(57)【要約】【課題】強度、靱性、および、耐食性に優れるだけでなく、起歪体性能に優れた起歪体用析出硬化型ステンレス鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１０〜０．０６０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｕ：２．０〜４．０％、Ｎｉ：２．５〜５．０％、Ｃｒ：１３．０〜１７．０％、Ｍｏ：１．０％以下、Ａｌ：０．０３０％以下、Ｏ：０．０２０％以下、Ｎ：０．０１０〜０．０５０％、および、Ｎｂ：０．１０〜０．４０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、Ｃ＋Ｎ：０．０２５〜０．０９５％、Ｃｕ＋Ｎｉ：８．５％以下、以下の式で示されるα値が５１０以下である析出硬化型ステンレス鋼とする。α＝１３２０（［Ｃ］＋［Ｎ］）＋５２［Ｎｉ］＋１４［Ｃｕ］＋１０［Ｃｒ］＋２０［Ｍｏ］＋２６［Ｍｎ］＋２０［Ｓｉ］【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０１０〜０．０６０％、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、
Ｐ  ：０．０５％以下、
Ｓ  ：０．０３％以下、
Ｃｕ：２．０〜４．０％、
Ｎｉ：２．５〜５．０％、
Ｃｒ：１３．０〜１７．０％、
Ｍｏ：１．０％以下、
Ａｌ：０．０３０％以下、
Ｏ  ：０．０２０％以下、
Ｎ  ：０．０１０〜０．０５０％、および、
Ｎｂ：０．１０〜０．４０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
Ｃ＋Ｎ：０．０２５〜０．０９５％、
Ｃｕ＋Ｎｉ：８．５％以下、
以下の式で示されるα値が５１０以下であることを特徴とする起歪体用析出硬化型ステンレス鋼。
α＝１３２０（［Ｃ］＋［Ｎ］）＋５２［Ｎｉ］＋１４［Ｃｕ］＋１０［Ｃｒ］＋２０［Ｍｏ］＋２６［Ｍｎ］＋２０［Ｓｉ］
【請求項２】
残留オーステナイト量が２．０体積％以下の組織を有することを特徴とする起歪体用析出硬化型ステンレス鋼。
【請求項３】
質量％で、
Ｃｏ：０．０５〜１．０％、および、
Ｗ  ：０．０５〜１．０％
から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１または２に記載の起歪体用析出硬化型ステンレス鋼。
【請求項４】
質量％で、
Ｖ  ：０．００５〜０．２０％、
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、
Ｔａ：０．００５〜０．１０％、および、
Ｚｒ：０．００５〜０．１０％、
から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の起歪体用析出硬化型ステンレス鋼。
【請求項５】
質量％で、
Ｂ  ：０．０００５〜０．０１００％、
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、および、
Ｃａ：０．０００５〜０．０１００％、
から選択される１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の起歪体用析出硬化型ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、起歪体用析出硬化型ステンレス鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力センサー、重量センサー、ロードセル等では、外力により歪を発生させる部材として起歪体が使用されている。起歪体の材質として一般的にニッケルクロムモリブデン鋼やステンレス鋼が知られている。腐食が比較的穏やかな環境下では、ＳＵＳ４１０やＳＵＳ４２０Ｊ２等のマルテンサイト系ステンレス鋼が使用され、腐食が比較的激しい環境下では、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工材やＳＵＳ６３０等の析出硬化型ステンレス鋼が使用されている。
【０００３】
上記ステンレス鋼のうち、オーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工材は、板形状等の単純形状の起歪体には適用可能である。しかし、複雑形状の起歪体については、要求される強度が得られない場合がある上に、溶接等が施されると当該溶接部で強度低下が生じる。また、溶接後に熱処理を施すことにより強度を向上させることもできない。そのため、複雑形状の起歪体、溶接を伴う起歪体については、析出硬化型ステンレス鋼であるＳＵＳ６３０が使用されることが多い。
【０００４】
