60%,Cr:5%以上,Mo:0.6%以上とし、且つ、この硫化物系介在物を面積率で0.2〜2.5%分布させることで、優れた耐食性と被削性を付与することができる(請求項3)。

0015

また本発明のフェライト系快削ステンレス鋼は、熱間圧延時における硫化物系介在物の変形防止効果に優れた元素Se、Pb、Bi、Teの何れか2種以上を含有している。このため、熱間圧延時の硫化物系介在物の変形を抑制して、特性的な異方性、即ち圧延方向とその直角方向とで特性的な差が生じるのを有効に抑制することができる。

0016

本願発明のフェライト系快削ステンレス鋼では、熱間圧延を900〜1200℃の範囲で行った後,550〜780℃の温度範囲で10時間以下の焼鈍処理を施すことができる
(請求項4)。

0017

そして本発明の合金組成によれば、前記焼鈍処理後における硫化物系介在物の形状を、円相当径が2〜50μmで、アスペクト比が2〜10とすることができ、優れた快削性を得ることができる(請求項5)。

0018

次に本発明における各化学成分等の限定理由を以下に説明する。
「請求項1について」
0.003≦C≦0.030
Cは、代表的な固溶強化元素であるが、耐食性及び常温靭性を低下させるといった害が大きいため低い方が望ましい。しかし、極端に低減することは製造コストの上昇を招くため精錬技術を考慮し、0.003〜0.030%とした。

0019

0.05≦Si≦1.00
Siは、固溶強化元素であり強度を向上させる。但し、1.00%を超えた添加は熱間加工性を低下させるため、0.05〜1.00%とした。

0020

1.00≦Mn≦2.00
Mnは、S、Seと化合物を生成し、被削性を向上させる。この効果を得るため1.00%以上添加する。但し、2.00%を超える添加は、耐食性を低下させると共に、オーステナイト相の生成を促進させるため、その上限を2.00%とした。

0021

P≦0.05
Pは不純物となるもので、粒界偏析し、粒界腐食に対する感受性を高める。また熱間加工性の低下、靭性の低下を招く。このため含有量を0.05%以下に規制する。

0022

0.25≦S≦0.40
Sは、快削元素であり、鋼中で主に(Mn、Cr)Sを形成して、切り屑切れ性を良くし工具寿命を伸ばす。このため0.25%以上添加する。しかし、0.40%を超えた添加は熱間加工性を著しく低下させるので、その上限を0.40%とする。

0023

Cu≦0.50
Cuは、耐食性の向上に寄与するが、オーステナイト生成元素であり、フェライト相を不安定にするため、その上限を0.50%とした。

0024

Ni≦0.50
Niは、耐食性の向上に寄与するが、オーステナイト生成元素であり、フェライト相を不安定にするため、その上限を0.50%とした。

0025

17.00≦Cr≦25.00
Crは、耐食性の確保に必須の元素であり、十分な耐食性を持たせるためには17.00%以上の添加が必要であるが、25.00%を超えるとコストが高くなるため、その範囲を17.00%〜25.00%とした。

0026

0.50≦Mo≦3.00
Moは、固溶強化元素であり、強度を向上させる。また耐食性も向上させる。このため0.50%以上添加する。但し、3.00%を超えた添加は熱間加工性を低下させるため、その上限を3.00%とする。

0027

0.0020≦O≦0.0500
Oは、被削性を向上させるのに必要な硫化物の形成に関わる元素である。詳しくは、Oは、MnS等硫化物形成の核となる酸化物として分散生成する。MnS等硫化物はその核の存在の下に、核を中心として生成し易い。従ってMnS等硫化物を上手分散状態で良好に形成するためには一定量のOを必要とする。そのため本発明ではOを0.0020%以上とする。
但し、Oが過剰になると、被削性の向上に有効でない粗大な酸化物が生成し易くなるため、上限を0.0500%とする。

0028

0.012≦N≦0.050
Nは、代表的な固溶強化元素であるが、耐食性及び常温靭性を低下させるといった害が大きいため低い方が望ましい。しかし、極端に低減することは製造コストの上昇を招くため精錬技術を考慮し、0.012〜0.050%とする。

0029

0.010≦V≦0.050
0.001≦W≦0.020
0.001≦Nb≦0.020
0.001≦Ti≦0.020
V、W、Nb、Tiは炭化物を形成して摺動性を向上させる。但し過剰な添加はコストの増加を招くため、その上限をVで0.050%、W、Nb、Tiで0.020%とする。

0030

0.006≦([V]+[W]+8[Nb]+15[Ti])/([Cr]+3[Mo])≦0.020・・・式(1)
V,W,Nb,Ti,Cr,Moは何れも炭化物形成元素である。この式(1)を満たすことでV、W、Nb、Ti系の炭化物を効率的に析出させることができる。特に炭化物形成元素の質量比、即ち、([V]+[W]+8[Nb]+15[Ti])/([Cr]+3[Mo])の値を0.015以上とすることで、良好な面疲労強度を確保することができる。
一方、式中の炭化物形成元素の質量比が0.006未満であると硬さが不足して、面疲労強度が低下する。他方、0.020を越えるとV、W、Nb、Ti系の炭化物の析出量が過多となり硬度が上がって被削性が悪化する。

