(57)【要約】【課題】耐475℃脆性及び耐リラクセーション特性に優れる耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線及び耐熱ボルト部品を提供する。【解決手段】化学組成がC:0.01〜0.10%、Si:0.05〜3.0%、Mn:0.05〜10.0%、Ni:0.5〜10.0%、Cr:15.0〜29.0%、Cu:0.05〜3.0%、Mo:0.05〜6.0%、N:0.01〜0.35%未満、V:0〜2.5%、B:0〜0.012%、Al:0〜3.0%、Co:0〜2.5%、W:0〜2.5%、Ga:0〜0.05%、Sn:0〜2.5%、Ti:0〜1.0%、Nb:0〜2.5%、Ta:0〜2.5%、Ca:0〜0.012%、Mg:0〜0.012%、Zr:0〜0.012%、REM:0〜0.05%、残部:Fe及び不純物であり、金属組織がγ相及びα相から構成される複相組織を有し且つ前記α相を35.0〜60.0%含み、前記α相における平均結晶粒径が15.0μm以下であり、伸線軸方向に平行な断面における前記α相は{100}面、{110}面及び{111}面のα相に対する、{100}面及び{111}面のα相の面積比率が0.10〜0.70である、耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．１０％、
Ｓｉ：０．０５〜３．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１０．０％、
Ｎｉ：０．５〜１０．０％、
Ｃｒ：１５．０〜２９．０％、
Ｃｕ：０．０５〜３．０％、
Ｍｏ:０．０５〜６．０％、
Ｎ：０．０１〜０．３５％未満、
Ｖ：０〜２．５％、
Ｂ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜３．０％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｗ:０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ:０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０〜０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、ならびに、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
金属組織が、オーステナイト相およびフェライト相から構成される複相組織を有し、かつ、体積％で、前記フェライト相を３５．０〜６０．０％含み、
前記フェライト相における平均結晶粒径が１５．０μｍ以下であり、
伸線軸方向に平行な断面における前記フェライト相は、｛１００｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面のフェライト相に対する、｛１００｝面および｛１１１｝面のフェライト相の面積比率が０．１０〜０．７０である、耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線。
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、
Ｖ：０．１〜２．５％、
Ｂ：０．００１０〜０．０１２％、
Ａｌ：０．００１〜３．０％、
Ｃｏ：０．０５〜２．５％、
Ｗ:０．０５〜２．５％、
Ｇａ：０．０００４〜０．０５％、
Ｓｎ：０．０１〜２．５％、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｎｂ:０．０４〜２．５％、
Ｔａ：０．０４〜２．５％、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、および、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．０５％、
から選択される１種以上を含有する、請求項１に記載の耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線。
【請求項３】
請求項１または２に記載の耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線を用いた耐熱ボルト部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線、および、該二相ステンレス鋼線を用いた耐熱ボルト部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボルト用ステンレス製品は、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ３１６を代表とするオーステナイト系ステンレス鋼線を素材として、該素材を加工および成型することにより製造されてきた。前記のようなオーステナイト系ステンレス鋼線から製造されたステンレス製品は、強度および耐応力腐食性の低下が懸念される。そこで、強度および耐応力腐食性を向上させるため、化学組成を所定の範囲に調整し、かつ、金属組織をオーステナイトおよびフェライトの二相組織に調整した二相ステンレス鋼ボルトが検討されてきた（例えば、特許文献１および２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８８７２７号公報