他にも、特許文献１には、圧力センサー等に適用される析出硬化型ステンレス鋼として、質量％で、Ｃ：０．００５％を越え０．１０％以下、Ｓｉ：０．５０を越えて２．０％以下、Ｍｎ：０．６％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：５．５〜７．５％、Ｃｒ：１３．０以上１５．０％未満、ＭｏとＷとをＭｏ＋０．５×Ｗで１．５を越えて３．０％以下、Ｃｕ：０．２〜１．０％、Ｎ：０．０５％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０５％、Ｔｉ：０〜０．０５％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％、更にＮｂ、Ｖ、Ｔａから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０５〜１．０％の範囲で含有し残部が実質的にＦｅからなり、かつ、（１）式で示されるＡ値が２１以下、（２）式で示されるＢ値が２１以下、（３）式で示されるＣ値が２０以上である析出硬化型ステンレス鋼が開示されている。
Ａ値＝−２０×（％Ｃ）＋（％Ｓｉ）−０．１×（％Ｍｎ）−１．２５×（％Ｎｉ）＋１．８×（％Ｃｒ）＋１．４×（％Ｍｏ）＋０．７×（％Ｗ）−０．５×（％Ｃｕ）＋２．５×（％Ｎｂ）＋１．５×（％Ｖ）＋０．７５×（％Ｔａ）＋１．８×（％Ｔｉ）−２４×（％Ｎ）・・・（１）
Ｂ値＝（％Ｎｉ）＋０．７×（％Ｃｒ）＋０．９８×（％Ｍｏ）＋０．４９×（％Ｗ）＋１．０５×（％Ｍｎ）＋０．３５×（％Ｓｉ）＋０．４８×（％Ｃｕ）＋０．１５×（％Ｎｂ）＋０．７５×（％Ｖ）＋０．６×（％Ｔａ）＋０．３×（％Ｔｉ）＋１２．５×（％Ｃ）＋１０×（％Ｎ）・・・（２）
Ｃ値＝（％Ｃｒ）＋３．３×（％Ｍｏ）＋１．６５×（％Ｗ）＋３０×（％Ｎ）・・・（３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９８８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来より起歪体材料として多用されているＳＵＳ６３０は、以下の点で問題があった。すなわち、起歪体に用いられるステンレス鋼は、構造物としての強度、靱性に優れている必要がある。また、腐食環境下で使用されることもあることから、耐食性に優れている必要がある。
【０００７】
さらに、上記に加え、起歪体性能を低下させないことが要求される。この点、従来のＳＵＳ６３０の成分系（１７Ｃｒ−４Ｎｉ−４Ｃｕ−Ｎｂ）は、固溶化処理後に時効処理を行う熱処理後の組織中に、約１０体積％程度の残留オーステナイト相を含んでいる。そのため、これを起歪体に用いた場合、センサー使用中に軟質な残留オーステナイト相が微小降伏し、ヒステリシスが増大して基準点が次第に変動し、起歪体性能が低下するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、強度、靱性、および、耐食性に優れるだけでなく、起歪体性能に優れた起歪体用析出硬化型ステンレス鋼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．０１０〜０．０６０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｕ：２．０〜４．０％、Ｎｉ：２．５〜５．０％、Ｃｒ：１３．０〜１７．０％、Ｍｏ：１．０％以下、Ａｌ：０．０３０％以下、Ｏ：０．０２０％以下、Ｎ：０．０１０〜０．０５０％、および、Ｎｂ：０．１０〜０．４０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、Ｃ＋Ｎ：０．０２５〜０．０９５％、Ｃｕ＋Ｎｉ：８．５％以下、以下の式で示されるα値が５１０以下であることを要旨とする。
α＝１３２０（［Ｃ］＋［Ｎ］）＋５２［Ｎｉ］＋１４［Ｃｕ］＋１０［Ｃｒ］＋２０［Ｍｏ］＋２６［Ｍｎ］＋２０［Ｓｉ］
【００１０】
ここで、上記起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、残留オーステナイト量が２．０体積％以下の組織を有していることが好ましい。
【００１１】
また、上記起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜１．０％、および、Ｗ：０．０５〜１．０％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。
【００１２】
また、上記起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、質量％で、Ｖ：０．００５〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、Ｔａ：０．００５〜０．１０％、および、Ｚｒ：０．００５〜０．１０％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。