0031

4.2≦[Mn]/[S]≦6.0・・・式(2)
鋼中の硫化物系介在物はMnSを主体とするが、鋼にMnとCrとがSとともに含有されている場合、介在物にはMnSに加えてCrSが含まれる。
但し、MnSの方がCrSよりも生成エネルギーが低いのでMnSが優先的に生成する。ここでMnSは被削性向上効果が大きいが、耐食性は低い。一方、CrSは被削性向上効果はMnSに比べて小さいが、耐食性は高い。
式(2)は、(Mn,Cr)SにおけるMnの比率を規定するもので、この式(2)を満たすことで、切削性と耐食性との両立を図ることができる。
この場合において[Mn]/[S]が4.2未満であると、CrS生成量が適正バランスよりも多くなって、介在物硬さが上昇し、十分な被削性向上効果が得られない。
逆に[Mn]/[S]が6.0を超えて高くなると、CrSが少なくなって硫化物系介在物の耐食性が著しく劣化し、そのことが鋼の耐食性の劣化を招く。
そこで本発明では、[Mn]/[S]を4.2〜6.0の範囲内とする。

0032

10≦[S]/[O]≦30・・・式(3)
式(3)は(Mn,Cr)Sの核となる酸化物の分布を規定するものである。[S]/[O]がこの式(3)を満たす範囲内であると(Mn,Cr)Sが粗大粒となることなく、均一に分布するため切削破砕性に優れ、ドリル切削性を向上させることができる。
尚、[S]/[O]が10未満の場合、相対的にOが多くなり酸化物が粗大化し、被削性に有効でない硬質な酸化物が多くなり切削性が悪化する。
逆に30を超えて、相対的にOが過少となると、核となる酸化物が少なくなるため、酸化物を核に生成する(Mn,Cr)Sが粗大化して、切屑が十分に破砕されず、被削性向上の効果が得られない。そこで本発明では、[S]/[O]を10〜30とする。

0033

0.05≦Se≦0.30
0.08≦Pb≦0.20
0.08≦Bi≦0.20
0.005≦Te≦0.100
これらSe,Pb,Bi,Teは快削性元素であり、切削性を向上させる。またこれらの元素は硫化物系介在物の周りに存在し、熱間圧延時に溶融して硫化物系介在物と素地との間で潤滑油のように作用する。これにより圧延時に硫化物系介在物が伸長して材料の異方性が大きくなるのを有効に防止することができる。これらの元素は1種添加でも効果あるが、特にこれらの元素を2種以上添加した場合にその効果が大きい。尚、各元素はその上限値を超えて添加されると熱間加工性を著しく低下させるため、Seは0.30%、Pb,Biは0.20%、Teは0.20%を上限とする。

0034

「請求項2について」
Sを0.25%以上含有する本発明のステンレス鋼では、熱間加工性の改善にB−Ca−Mgを選択的に添加することが有効である。具体的には、
0.0005≦B≦0.0500
0.0005≦Ca≦0.0100
0.0005≦Mg≦0.0100
の何れか1種又は2種以上含有させれば良い。
但し、いずれの元素も過剰に含有させると熱間加工性を低下させるため、Bは0.0500%、Ca,Mgは0.0100%を上限とする。

0035

「請求項3について」
硫化物系介在物の組成が、Mn:45〜60%,Cr:5%以上,Mo:0.6%以上を満たし、且つ、硫化物系介在物が面積率で0.2〜2.5%分布
硫化物系介在物の組成及び面積率を上記のようにすることで、鋼に優れた耐食性と被削性を付与することができる。
硫化物系介在物におけるMn量が45%未満の場合には、MnS量が減少して被削性が悪化する。Mn含有量が60%を超える場合には、CrS量が減少して硫化物系介在物自体が腐食し易くなる。
面積率については、0.2%未満ではそもそも被削性向上の効果が得られない。一方、上限の2.5%を超えると耐食性、疲労強度などの特性が低下する。

発明の効果

0036

以上のような本発明によれば、切削性、耐食性及び面疲労強度に優れたフェライト系快削ステンレス鋼及びその製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0037

ドリル寿命に及ぼす、SとOとの質量比の影響を示した図である。

0038

次に本発明の実施例を以下に詳しく説明する。
表1に示す化学組成(質量%)の鋼50kgを高周波誘導炉を用いて溶製した後、冷却して各インゴットを作製した。
次いで、各インゴットを1100℃に加熱し、熱間鍛造及び熱間圧延を行い、Φ28mmの丸棒を作製した。そしてこれを750〜800℃の間で4Hr焼鈍処理を施し、各試験片形状切削加工研磨を実施した。