【特許文献２】特開２００９−９１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまでの二相ステンレス鋼線は、耐熱ボルト用として幅広く使用されていなかった。例えば、特許文献１の二相ステンレス鋼ボルトは、塩素イオンが多く腐食が厳しい環境における高強度化および高耐応力腐食割れ性を達成したものである。また、特許文献２の二相ステンレス鋼ボルトは、冷間鍛造性に優れ、かつ、高強度および高耐食性を達成したものである。しかしながら、特許文献１および２では、耐熱性が充分に検討されていなかった。
【０００５】
また、耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線には、耐４７５℃脆化および耐リラクセーション特性が要求される。しかしながら、従来の二相ステンレス鋼線は、耐４７５℃脆化および耐リラクセーション特性を充分に満たしていなかった。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑み、耐４７５℃脆性および耐リラクセーション特性に優れる耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線、および、該二相ステンレス鋼線を用いた耐熱ボルト部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、二相ステンレスに一次伸線および光輝焼鈍（以下、ＢＡと言う）と二次伸線およびＢＡとを組み合わせた製造方法を適用した。その結果、フェライト相（α相）における平均結晶粒径が１５．０μｍ以下、α相を３５．０〜６０．０ｖｏｌ．％含み、かつ、伸線軸方向に平行な断面において、｛１００｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面のα相に対する、｛１００｝面および｛１１１｝面のα相の面積比率が０．１０〜０．７０となることにより、４７５℃における熱処理後の衝撃値が１００Ｊ／ｃｍ２以上、４７５℃の残留せん断ひずみが０．３％以下となる二相ステンレス鋼線が得られた。すなわち、耐４７５℃脆性および耐リラクセーション特性に優れた二相ステンレス鋼線が得られた。これにより、二相ステンレス鋼線は、耐熱ボルトへの適用が可能となった。
【０００８】
本発明の要旨は、下記に示す耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線、および、該二相ステンレス鋼線を用いた耐熱ボルト部品にある。
【０００９】
（１）化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０１〜０．１０％、
Ｓｉ：０．０５〜３．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１０．０％、
Ｎｉ：０．５〜１０．０％、
Ｃｒ：１５．０〜２９．０％、
Ｃｕ：０．０５〜３．０％、
Ｍｏ:０．０５〜６．０％、
Ｎ：０．０１〜０．３５％未満、
Ｖ：０〜２．５％、
Ｂ：０〜０．０１２％、
Ａｌ：０〜３．０％、
Ｃｏ：０〜２．５％、
Ｗ:０〜２．５％、
Ｇａ：０〜０．０５％、
Ｓｎ：０〜２．５％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ:０〜２．５％、
Ｔａ：０〜２．５％、
Ｃａ：０〜０．０１２％、
Ｍｇ：０〜０．０１２％、
Ｚｒ：０〜０．０１２％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、ならびに、
残部：Ｆｅおよび不純物であり、
金属組織が、オーステナイト相およびフェライト相から構成される複相組織を有し、かつ、体積％で、前記フェライト相を３５．０〜６０．０％含み、
前記フェライト相における平均結晶粒径が１５．０μｍ以下であり、
伸線軸方向に平行な断面において、前記フェライト相は、｛１００｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面のフェライト相に対する、｛１００｝面および｛１１１｝面のフェライト相の面積比率が０．１０〜０．７０である、耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線。
【００１０】
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｖ：０．１〜２．５％、
Ｂ：０．００１０〜０．０１２％、
Ａｌ：０．００１〜３．０％、