【００１３】
また、上記起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．０１００％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％、および、Ｃａ：０．０００５〜０．０１００％から選択される１種または２種以上をさらに含有していても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、特に、Ｃ、Ｎの単独量および合計量、Ｃｕ、Ｎｉの単独量および合計量、Ｃｒ、Ｎｂの単独量を特定範囲内とし、他の成分を特定量以下に規制したことにより、強度、靱性および耐食性に優れる。さらに、特定の式で規定されるα値を５１０以下としたことにより、固溶化熱処理時のＭｓ点が上昇し、残留オーステナイト量を低下させることができる。そのため、起歪体として使用した際に、繰り返し応力が負荷された場合でも、微小降伏を抑制することができる。したがって、本発明に係る起歪体用析出硬化型ステンレス鋼は、強度、靱性、および、耐食性に優れるだけでなく、起歪体性能にも優れる。
【００１５】
ここで、残留オーステナイト量が２．０体積％以下の組織を有する場合には、微小降伏を抑制しやすくなり、起歪体性能を向上させやすくなる。
【００１６】
また、Ｃｏ、および、Ｗから選択される１種または２種以上をさらに特定量含有している場合には、耐食性の向上に寄与できる。また、残留オーステナイト量の増加を抑制しやすくなり、時効処理後の強度低下の抑制、起歪体性能の低下の抑制に寄与できる。
【００１７】
また、Ｖ、Ｔｉ、ＴａおよびＺｒから選択される１種または２種以上をさらに特定量含有している場合には、固溶化熱処理時の結晶粒粗大化を抑制でき、靱性の向上に寄与できる。また、熱間加工性の向上、時効処理後の強度低下の抑制に寄与できる。
【００１８】
また、Ｂ、ＭｇおよびＣａから選択される１種または２種以上をさらに特定量含有している場合には、熱間加工性の向上等に寄与できる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る起歪体用析出硬化型ステンレス鋼（以下、「本ステンレス鋼」ということがある。）について詳細に説明する。本ステンレス鋼は、以下の元素を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。また、特定の式にて規定されるα値が特定の値以下である。
【００２０】
本ステンレス鋼における各添加元素の種類、含有量、限定理由ならびに各式の技術的意義などは以下の通りである。なお、含有量の単位は、質量％である。
【００２１】
Ｃ：０．０１０〜０．０６０％
Ｃは、δ−フェライト量を低下させるのに有効である。また、Ｃは、ＮｂおよびＮと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒粗大化を防止し、靱性、延性の向上に寄与する。その効果を得るため、Ｃ含有量の下限を０．０１０％以上とする。Ｃ含有量の下限は、好ましくは０．０２０％以上、より好ましくは０．０３０％以上である。
【００２２】
しかし、Ｃの過剰添加は、Ｃｒ系炭化物の生成により母相の固溶Ｃｒを低下させ、耐食性を低下させる傾向がある。また、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度の低下と起歪体性能の低下を招く。よって、Ｃ含有量の上限を０．０６０％以下とする。Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．０４５％以下、より好ましくは０．０４０％以下である。
【００２３】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは、脱酸元素として有効である。しかしながら、その量が多くなるとδ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。また、Ｓｉの過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度低下と起歪体特性の低下を招く。よって、Ｓｉ含有量の上限を１．０％以下とする。Ｓｉ含有量の上限は、好ましくは０．５％以下である。
【００２４】
Ｍｎ：１．０％以下
