(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．２０％以下、Ｓ：０．１５〜０．２０％、Ｎｉ：８．０〜１０．０％、Ｃｒ：１７．０〜１９．０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１３％、Ｂ：０．００１〜０．００３％、Ｎ：０．１０〜０．３０％、を含み、かつ、
Ｎｂ（％）×Ｎ（％）≦０．０１３
に規制し、残部Ｆｅおよび不純物よりなることを特徴とする高硬度非磁性ステンレス鋼。
【請求項２】
Ｚｒ：０．０１〜０．１０％を含む請求項１に記載の高硬度非磁性ステンレス鋼。
【請求項３】
Ｐｂ：０．０１〜０．３０％，Ｃａ：０．００２〜０．２０％，Ｔｅ：０．０１〜０．２０％，Ｓｅ：０．０１〜０．２０％のうちの１種または２種以上を含む請求項１または２に記載の高硬度非磁性ステンレス鋼。
【請求項４】
Ｃｕ：０．５０％以下，Ｍｏ：０．６０％以下のうちの１種または２種を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の高硬度非磁性ステンレス鋼。
【請求項５】
Ｏ：０．０１０％以下に規制した請求項１ないし４のいずれかに記載の高硬度非磁性ステンレス鋼。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の高硬度非磁性ステンレス鋼よりなる高硬度非磁性ステンレス鋼線材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高硬度でかつ非磁性であってしかも被削性および耐食性に優れていることが要求される部品、例えば、磁気応用の電気機器、具体的には例えばＶＴＲ（ＶＣＲ），ＤＡＴなどのマイクロシャフト等の素材として好適に利用される高硬度非磁性ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＶＴＲのマイクロシャフト（テープガイド等）にあっては、所要の耐摩耗性が得られるように高硬度であることが必要であると共に磁気的な影響を与えることがないように非磁性であることが要求され、さらには切削によるマイクロシャフトへの加工が容易であるように被削性に優れていると共に長期の使用の間においても錆が発生しないように耐食性にも優れていることが要求される。
【０００３】
そこで、このような要求に適合するための素材として、重量％で、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．２０％以下、Ｓ：０．１５％以上、Ｎｉ：８．００〜１０．００％、Ｃｒ：１７．００〜１９．００％、を含み、残部Ｆｅおよび不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼線材（ＪＩＳ Ｇ ４３０８ ＳＵＳ ３０３）が使用されることもあった。
【０００４】
そしてさらに、このような従来のオーステナイト系ステンレス鋼において、冷間加工後にさらに高い硬度（例えば、Ｈｖ≒４００）および低い透磁率（例えば、μ≦１．０１  すなわち非磁性）を有する高硬度非磁性であってさらには被削性および耐食性にも優れたオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができるように、ＳＵＳ  ３０３組成のオーステナイト系ステンレス鋼に、Ｎｂ：０．１２％、Ｂ：０．００６％、Ｎ：０．２０％程度含有させたものとした高硬度非磁性ステンレス鋼も使用された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＮｂ，Ｂ，Ｎを上記した程度の含有量として添加した高硬度非磁性ステンレス鋼においては、熱間加工性があまり良くないため、分塊圧延を複数回に分けて行う必要性を生じたり、線材圧延時に疵が発生したり、熱間圧延後に皮けずりを行ったあとにおいても疵が残ったりし、皮けずり回数を多くしたり、皮けずり代を多く取ったりする必要性が場合によっては生じることから、生産効率や歩留りが低下することがあるという問題点を有しているので、このような問題点を解決することが課題としてあった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたもので、高硬度でかつ非磁性であってしかも被削性および耐食性に優れていることが要求される部品等の素材として使用される高硬度非磁性ステンレス鋼において、その熱間加工性をより一層向上できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼は、請求項１に記載しているように、重量％で、Ｃ：０．