Ｃｏ：０．０５〜２．５％、
Ｗ:０．０５〜２．５％、
Ｇａ：０．０００４〜０．０５％、
Ｓｎ：０．０１〜２．５％、
Ｔｉ：０．０３〜１．０％、
Ｎｂ:０．０４〜２．５％、
Ｔａ：０．０４〜２．５％、
Ｃａ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｍｇ：０．０００４〜０．０１２％、
Ｚｒ：０．０００４〜０．０１２％、および、
ＲＥＭ：０．０００４〜０．０５％、
から選択される１種以上を含有する、上記（１）に記載の耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）に記載の耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線を用いた耐熱ボルト部品。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐４７５℃脆性および耐リラクセーション特性に優れる耐熱ボルト用二相ステンレス鋼線、および、該二相ステンレス鋼線を用いた耐熱ボルト部品を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．二相ステンレス鋼線
（化学組成）
以下に、まず、本実施形態に係る二相ステンレス鋼線の化学組成について説明する。各元素の作用効果と、含有量の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「％」は、「質量％」を意味する。
【００１４】
Ｃ：０．０１〜０．１０％
Ｃは、耐リラクセーション特性を高める元素である。前記効果を得るため、Ｃ含有量は０．０１％以上とする。一方、Ｃ含有量が０．１０％を超えると、伸線加工時に縦割れが生じるおそれがある。そのため、Ｃ含有量は０．１０％以下とする。Ｃ含有量は、０．０２％以上であることが好ましい。また、Ｃ含有量は、０．０５％以下であることが好ましい。
【００１５】
Ｓｉ：０．０５〜３．０％
Ｓｉは、脱酸を行うことにより、脱酸生成物を少なくして、耐リラクセーション特性を確保する元素である。前記効果を得るため、Ｓｉ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が３．０％を超えると、前記効果が飽和するだけでなく、伸線加工性が低下することにより、伸線加工時に縦割れが生じるおそれがある。そのため、Ｓｉ含有量は３．０％以下とする。Ｓｉ含有量は、０．１％以上であることが好ましい。また、Ｓｉ含有量は、１．２％以下であることが好ましく、１．０％以下であることがより好ましく、０．８％以下であることがさらに好ましい。
【００１６】
Ｍｎ：０．０５〜１０．０％
Ｍｎは、高価なＮｉの代替元素として有効であり、Ｎの溶解度を高める効果を有する。前記効果を得るため、Ｍｎ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が１０．０％を超えると、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性が低下する。そのため、Ｍｎ含有量は１０．０％以下とする。Ｍｎ含有量は、０．１％以上であることが好ましい。また、Ｍｎ含有量は、５．０％以下であることが好ましく、４．０％以下であることがより好ましく、３．５％以下であることがさらに好ましい。
【００１７】
Ｎｉ：０．５〜１０．０％
Ｎｉは、靭性を確保する元素である。前記効果を得るため、Ｎｉ含有量は０．５％以上とする。一方、Ｎｉ含有量が１０．０％を超えると、耐リラクセーション特性が低下する。そのため、Ｎｉ含有量は１０．０％以下とする。Ｎｉ含有量は、１．０％以上であることが好ましい。また、Ｎｉ含有量は、７．５％以下であることが好ましく、４．５％以下であることがより好ましい。
【００１８】
Ｃｒ：１５．０〜２９．０％
Ｃｒは、耐食性および耐酸化性を確保する元素である。前記効果を得るため、Ｃｒ含有量は１５．０％以上とする。一方、Ｃｒ含有量が２９．０％を超えると、耐４７５℃脆化特性が低下する。そのため、Ｃｒ含有量は２９．０％以下とする。Ｃｒ含有量は、１８．０％以上であることが好ましい。また、Ｃｒ含有量は、２６．０％以下であることが好ましく、２５．０％以下であることがより好ましい。
【００１９】
Ｃｕ：０．０５〜３．０％
Ｃｕは、耐リラクセーション特性に寄与させることができ、かつ、伸線性を向上させる元素である。前記効果を得るため、Ｃｕ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｃｕ含有量が３．０％を超えると、熱間加工性不良が起きる。そのため、Ｃｕ含有量は３．０％以下とする。Ｃｕ含有量は、０．０８％以上であることが好ましい。また、Ｃｕ含有量は、２．０％以下であることが好ましく、１．５％以下であることがより好ましい。
【００２０】
Ｍｏ:０．０５〜６．０％