Ｍｎは、脱酸、脱硫元素として有効である。また、δ−フェライト量を低下させるのに有効である。しかしながら、Ｍｎの過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度低下と起歪体特性の低下を招く。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．０％以下とする。Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは０．６％以下である。
【００２５】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、鋼材の不純物元素である。Ｐの過剰添加は、熱間加工性、靱性を低下させるため、できる限り低減することが好ましい。しかし、Ｐの必要以上の低減は、コストの上昇を招く。よって、Ｐ含有量の上限を０．０５％以下とする。Ｐ含有量の上限は、好ましくは０．０３％以下である。
【００２６】
Ｓ：０．０３％以下
Ｓの過剰添加は、熱間加工性、靱性、耐食性を低下させるため、できる限り低減することが好ましい。しかし、Ｓの必要以上の低減は、コストの上昇を招く。よって、Ｓ含有量の上限を０．０３％以下とする。Ｓ含有量の上限は、好ましくは０．０１％以下である。
【００２７】
Ｃｕ：２．０〜４．０％
Ｃｕは、析出硬化成分として必須の成分であり、耐食性向上にも有効である。また、δ−フェライト量を低下させるのにも有効である。その効果を得るため、Ｃｕ含有量の下限を２．０％以上とする。Ｃｕ含有量の下限は、好ましくは２．７％以上、より好ましくは２．９％以上である。
【００２８】
しかし、Ｃｕの過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度の低下と起歪体性能の低下を招く。また、熱間加工性を低下させる。よって、Ｃｕ含有量の上限を４．０％以下とする。Ｃｕ含有量の上限は、好ましくは３．５％以下、より好ましくは３．２％以下である。
【００２９】
Ｎｉ：２．５〜５．０％
Ｎｉは、δ−フェライト量を低下させるのに有効であり、耐食性向上にも有効である。その効果を得るため、Ｎｉ含有量の下限を２．５％以上とする。Ｎｉ含有量の下限は、好ましくは３．０％以上、より好ましくは３．５％以上である。
【００３０】
しかし、Ｎｉの過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度の低下と起歪体性能の低下を招く。また、熱間加工性を低下させる。よって、Ｎｉ含有量の上限を５．０％以下とする。Ｎｉ含有量の上限は、好ましくは４．０％以下、より好ましくは３．９％以下である。
【００３１】
Ｃｒ：１３．０〜１７．０％
Ｃｒは、耐食性を向上させる元素として必須の元素である。その効果を得るため、Ｃｒ含有量の下限を１３．０％以上とする。Ｃｒ含有量の下限は、好ましくは１３．５％以上、より好ましくは１４．０％以上である。
【００３２】
しかしながら、その量が多くなるとδ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。また、Ｃｒの過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度低下と起歪体特性の低下を招く。よって、Ｃｒ含有量の上限を１７．０％以下とする。Ｃｒ含有量の上限は、好ましくは１６．０％以下、より好ましくは１４．５％以下である。
【００３３】
Ｍｏ：１．０％以下
Ｍｏは、耐食性の向上に有効である。しかしながら、その量が多くなるとδ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。また、Ｍｏの過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度低下と起歪体特性の低下を招く。よって、Ｍｏ含有量の上限を１．０％以下とする。Ｍｏ含有量の上限は、好ましくは０．５％以下である。
【００３４】
Ａｌ：０．０３０％以下
Ａｌは、脱酸元素として有効である。しかしながら、その量が多くなるとδ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。また、粗大な窒化物が形成されやすくなり、靱性の低下を招く。よって、Ａｌ含有量の上限を０．０３０％以下とする。Ａｌ含有量の上限は、好ましくは０．０１０％以下である。
【００３５】
Ｏ：０．０２０％以下
Ｏの過剰添加は、熱間加工性、靱性、耐食性を低下させるため、できる限り低減することが好ましい。しかし、Ｏの必要以上の低減は、コストの上昇を招く。よって、Ｏ含有量の上限を０．０２０％以下とする。Ｏ含有量の上限は、好ましくは０．０１０％以下である。
【００３６】
Ｎ：０．０１０〜０．０５０％
Ｎは、δ−フェライト量を低下させるのに有効である。また、Ｎは、ＮｂおよびＣと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒粗大化を防止し、靱性、延性の向上に寄与する。その効果を得るため、Ｎ含有量の下限を０．０１０％以上とする。Ｎ含有量の下限は、好ましくは０．０２０％以上、より好ましくは０．０２５％以上である。