0039

0040

<ドリル寿命試験
ドリル寿命試験はΦ5mmのドリルSKH51)を使用し、潤滑油を用いず、1000mmの切削(穴あけ)が可能な最大切削速度(VL1000)を求め、以下の基準に従い評価した。
A:VL1000が70.0m/min以上
B:VL1000が60.0m/min以上、70.0m/min未満
C:VL1000が60.0m/min未満

0041

硫化物組成評価>
硫化物組成評価では、EPMAを用い、硫化物系介在物中のMn、Cr及びMoの平均組成を求めた。具体的には、元素濃度が明らかな標準試料特性X線強度と、各実施例/比較例の硫化物系介在物の特性X線強度を比較し、定量分析を行ない、以下の基準に従い評価した。
○:硫化物系介在物中に含まれるMn、Cr及びMoの組成が以下を全て満たす
Mnの組成が45〜60質量%
Crの組成が5質量%以上
Moの組成が0.6質量%以上
×:上記以外

0042

硫化物形態評価>
硫化物形態は光学顕微鏡による観察で、倍率×100倍にて10視野観察し、画像解析により硫化物系介在物の面積率、アスペクト比(硫化物系介在物の長軸長さ/短軸長さ)、円相当径を求め、以下の基準に従い評価した。
○:硫化物系介在物の面積率が10%以上、アスペクト比が2〜10、円相当径が2〜50μmの全てを満足する
×:上記以外

0043

<面疲労強度>
面疲労強度はローラピッチング試験機による疲労強度試験にて行なった。試験は、大ローラ:SUJ2(クラウニング150R)、回転数:1500rpm、潤滑油:トランスミッション油油温:90℃、すべり率:−60%の条件で、大ローラを所定面圧試験片押し付けて行い、107回強度(試験片表面ピッチングが発生する限界強度)を面疲労強度として測定した。各実施例及び比較例の面疲労強度について、SUS430F(比較例2)の面疲労強度を1とした時の比率、即ち、面疲労強度比を用いて、下記基準に従い評価した。
A:面疲労強度比が1.5以上
B:面疲労強度比が1.3以上、1.5未満
C:面疲労強度比が1.3未満
これらの結果が表2に示してある。

0044

0045

表2により、以下のことが分かる。
比較例1は、V量が本発明の下限値よりも少なく、式(1)が下限値0.006を下回っている。このため面疲労強度比が低く、評価の判定が「C」で摺動部材としての使用には適していない。またMn量が少なく、式(2)が下限値4.2を下回っている。このため硫化物系介在物中のCr量が多くなり、硫化物組成の評価が「×」となっている。この場合介在物硬さが上昇する一方、MnSの生成量が少なくなり、十分な被削性向上の効果が得られておらずドリル寿命の評価が「C」である。

0046

比較例2は、JISにて規定されているフェライト系快削ステンレス鋼SUS430Fで、面疲労強度判定の基準となるものである。比較例2は、V量が少なく、式(1)が下限値0.006を下回っており、摺動部材としての使用には適していない。また快削元素であるS量が本発明の下限値0.25%を下回っているため、十分な被削性向上の効果が得られておらずドリル寿命の評価が「C」である。
またこの比較例2は、Se,Pb,Bi,Teの何れも含有されておらず、圧延時に硫化物系介在物が伸長されアスペクト比が10を越えており、硫化物形態の評価が「×」である。このため材料の特性に異方性が生じてしまうことが懸念される。

0047

比較例3は、S量、Mn量及び式(2)、式(3)といった被削性に拘る規定を満足しており、ドリル寿命についての評価は「B」と他の比較例に比べて良好であった。しかしながら比較例1,2と同様にV量が少なく、式(1)が下限値0.006を下回っている。このため面疲労強度比の評価が「C」と悪く、摺動部材としての使用には適していない。

0048

比較例4は、式(3)の値が上限値30を超えている。このよう場合、S量に対してO量が過少な状態では、核となる酸化物が少なくなるため、酸化物を核に生成する硫化物が粗大化して、円相当径が50μmを超えており、硫化物形態の評価は「×」であった。このため切屑が十分に破砕され難く、十分な被削性向上の効果が得られずドリル寿命の評価が「C」と悪い。

0049

一方、実施例1〜16は、各炭化物形成元素が式(1)を満足するように添加されており、面疲労強度の評価が「A」又は「B」と良好で、従来のフェライト系快削ステンレス鋼(比較例2)よりも良好な面疲労強度が得られている。特に式(1)の値が0.015以上の実施例5,8,12,16において面疲労強度の評価が「A」と高い。
また式(2)、式(3)を満たすことで、鋼中に生成された硫化物の組成及び形態も評価の基準を満たしており、被削性と耐食性の両立が図られている。
尚、図1は、式(3)の質量比[S]/[O]とドリル寿命との関係を示した図である。同図で示すように[S]/[O]が18以下であるとドリル寿命が高く維持される傾向にあり、実施例3,6〜10,12〜14においてドリル寿命の評価が「A」と高い。

0050

以上本発明のフェライト系快削ステンレス鋼について詳しく説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。

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