Ｍｏは、耐食性および耐リラクセーション特性を向上させる元素である。前記効果を得るため、Ｍｏ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｍｏ含有量が６．０％を超えると、前記効果が飽和するだけでなく、硬質なσ相の生成によって伸線加工性が低下することにより、伸線加工時に縦割れが生じるおそれがある。そのため、Ｍｏ含有量は６．０％以下とする。Ｍｏ含有量は、０．５％以上であることが好ましい。また、Ｍｏ含有量は、４．０％以下であることが好ましく、１．０％以下であることがより好ましい。
【００２１】
Ｎ：０．０１〜０．３５％未満
Ｎは、耐リラクセーション特性を高める元素である。前記効果を得るため、Ｎ含有量は０．０１％以上とする。一方、Ｎ含有量が０．３５％以上であると、伸線加工性が低下することにより、伸線加工時に縦割れが生じるおそれがあるだけでなく、製鋼プロセスで窒素のブローホールが生成することにより、製造性を大幅に劣化させる。そのため、Ｎ含有量は０．３５％未満とする。Ｎ含有量は、０．１０％以上であることが好ましい。また、Ｎ含有量は、０．３０％以下であることが好ましく、０．２０％以下であることがより好ましい。
【００２２】
Ｖ：０〜２．５％
Ｖは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、鋼線の耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を改善させるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｖ含有量が２．５％を超えると、粗大介在物が生成し、伸線加工性および耐４７５℃脆化特性が低下する。そのため、Ｖ含有量は２．５％以下とする。Ｖ含有量は０．１％以上であることが好ましい。また、Ｖ含有量は、１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。
【００２３】
Ｂ：０〜０．０１２％
Ｂは、粒界強度を向上させて、鋼線の耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｂ含有量が０．０１２％を超えると、粗大なボライド、ボロカーバイド等の生成により、伸線加工性および耐４７５℃脆化特性が低下する。そのため、Ｂ含有量は０．０１２％以下とする。一方、Ｂ含有量は、耐リラクセーション特性および耐４７５℃脆化特性を向上させるため、０．００１０％以上であることが好ましい。また、Ｂ含有量は、０．００５０％以下であることが好ましく、０．００３０％以下であることがより好ましい。
【００２４】
Ａｌ：０〜３．０％
Ａｌは、脱酸を促進して介在物清浄度レベルを向上させるため、含有させてもよい。しかしながら、Ａｌ含有量が３．０％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、粗大な介在物が生成することにより、耐４７５℃脆化特性が劣化する。そのため、Ａｌ含有量は３．０％以下とする。一方、Ａｌ含有量は、脱酸を促進して介在物清浄度レベルを向上させるため、０．００１％以上であることが好ましい。また、Ａｌ含有量は、２．０％以下であることが好ましく、１．０％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることがさらに好ましい。
【００２５】
Ｃｏ：０〜２．５％
Ｃｏは、鋼線の耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を向上させる効果を有するため、含有させてもよい。しかしながら、Ｃｏ含有量が２．５％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、鋼線の耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性が劣化するおそれがある。そのため、Ｃｏ含有量は２．５％以下とする。一方、Ｃｏ含有量は、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を向上させるため、０．０５％以上であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。また、Ｃｏ含有量は、１．０％以下であることが好ましく、０．８％以下であることがより好ましい。
【００２６】
Ｗ:０〜２．５％
Ｗは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｗ含有量が２．５％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性が劣化するおそれがある。そのため、Ｗ含有量は２．５％以下とする。一方、Ｗ含有量は、耐食性を向上させるため、０．０５％以上であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。また、Ｗ含有量は、２．０％以下であることが好ましく、１．５％以下であることがより好ましい。