【００３７】
しかし、Ｎの過剰添加は、靱性を低下させる。また、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度の低下と起歪体性能の低下を招く。よって、Ｎ含有量の上限を０．０５０％以下とする。Ｎ含有量の上限は、好ましくは０．０３５％以下、より好ましくは０．０３０％以下である。
【００３８】
Ｎｂ：０．１０〜０．４０％
Ｎｂは、ＣおよびＮと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒粗大化を防止し、靱性、延性の向上に寄与する。また、固溶Ｃ、Ｎを減少させるため、Ｍｓ点が上昇し、残留オーステナイト量を減少させるのに有効である。その効果を得るため、Ｎｂ含有量の下限を０．１０％以上とする。Ｎｂ含有量の下限は、好ましくは０．１５％以上である。
【００３９】
しかし、Ｎｂの過剰添加は、熱間加工性を害するとともに、δ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。よって、Ｎｂ含有量の上限を０．４０％以下とする。Ｎｂ含有量の上限は、好ましくは０．３５％以下である。
【００４０】
Ｃ＋Ｎ：０．０２５〜０．０９５％
Ｃ含有量とＮ含有量との合計量は、時効処理後の靱性に影響を与える。良好な靱性を得るためには、Ｃ含有量とＮ含有量との合計量の下限を０．０２５％以上とする。Ｃ含有量とＮ含有量との合計量の下限は、好ましくは０．０４５％以上、より好ましくは０．０５０％以上である。
【００４１】
しかし、これら元素の過剰添加は、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度の低下と起歪体性能の低下を招く。よって、Ｃ含有量とＮ含有量との合計量の上限を０．０９５％以下とする。Ｃ含有量とＮ含有量との合計量の上限は、好ましくは０．０７５％以下、より好ましくは０．０６５％以下である。
【００４２】
Ｃｕ＋Ｎｉ：８．５％以下
Ｃｕ含有量とＮｉ含有量との合計量が過剰になると、Ａｓ点（加熱時のオーステナイト変態開始温度）が低下し、時効処理後の残留オーステナイト量を増加させ、起歪体性能の低下を招く。よって、Ｃｕ含有量とＮｉ含有量との合計量の上限を８．５％以下とする。Ｃｕ含有量とＮｉ含有量との合計量の上限は、好ましくは７．５％以下、より好ましくは７．０％以下である。
【００４３】
本ステンレス鋼は、少なくとも以上の必須成分を含有している。ここで、本ステンレス鋼は、下記の式で規定されるα値が５１０以下である。
【００４４】
α＝１３２０（［Ｃ］＋［Ｎ］）＋５２［Ｎｉ］＋１４［Ｃｕ］＋１０［Ｃｒ］＋２０［Ｍｏ］＋２６［Ｍｎ］＋２０［Ｓｉ］
但し、［Ｘ］は、元素Ｘの質量％を表す。
【００４５】
固溶化熱処理時に生じる残留オーステナイトの生成傾向は、上記α値で示される。上記α値が低いほど、固溶化熱処理時のＭｓ点は上昇し、残留オーステナイト量が低下する。本発明では、上記α値を５１０以下とすることで、残留オーステナイト相の微小降伏によるヒステリシスの増大を抑制し、起歪体として使用した際に、繰り返し応力が負荷された場合でも基準点が次第に変動し難くなる等、起歪体性能を向上させることができる。上記α値は、起歪体性能の向上の観点から、好ましくは、５００以下、より好ましくは、４９０以下であると良い。
【００４６】
本ステンレス鋼は、その組織中の残留オーステナイト量が、２．０体積％以下であることが好ましい。残留オーステナイト相の微小降伏を抑制しやすくなり、起歪体性能を向上させやすくなる等の利点があるからである。上記残留オーステナイト量は、より好ましくは、１．０体積％以下であると良い。
【００４７】
本ステンレス鋼は、上述した必須元素に加えて、必要に応じて、ＣｏおよびＷから選択される１種または２種以上の元素をさらに含有していても良い。ＣｏおよびＷの成分範囲およびその限定理由などは、次の通りである。
【００４８】
Ｃｏ：０．０５〜１．０％
Ｃｏは、耐食性向上に有効である。また、δ−フェライト量を低下させるのにも有効である。その効果を得るため、Ｃｏ含有量の下限を０．０５％以上とする。Ｃｏ含有量の下限は、好ましくは０．３０％以上である。
【００４９】
しかし、Ｃｏの過剰添加は、コストの上昇を招く上に、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度低下と起歪体特性の低下を招く。よって、Ｃｏ含有量の上限を１．０％以下とする。Ｃｏ含有量の上限は、好ましくは０．８０％以下である。
【００５０】
Ｗ：０．０５〜１．０％
Ｗは、耐食性向上に有効である。その効果を得るため、Ｗ含有量の下限を０．０５％以上とする。Ｗ含有量の下限は、好ましくは０．３０％以上である。