１５％以下、より望ましくは０．０５〜０．０８％、Ｓｉ：１．００％以下、より望ましくは０．１０〜０．３０％、Ｍｎ：２．００％以下、より望ましくは１．５０〜２．００％、Ｐ：０．２０％以下、より望ましくは０．０４０％以下、Ｓ：０．２０％以下、より望ましくは０．１５〜０．２０％、Ｎｉ：８．０〜１０．０％、より望ましくは９．０〜１０．０％、Ｃｒ：１７．０〜１９．０％、より望ましくは１８．０〜１９．０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１３％、より望ましくは０．０４〜０．１０％、Ｂ：０．００１〜０．００３％、Ｎ：０．１０〜０．３０％、より望ましくは０．１５〜０．２５％、を含み、かつ、Ｎｂ（％）×Ｎ（％）≦０．０１３に規制し、残部Ｆｅおよび不純物よりなることを特徴としている。
【０００８】
そして、本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼の実施態様においては、請求項２に記載しているように、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％を含むものとしたり、請求項３に記載しているように、Ｐｂ：０．０１〜０．３０％，Ｃａ：０．００２〜０．２０％，Ｔｅ：０．０１〜０．２０％，Ｓｅ：０．０１〜０．２０％のうちの１種または２種以上を含むものとしたり、請求項４に記載しているように、Ｃｕ：０．５０％以下，Ｍｏ：０．６０％以下のうちの１種または２種を含むものとしたり、請求項５に記載しているように、Ｏ：０．０１０％以下に規制したものとすることができる。
【０００９】
また、本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼線材は、請求項６に記載しているように、請求項１ないし５のいずれかに記載の高硬度非磁性ステンレス鋼よりなるものとしたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用】
本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼および高硬度非磁性ステンレス鋼線材は、上記した成分組成を有するものであるが、以下に各元素の作用ならびに成分範囲の限定理由について説明する。
【００１１】
Ｃ：０．１５％以下
Ｃはマトリックスに固溶して基地を強化する作用を有していると共に、炭窒化物の形成元素としても作用し、さらにはオーステナイトを安定化して、加工の際における擬似マルテンサントの生成を抑制する作用が大きいので、このような作用による効果を得るために、より望ましくは０．０５％以上とするのがよい。しかし、多くなるとマトリックス中への固溶が困難になると共に、冷間加工性および耐食性が著しく劣化することとなるので、０．１５％以下、より望ましくは０．０８％以下とするのが良い。
【００１２】
Ｓｉ：１．００％以下
Ｓｉは製鋼時の脱酸剤として添加される元素であり、このような作用を得るためにより望ましくは０．１０％以上とするのが良い。しかし、多くなるとフェライトが生成しやすくなるので、１．００％以下、より望ましくは０．３０％以下とするのが良い。
【００１３】
Ｍｎ：２．００％以下
Ｍｎは製鋼時の脱酸および脱硫剤として添加され、また、Ｎの溶解度を大きくすると共に、加工による擬似マルテンサイトの生成を抑制する作用があるので、このような作用による効果を得るために、より望ましくは１．５０％以上とするのが良い。しかし、多くなると加工性が低下すると共に、耐食性を劣化させることとなるので、２．００％以下とするのが良い。
【００１４】
Ｐ：０．２０％以下
Ｐは靭性を劣化させる元素であるので、０．２０％以下、より望ましくは０．０４０％以下とするのが良い。
【００１５】
Ｓ：０．１５〜０．２０％
Ｓは被削性の向上に寄与する作用を有しているので、０．１５％以上含有させが、多すぎると靭性を劣化させたり非磁性に悪影響を及ぼしたりするので、０．２０％以下とするのが良い。
【００１６】
Ｎｉ：８．０〜１０．０％
Ｎｉはオーステナイト安定化元素であり、鋼組織を安定なオーステナイトにして磁気特性を安定したものにすると共に、加工による擬似マルテンサイトの生成を抑制するのにも有効な元素であるので、８．０％以上、より望ましくは９．０％以上とするのが良い。しかし、Ｎｉは高価な元素であるので、１０．０％以下とするのが良い。
【００１７】
Ｃｒ：１７．０〜１９．０％