【００２７】
Ｇａ：０〜０．０５％
Ｇａは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｇａ含有量が０．０５％を超えると、熱間加工性を低下させるだけでなく、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性も低下する。そのため、Ｇａ含有量は０．０５％以下とする。一方、Ｇａ含有量は、耐食性を向上させるため、０．０００４％以上であることが好ましい。また、Ｇａ含有量は、０．０３％以下であることが好ましい。
【００２８】
Ｓｎ：０〜２．５％
Ｓｎは、耐食性を向上させるのに有効な元素であるため、含有させてもよい。しかしながら、Ｓｎ含有量が２．５％を超えると、その効果が飽和するだけでなく、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性が劣化するおそれがある。そのため、Ｓｎ含有量は２．５％以下とする。一方、Ｓｎ含有量は、耐食性を向上させるため、０．０１％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。また、Ｓｎ含有量は、１．０％以下であることが好ましく、０．２％以下であることがより好ましい。
【００２９】
Ｔｉ：０〜１．０％
Ｎｂ：０〜２．５％
Ｔａ：０〜２．５％
Ｔｉ、ＮｂおよびＴａは、炭窒化物を形成して結晶粒径を微細にして、鋼線の耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を改善するため、含有させてもよい。しかしながら、これら各元素の含有量がそれぞれ規定する上限値を超えると、粗大介在物が生成することにより、鋼線の耐４７５℃脆化特性が低下するおそれがある。そのため、Ｔｉ含有量は１．０％以下、Ｎｂ含有量は２．５％以下、Ｔａ含有量は２．５％以下とする。一方、Ｔｉ含有量は、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を向上させるため、０．０３％以上であることが好ましく、０．０５％以上であることがより好ましい。また、Ｔｉ含有量は、０．７％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。Ｎｂ含有量は、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を向上させるため、０．０４％以上であることが好ましく、０．０８％以上であることがより好ましい。また、Ｎｂ含有量は、１．５％以下であることが好ましく、０．９％以下であることがより好ましい。Ｔａ含有量は、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性を向上させるため、０．０４％以上であることが好ましく、０．０８％以上であることがより好ましい。また、Ｔａ含有量は、１．５％以下であることが好ましく、０．９％以下であることがより好ましい。
【００３０】
Ｃａ：０〜０．０１２％
Ｍｇ：０〜０．０１２％
Ｚｒ：０〜０．０１２％
ＲＥＭ：０〜０．０５％
Ｃａ、Ｍｇ、ＺｒおよびＲＥＭは、脱酸のため、含有させてもよい。しかしながら、これら各元素の含有量がそれぞれ規定する上限値を超えると、粗大介在物が生成して鋼線の耐４７５℃脆化特性が低下するおそれがある。そのため、Ｃａ含有量は０．０１２％以下、Ｍｇ含有量は０．０１２％以下、Ｚｒ含有量は０．０１２％以下、ＲＥＭ含有量は０．０５％以下とする。一方、Ｃａ含有量は、脱酸による効果を得るため、０．０００４％以上であることが好ましく、０．００１％以上であることがより好ましい。また、Ｃａ含有量は、０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがより好ましい。Ｍｇ含有量は、脱酸による効果を得るため、０．０００４％以上であることが好ましく、０．００１％以上であることがより好ましい。また、Ｍｇ含有量は、０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがより好ましい。Ｚｒ含有量は、脱酸による効果を得るため、０．０００４％以上であることが好ましく、０．００１％以上であることがより好ましい。また、Ｚｒ含有量は、０．０１０％以下であることが好ましく、０．００５％以下であることがより好ましい。ＲＥＭ含有量は、脱酸による効果を得るため、０．０００４％以上であることが好ましく、０．００１％以上であることがより好ましい。また、ＲＥＭ含有量は、０．０３％以下であることが好ましい。
【００３１】
ＲＥＭ（希土類元素）は、一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。これらは単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
【００３２】