【００５１】
しかし、Ｗの過剰添加は、コストの上昇を招く上に、Ｍｓ点を低下させて残留オーステナイト量を増加させ、時効処理後の強度低下と起歪体特性の低下を招く。よって、Ｗ含有量の上限を１．０％以下とする。Ｗ含有量の上限は、好ましくは０．８０％以下である。
【００５２】
また、本ステンレス鋼は、上述した元素に加えて、必要に応じて、Ｖ、Ｔｉ、ＴａおよびＺｒから選択される１種または２種以上の元素をさらに含有していても良い。Ｖ、Ｔｉ、ＴａおよびＺｒの成分範囲およびその限定理由などは、次の通りである。
【００５３】
Ｖ：０．００５〜０．２０％
Ｖは、Ｎｂと同様に、Ｃ、Ｎと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒の粗大化を防止し、靱性の向上に寄与する。その効果を得るため、Ｖ含有量の下限を０．００５％以上とする。Ｖ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上である。
【００５４】
しかし、Ｖの過剰添加は、熱間加工性を害するとともに、δ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。よって、Ｖ含有量の上限を０．２０％以下とする。Ｖ含有量の上限は、好ましくは０．１２％以下である。
【００５５】
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％
Ｔｉは、Ｃ、Ｎと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒の粗大化を防止し、靱性の向上に寄与する。その効果を得るため、Ｔｉ含有量の下限を０．００５％以上とする。Ｔｉ含有量の下限は、好ましくは０．０１％以上である。
【００５６】
しかし、Ｔｉの過剰添加は、熱間加工性を害するとともに、δ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。よって、Ｔｉ含有量の上限を０．１０％以下とする。Ｔｉ含有量の上限は、好ましくは０．０５％以下である。
【００５７】
Ｔａ：０．００５〜０．１０％
Ｔａは、Ｃ、Ｎと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒の粗大化を防止し、靱性の向上に寄与する。その効果を得るため、Ｔａ含有量の下限を０．００５％以上とする。Ｔａ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上である。
【００５８】
しかし、Ｔａの過剰添加は、熱間加工性を害するとともに、δ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。よって、Ｔａ含有量の上限を０．１０％以下とする。
【００５９】
Ｚｒ：０．００５〜０．１０％
Ｚｒは、Ｃ、Ｎと結合して炭窒化物を形成し、固溶化熱処理時の結晶粒の粗大化を防止し、靱性の向上に寄与する。その効果を得るため、Ｚｒ含有量の下限を０．００５％以上とする。Ｚｒ含有量の下限は、好ましくは０．０５％以上である。
【００６０】
しかし、Ｚｒの過剰添加は、熱間加工性を害するとともに、δ−フェライト量を増加させ、時効処理後の強度を低下させる。よって、Ｚｒ含有量の上限を０．１０％以下とする。
【００６１】
また、本ステンレス鋼は、上述した元素に加えて、必要に応じて、Ｂ、ＭｇおよびＣａから選択される１種または２種以上の元素をさらに含有していても良い。Ｂ、ＭｇおよびＣａの成分範囲およびその限定理由などは、次の通りである。
【００６２】
Ｂ：０．０００５〜０．０１００％
Ｂは、熱間加工性の向上に有効である。その効果を得るため、Ｂ含有量の下限を０．０００５％以上とする。Ｂ含有量の下限は、好ましくは０．０００８％以上である。
【００６３】
しかし、Ｂの過剰添加は、清浄度を低下させ、逆に熱間加工性を害する。よって、Ｂ含有量の上限を０．０１００％以下とする。Ｂ含有量の上限は、好ましくは０．００３０％以下である。
【００６４】
Ｍｇ：０．０００５〜０．０１００％
Ｍｇは、熱間加工性の向上に有効である。その効果を得るため、Ｍｇ含有量の下限を０．０００５％以上とする。Ｍｇ含有量の下限は、好ましくは０．０００８％以上である。
【００６５】
しかし、Ｍｇの過剰添加は、清浄度を低下させ、逆に熱間加工性を害する。よって、Ｍｇ含有量の上限を０．０１００％以下とする。Ｍｇ含有量の上限は、好ましくは０．００３０％以下である。
【００６６】
Ｃａ：０．０００５〜０．０１００％
Ｃａは、熱間加工性の向上に有効である。その効果を得るため、Ｃａ含有量の下限を０．０００５％以上とする。Ｃａ含有量の下限は、好ましくは０．００１０％以上である。
【００６７】