Ｃｒは鋼の耐食性を向上させるのに有効な元素であるので、１７．０％以上、より望ましくは１８．０％以上とするのが良い。しかし、多量に含有させるとフェライトを生成する傾向となるので、１９．０％以下とするのが良い。
【００１８】
Ｎｂ：０．０３〜０．１３％
Ｎｂは炭窒化物を形成して結晶粒の微細化によるマトリックスの強化に寄与すると共に、磁気特性を安定なものにする作用を有しているので、０．０３％以上、より望ましくは０．０４％以上とするのが良い。しかし、多すぎると窒化物が介在物として残留して冷間加工性を低下させると共に、磁気特性を劣化させるので、０．１３％以下、より望ましくは０．１０％以下とするの良い。
【００１９】
Ｂ：０．００１〜０．００３％
Ｂは熱間加工性を向上させる作用を有する元素であるが、表１に示す実施例の組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼においてＢ含有量を変化させてグリーブル試験により熱間加工性（絞り）を評価したところ、図１に示すように、Ｂ含有量を多くするとむしろ熱間加工性が低下する傾向のあることが認められた。
【００２０】
そこで、本発明においては、Ｂのもつ熱間加工性向上の作用を得るために０．００１％以上含有させることとしているが、Ｂ含有量が多すぎるとＦｅ−Ｃｒ−Ｂ系のＢ化合物が生成して図１に示したように熱間加工性が劣化するので、０．００３％以下とした。
【００２１】
Ｎ：０．１０〜０．３０％
ＮはＣと同様にマトリックスを強化する作用を有していると共に、加工による擬似マルテンサイトの生成を抑制する作用をも有し、さらには耐食性および耐孔食性の向上にも寄与する元素であるので、このような効果を得るために０．１０％以上、より望ましくは０．１５％以上とするのが良い。しかし、多すぎると鋼塊溶製時にブローを生じやすくなると共に分塊圧延時の加工性が劣化するので、０．３０％以下、より望ましくは０．２５％以下とするのが良い。
【００２２】
Ｚｒ：０．０１〜０．１０％
Ｚｒはステンレス鋼の熱間加工性を向上させる作用を有する元素であるので、このような作用による効果を得るために必要に応じて０．０１％以上含有させることもできる。しかし、多く含有すると磁気特性や冷間加工性に悪影響を及ぼすので０．１０％以下とするのが良い。
【００２３】
Ｐｂ：０．０１〜０．３０％，Ｃａ：０．００２〜０．２０％，Ｔｅ：０．０１〜０．２０％，Ｓｅ：０．０１〜０．２０％のうちの１種または２種以上
Ｐｂ，Ｃａ，Ｔｅ，Ｓｅはいずれも被削性の向上に有効な元素であるので、必要に応じて加工性や磁気的特性が損なわれない範囲内で添加することができるものであり、Ｐｂにあっては０．０１〜０．３０％，Ｃａにあっては０．００２〜０．２０％，Ｔｅにあっては０．０１〜０．２０％、Ｓｅにあっては０．０１〜０．２０％の範囲で含有させることもできる。
【００２４】
Ｃｕ：０．５０％以下，Ｍｏ：０．６０％以下のうちの１種または２種
Ｃｕ，Ｍｏはステンレス鋼の耐食性を向上させるのに有効な元素であるので、このような効果を得るために必要に応じてＣｕにあっては０．５０％以下、Ｍｏにあっては０．６０％以下含有させることもできる。
【００２５】
Ｏ：０．０１０％以下
Ｏは酸化物系介在物を生成して、ステンレス鋼の加工性や靭性を劣化させるので、場合によっては０．０１０％以下、より望ましくは０．００５％以下にすることも良い。
【００２６】
Ｎｂ（％）×Ｎ（％）≦０．０１３
表１に示す実施例の組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼よりなる鋼塊の１４５０℃での分塊性に及ぼすＮｂ量とＮ量との関係を調べたところ、図２に示すように、○印で示す分塊性（熱間加工性）が良好な領域と、△印で示すＮｂＮの過剰析出に伴う分塊性（熱間加工性）の低下する領域とが存在することが認められ、この結果、Ｎｂ量とＮ量との関係においては、Ｎｂ（％）×Ｎ（％）≦０．０１３とするのが良いことが認められ、Ｎｂ量とＮ量をこの範囲内に規制することによって、熱間加工性のより一層の向上をもたらすことができることがわかった。
【００２７】
硬度：Ｈｖ３８０〜４２０
本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼線材の硬度としては、所要の耐摩耗性を得ることができるように、冷間加工率３０％以上でＨｖ３８０以上となっているものとすることが望ましい。しかし、高硬度に過ぎると被削性が低下するので、切削加工が比較的容易に可能であることが必要とされる場合にはＨｖ４２０以下となっているものとするのが良い。
【００２８】
透磁率（μ）：１．０１以下