本実施形態に係る二相ステンレス鋼線は、上記の元素を含有し、残部はＦｅおよび不純物である化学組成を有する。「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００３３】
代表的な不純物としては、Ｏ、Ｓ、Ｐ等が挙げられる。通常、鉄鋼の製造プロセスでは、不純物としてＯ、ＳおよびＰが、それぞれ０．０００１〜０．１％の範囲で混入する。なお、Ｏ、ＳおよびＰは可能な限り低減することが好ましく、Ｏ含有量は０．０４％以下であることが好ましく、Ｓ含有量は０．００１％以下であることが好ましく、Ｐ含有量は０．０４％以下であることが好ましい。
【００３４】
以上で説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で他の元素を含有させることが出来る。その他の成分については、本発明で特に規定するものではないが、一般的な不純物元素であるＺｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｈ等は可能な限り低減することが好ましい。これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御される。そのため、Ｚｎ含有量は０．０１％以下、Ｂｉ含有量は０．０１％以下、Ｐｂ含有量は０．０１％以下、Ｓｅ含有量は０．０１％以下、Ｓｂ含有量は０．０５％以下、Ｈ含有量は０．０１％以下であることが好ましい。
【００３５】
（金属組織）
フェライト相の体積率：３５．０〜６０．０％
本実施形態に係る二相ステンレス鋼線は、金属組織が、オーステナイト相およびフェライト相（α相）から構成される複相組織を有し、かつ、体積％で、前記フェライト相を３５．０〜６０．０％含む。フェライト相の体積率が３５．０％未満であると、フェライト相にＣｒ、Ｓｉ等が濃化し、耐４７５℃脆化特性が劣化する。そのため、フェライト相の体積率は３５．０％以上とした。フェライト相の体積率は、４０．０％以上であることが好ましい。一方、フェライト相の体積率が６０．０％を超えると、耐リラクセーション特性が低下するため、フェライト相の体積率は６０．０％以下とする。フェライト相の体積率は、５５．０％以下であることが好ましく、５０．０％以下であることがより好ましい。本実施形態に係る二相ステンレス鋼線は、オーステナイト相およびフェライト相以外の相として、σ相、窒化物、炭化物等を含んでいてもよい。オーステナイト相およびフェライト相以外の相の体積率は、５．０％以下であることが好ましく、３．０％以下であることがより好ましく、１．０％以下であることがさらに好ましい。
【００３６】
フェライト相の平均結晶粒径：１５．０μｍ以下
フェライト相の平均結晶粒径は、耐４７５℃脆化特性および耐リラクセーション特性に寄与する。フェライト相の平均結晶粒径が１５．０μｍを超えると、すべり変形が起き難くなり、耐４７５℃脆化特性が劣化することに加え、細粒化による長範囲応力場の効果が低減することにより、耐リラクセーション特性が低下する。そのため、表層のフェライト相の平均結晶粒径は１５．０μｍ以下とする。フェライト相の平均結晶粒径は、１０．０μｍ以下であることが好ましく、５．０μｍ以下であることがより好ましい。なお、本発明において、結晶粒径とは、１５°以上の方位差を有する結晶粒の界面を結晶粒界として、ＡＲＥＡ法を用いて算出した値をいう。
【００３７】
伸線軸方向に平行な断面における｛１００｝面および｛１１１｝面のフェライト相の面積比率：０．１０〜０．７０
結晶方位を記述する代表的な面として｛１００｝、｛１１０｝および｛１１１｝がある。フェライト相（α相）の伸線軸方向に平行な断面における変形集合組織では、通常｛１１０｝面が主である。しかし、二相ステンレス鋼のように硬質なオーステナイト相（γ相）が複相状に存在する場合、α相の結晶回転によって｛１１０｝面以外の方位が見受けられる。α相に複数の結晶方位が有る場合、ランダム方位粒界の存在は、見かけの結晶粒径を小さくする。そのため、α相のランダム方位化は、耐４７５℃脆化および耐リラクセーション特性を向上させる。ランダム性の指標として、伸線軸方向に平行な断面における、｛１００｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面のα相に対する、｛１００｝面および｛１１１｝面のα相の面積比率Ａ値を用いる。具体的には、Ａ値＝（｛１００｝面のα相の面積＋｛１１１｝面のα相の面積）/（｛１００｝面のα相の面積＋｛１１０｝面のα相の面積＋｛１１１｝面のα相の面積）である。Ａ値が０．１０未満であると、伸線軸方向に平行な断面における{１１０}面の割合が大きくなるため、上記理由により耐４７５℃脆化および耐リラクセーション特性が低下する。そのため、Ａ値は０．１０以上とする。一方、Ａ値が０．７０を超えると、伸線軸方向に平行な断面における｛１００｝面および｛１１１｝面の割合が大きくなるため、α相のランダム性が認められなくなる。その結果、耐４７５℃脆化および耐リラクセーション特性が劣化する。Ａ値は、０．３０以上であることが好ましく、０．５０以下であることが好ましい。なお、本発明において、Ａ値は、伸線軸方向をＲＤとして該ＲＤ方向における結晶面の解析を行い、主要な＜００１＞、＜１０１＞および＜１１１＞の方位成分をクリアランス２０°以内の部分のみ表示させ、ＲＤ／／｛１００｝、｛１１０｝、｛１１１｝量を測定することにより算出した。
【００３８】
２．二相ステンレス鋼線の製造方法
次に、本実施形態に係る二相ステンレス鋼線の製造方法の一例について説明する。なお、本実施形態に係る二相ステンレス鋼線の製造方法は、下記製造方法に限定されるものではない。
【００３９】
本実施形態に係る二相ステンレス鋼線は、例えば、一次伸線およびＢＡ、ならびに、二次伸線およびＢＡを施すことにより得られる。具体的には、本実施形態に係る二相ステンレス鋼線は、固溶化熱処理された鋼線に対して、一次伸線を行う一次伸線工程と、前記一次伸線を行った鋼線に、一次熱処理を行う一次熱処理工程（一次ＢＡ）と、前記一次熱処理を行った鋼線に対して、二次伸線を行う二次伸線工程と、前記二次伸線を行った鋼線に、二次熱処理を行う二次熱処理工程（二次ＢＡ）とを経て製造される。
【００４０】
前記一次伸線の減面率は、伸線加工性の観点から、９０％以下であることが好ましく、７０％以下であることがより好ましい。一方、前記一次伸線の減面率は、次の一次ＢＡにおけるγ相の生成を促進させる観点から、３０％以上であることが好ましい。
【００４１】
前記一次ＢＡの温度は、γ相の生成を促進させる観点から、１０００℃以下であることが好ましい。一方、前記一次ＢＡの温度が８００℃未満であると、窒化物およびσ相の析出によって二次伸線の加工性が劣化する場合がある。そのため、前記一次ＢＡの温度は、８００℃以上であることが好ましい。前記一次ＢＡの温度は、８５０℃以上であることがより好ましく、９５０℃以下であることがより好ましい。
【００４２】
前記一次ＢＡの時間は、γ相の生成を促進させることにより、平均α粒径の粗大化を抑制させる観点から、３分以上であることが好ましい。前記一次ＢＡの時間は、３０分以上であることがより好ましく、３００分以上であることがさらに好ましく、１０００分以上であることが特に好ましい。
【００４３】
前記二次伸線の減面率は、伸線加工性の観点から、９０％以下であることが好ましく、７０％以下であることがより好ましい。一方、前記二次伸線の減面率は、α相の析出サイトを増大させる観点から、１％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。
【００４４】
前記二次ＢＡの温度は、α相を析出させる観点から、９５０℃以上であることが好ましい。一方、前記二次ＢＡの温度が１３００℃を超えると、α粒径が粗大化する場合がある。そのため、前記二次ＢＡの温度は、１３００℃以下であることが好ましい。前記二次ＢＡの温度は、１０５０℃以上であることがより好ましく、１１５０℃以下であることがより好ましい。
【００４５】
前記二次ＢＡの時間は、α粒径が粗大化することを抑制する観点から、５分以下であることが好ましい。前記二次ＢＡの時間は、１分以下であることがより好ましく、０．５分以下であることがさらに好ましく、０．１分以下であることが特に好ましい。
【００４６】
以上の製造方法により、金属組織が、オーステナイト相およびフェライト相から構成される複相組織を有し、かつ、体積％で、前記フェライト相を３５．０〜６０．０％含み、前記フェライト相における平均結晶粒径が１５．０μｍ以下であり、伸線軸方向に平行な断面における前記フェライト相は、｛１００｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面のフェライト相に対する、｛１００｝面および｛１１１｝面のフェライト相の面積比率が０．１０〜０．７０である二相ステンレス鋼線を得ることができる。なお、当該鋼線をボルト部品に適用することにより、耐４７５℃脆性および耐リラクセーション特性に優れる耐熱ボルト部品を提供することができる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例である。本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４８】
表１および表２には、鋼種Ａ〜ＢＧの化学組成、α相の体積率（α量）、α相中の平均結晶粒径（平均α粒径）、Ａ値を示す。
【００４９】
【表１】
2018119174.tif 000002
【００５０】
【表２】
2018119174.tif 000003
【００５１】
これらの化学組成の鋼は、ステンレス鋼の安価溶製プロセスであるＡＯＤ溶製を想定し、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。そして、その鋳片を１１００℃で２００分の加熱後、φ２２．０ｍｍまで熱間の線材圧延を行い、１０５０℃で熱間圧延を終了した。その直後に水冷、または、熱間圧延終了から連続して、溶体化処理として１０５０℃で３分のインライン熱処理を実施して水冷した。その後、酸洗を行うことにより線材とした。線材に対して、一次伸線減面率が５５％となるように伸線（一次伸線）した後、９００℃で１５００分熱処理（一次ＢＡ）を施した。その後、二次伸線減面率が５５％となるよう伸線（二次伸線）し、１１２０℃で０．０２分の熱処理（二次ＢＡ）を施すことにより、φ１０．０ｍｍの鋼線を作製した。