本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼線材をＶＴＲのマイクロシャフト（テープガイド等）の素材として使用する場合においては、磁気的な影響を与えることがないように、透磁率μ≦１．０１の非磁性のものとすることが良い。
【００２９】
【実施例】
表１に示す成分組成のオーステナイト系ステンレス鋼を溶製したのち造塊して鋼塊を分塊圧延し、線材圧延を行って直径９．０ｍｍの鋼線素材とし、溶体化処理を施したのち皮削りを行って直径８．７ｍｍのステンレス鋼線材を得た。次いで、酸洗および伸線ならびに矯正を行ってＶＴＲのシャフト素材とした。
【００３０】
そして、上記ステンレス鋼線材の製造過程における分塊性（熱間加工性）をグリーブル試験によって評価すると共に、得られたステンレス鋼線材について冷間加工率が３０％での硬さ，被削性，同じく冷間加工率が３０％での透磁率，耐食性を評価したところ、表２に示す結果であった。
【００３１】
【表１】
0003603461.tif 000002
【００３２】
【表２】
0003603461.tif 000003
【００３３】
表１および表２に示した結果より明らかなように、本発明実施例の鋼においては比較例の鋼に比べて熱間加工性が優れており、とくに１２００℃を超える温度での熱間加工性が著しく改善されていることが認められた。
【００３４】
また、冷間加工率が３０％での硬さはＨｖ４００前後であって耐摩耗性に優れたものにできると共に被削性も良好であって切削が可能である硬さとなっており、同じく冷間加工率が３０％での透磁性はμ：１．０１以下の非磁性となっていてＶＴＲのテープガイドとして用いた場合に磁気テープに磁気的な影響をもたらさないものとなっており、耐食性も良好であって長期間の使用にも耐え得るものであることが認められた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼は、請求項１に記載しているように、重量％で、Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．２０％以下、Ｓ：０．１５〜０．２０％、Ｎｉ：８．０〜１０．０％、Ｃｒ：１７．０〜１９．０％、Ｎｂ：０．０３〜０．１３％、Ｂ：０．００１〜０．００３％、Ｎ：０．１０〜０．３０％、を含み、かつ、Ｎｂ（％）×Ｎ（％）≦０．０１３に規制し、残部Ｆｅおよび不純物よりなるものであるから、高硬度でかつ非磁性であってしかも被削性および耐食性に優れたものとなっているので、高硬度で耐摩耗性に優れかつ非磁性であって磁気的な影響を及ぼさずしかも被削性が良好であって切削加工が可能であると共に耐食性が良好であって長期の使用にも耐えることができる用途、例えば、ＶＴＲやＤＡＴなどの磁気応用製品のシャフト類などに好適なものであるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００３６】
そして、請求項２に記載しているように、Ｚｒ：０．０１〜０．１０％を含むものとすることによって熱間加工性の向上が可能となり、請求項３に記載しているように、Ｐｂ：０．０１〜０．３０％，Ｃａ：０．００２〜０．２０％，Ｔｅ：０．０１〜０．２０％，Ｓｅ：０．０１〜０．２０％のうちの１種または２種以上を含むものとすることによって被削性のより一層の向上が可能となり、請求項４に記載しているように、Ｃｕ：０．５０％以下，Ｍｏ：０．６０％以下のうちの１種または２種を含むものとすることによって耐食性のより一層の向上が可能となり、請求項５に記載しているように、Ｏ：０．０１０％以下に規制することによって加工性や靭性をより一層向上させることが可能になるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００３７】
また、本発明に係わる高硬度非磁性ステンレス鋼線材は、請求項６に記載しているように、請求項１ないし５のいずれかに記載の高硬度非磁性ステンレス鋼よりなるものであるから、高硬度でかつ非磁性であってしかも被削性および耐食性に優れた鋼線材を提供することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｂ含有量による熱間加工性への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図２】Ｎｂ量とＮ量との関係における分塊性への影響を調べた結果を例示するグラフである。
【図１】
0003603461.tif 000004
【図２】
0003603461.tif 000005