【００５２】
そして、鋼線製品におけるα量、平均α粒径、Ａ値、衝撃値および残留せん断歪を測定した。評価結果を表１〜４に示す。
【００５３】
【表３】
2018119174.tif 000004
【００５４】
【表４】
2018119174.tif 000005
【００５５】
次に、α量、平均α粒径、Ａ値、衝撃値および残留せん断歪に影響を及ぼす一次伸線およびＢＡ、ならびに、二次伸線およびＢＡの影響を調査した。
【００５６】
表１に示す鋼種Ｎと同様の化学組成を有するφ１８０ｍｍの鋳片から前記同様に線材を作製した。次に、作製した線材を表５に示す各伸線減面率（一次伸線率）で一次伸線し、ＢＡ（一次ＢＡ）を施した後、各伸線減面率（二次伸線率）で二次伸線し、ＢＡ（二次ＢＡ）を行った。これにより、φ１０．０ｍｍの鋼線を作製した。なお、線材の一次伸線前の線径は、鋼線の最終線径がφ１０．０ｍｍとなるように変化させた。そして、得られた鋼線のα量、平均α粒径、Ａ値、衝撃値および残留せん断歪を測定した。なお、試験Ｎｏ．８９の鋼線は一次伸線後に縦割れが生じ、試験Ｎｏ．９０及び９４の鋼線は二次伸線後に縦割れが生じたため、α量、平均α粒径、Ａ値、衝撃値および残留せん断歪の測定は行わなかった。評価結果を表５に示す。
【００５７】
【表５】
2018119174.tif 000006
【００５８】
なお、上述の実施例において、鋼線のα量は、「製品」を直流磁束計にて１００００  Ｏｅの磁場を付与することにより測定した飽和磁化値、および、以下の（Ａ）〜（Ｄ）式を用いて算出した。飽和磁化値の測定には、直流磁化特性試験装置（メトロン技研(株)製）を用いた。
【００５９】
α量（ｖｏｌ．％）＝｛σｓ／σｓ（ｂｃｃ）｝×１００  ・・・  （Ａ）
ＢＣＣ（ｖｏｌ．％）＝α’＋α  ・・・  （Ｂ）
σｓ（ｂｃｃ）＝２．１４−０．０３０Ｃｒｅｑ  ・・・  （Ｃ）
Ｃｒｅｑ＝Ｃｒ＋１．８Ｓｉ＋Ｍｏ＋０．５Ｎｉ＋０．９Ｍｎ＋３．６（Ｃ＋Ｎ）＋１．２５Ｐ＋２．９１Ｓ・・（Ｄ）  
【００６０】
ここで、σｓは製品の飽和磁化値（Ｔ）、σｓ（ｂｃｃ）はγが１００％マルテンサイト（α’）変態した時の飽和磁化値（計算値）を示す。
【００６１】
また、実施例において、鋼線の平均α粒径はＦＥ−ＳＥＭ／ＥＢＳＤ（ＪＳＭ−７００Ｆ／日本電子(株)製）解析によって測定した。解析場所は表層部（表層から０．２ｍｍ）とし、１００×１００μｍの視野を５視野測定した。なお、結晶粒径は、１５°以上の方位差を有する結晶粒の界面を結晶粒界として、ＡＲＥＡ法を用いて算出した。
【００６２】
実施例において、鋼線のＡ値は、ＦＥ−ＳＥＭ／ＥＢＳＤ（ＪＳＭ−７００Ｆ／日本電子(株)製）解析によって測定した。解析場所は表層部（表層から０．２ｍｍ）とし、１００×１００μｍの視野を５視野測定した。そして、伸線軸方向をＲＤとして該ＲＤ方向における結晶面の解析を行い、主要な＜００１＞、＜１０１＞および＜１１１＞の方位成分をクリアランス２０°以内の部分のみ表示させ、ＲＤ／／｛１００｝、｛１１０｝、｛１１１｝量を測定することにより、Ａ値を算出した。
【００６３】
実施例において、鋼線の衝撃値は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２のシャルピー衝撃試験での衝撃値とした。ここで、鋼線の衝撃値は、１００Ｊ／ｍ２以上を合格とした。なお、衝撃試験用の鋼線には、さらに、４７５℃で１００時間の熱処理を施した。
【００６４】
鋼線の耐リラクセーション特性は、４７５℃における捻りリラクセーション試験にて残留せん断歪を測定することにより、評価した。捻りリラクセーション試験の条件は、チャック間距離Ｌを１００ｍｍとし、せん断歪が０．７８％となる治具に試験片を取り付け、４７５℃にて２４時間保持した。試験完了後、治具から試験片取り出し、試験片の捻り角度変化量Δθ［ｄｅｇ］を測定した。そして、残留せん断歪（＝Ｄ０×Δθ/（２Ｌ）×１００）［％］を算出することにより、耐リラクセーション特性の指標とした。なお、鋼線の残留せん断歪は、０．３０％以下を合格とした。
【００６５】
表３〜５から明らかなように、本発明例の鋼線は、衝撃値が１００Ｊ／ｍ２以上であり、かつ、残留せん断歪が０．３０％以下であった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の二相ステンレス鋼線は、耐４７５℃脆性および耐リラクセーション特性に優れる。そのため、本発明の二相ステンレス鋼線は、耐熱用のボルト製品、例えば、自動車用ボルト、産業機器用ボルト、家電用ボルト等として、好適に用いることができる。また、本発明の二相ステンレス鋼線は、鋼線材として使用することもできる。