しかし、Ｃａの過剰添加は、清浄度を低下させ、逆に熱間加工性を害する。よって、Ｃａ含有量の上限を０．０１００％以下とする。Ｃａ含有量の上限は、好ましくは０．００８０％以下である。
【００６８】
上述した本ステンレス鋼は、具体的には、圧力センサー、重量センサー、燃焼圧センサー用ダイアフラム、ロードセル等の起歪体として好適に用いることができる。
【００６９】
次に、本ステンレス鋼の製造方法の一例について説明する。上記した本ステンレス鋼を得るには、例えば、以下のようにすれば良い。
【００７０】
例えば、真空誘導炉などの溶解炉にて、上述した化学成分の鋼塊を溶製し、これを熱間鍛造、熱間圧延等の熱間加工を施して所望形状の鋼材とする。次いで、得られた鋼材について固溶化熱処理、時効処理を行えば、本ステンレス鋼を得ることができる。
【００７１】
上記固溶化熱処理としては、鋼の組成に応じた最適な温度に加熱した後、一定時間その温度に保持し、空冷する方法などを例示することができる。
【００７２】
上記固溶化熱処理時の熱処理温度の下限は、好ましくは９５０℃以上、より好ましくは１０２０℃以上であると良い。一方、上記固溶化熱処理時の熱処理温度の上限は、好ましくは１０８０℃以下、より好ましくは１０５０℃以下であると良い。
【００７３】
固溶化熱処理時の熱処理温度が上記範囲内にあれば、良好な冷間加工性、耐食性、時効処理後の強度が得られるからである。
【００７４】
また、上記時効処理としては、鋼の組成に応じた最適な温度に加熱した後、一定時間その温度に保持し、空冷する方法などを例示することができる。
【００７５】
上記時効処理時の熱処理温度の下限は、好ましくは４６０℃以上、より好ましくは４７０℃以上であると良い。一方、上記時効処理時の熱処理温度の上限は、好ましくは５９０℃以下、より好ましくは５７０℃以下であると良い。
【００７６】
時効処理時の熱処理温度が上記範囲内にあれば、残留オーステナイトの生成量が少なく、高い強度と良好な起歪体性能が得られるからである。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。
真空誘導炉にて表１および表２に示す各種化学成分の鋼塊１５０ｋｇを溶製し、これを熱間鍛造した後、熱間圧延を施し、直径１８ｍｍの線材コイルを製造した。そして、この線材コイルを、１０４０℃±２０℃の温度範囲で１時間保持した後、空冷する固溶化熱処理を行った。その後、４８０℃で４時間保持した後、空冷する時効処理（Ｈ９００処理）、または、５５０℃で４時間保持した後、空冷する時効処理（Ｈ１０２５処理）を行った。そして、以下に示す試験を実施した。
【００７８】
（残留オーステナイト量の測定）
上記時効処理後の素材より試験片を採取し、Ｘ線回折法により残留オーステナイト量を測定した。
【００７９】
（引張試験）
上記時効処理後の素材よりＪＩＳ４号引張試験片を採取し、これを用いて０．２％耐力、破断伸びを測定した。
【００８０】
（衝撃試験）
上記時効処理後の素材よりＪＩＳ３号２ｍｍＵノッチ衝撃試験片を採取し、シャルピー衝撃値を測定した。
【００８１】
（耐食性試験）
上記時効処理後の素材より試験片を採取し、ＪＩＳＺ２３７１に準拠し、３５℃、５％ＮａＣｌ溶液にて９６時間までの塩水噴霧試験を行い、錆の発生の有無を確認した。錆の無かった場合を「○」、錆が発生した場合を「×」とした。
【００８２】
（起歪体特性）
上記時効処理後の素材より、平行部の径が５．０ｍｍ、長さ１５ｍｍの棒状の引張試験片を採取し、これに歪ゲージを貼り付け、１０３回繰返し荷重を負荷した後、ヒステリシス（弾性域で繰返し応力を負荷したときの初期位置からのずれ）の増加量を調査した。その結果を、一般的なＳＵＳ６３０（市販材料成分）である比較例１と比較した。比較例１と比較してヒステリシスが１０分の１以下であった場合を「○」、比較例１よりもヒステリシスが大きかった場合を「×」と評価した。
【００８３】
表１、２に作製した実施例および比較例に係る起歪体用ステンレス鋼の化学成分を、表３、４に各試験結果を示す。
【００８４】
【表１】
2011026644.tif 000002
【００８５】
【表２】
2011026644.tif 000003
【００８６】
【表３】
2011026644.tif 000004
【００８７】
【表４】
2011026644.tif 000005
【００８８】
表３、４の結果を相対評価すると、次のことが分かる。
【００８９】
すなわち、比較例１は、一般的なＳＵＳ６３０である。そのため、α値が５１０を上回っており、固溶化処理、時効処理を行った後の組織中に１０体積％以上の残留オーステナイト相を含んでいる。そのため、残留オーステナイト相の微小降伏によるヒステリシス増大により基準点が次第に変動し、起歪体性能が低下しやすいと言える。
【００９０】
比較例２〜４は、Ｃ＋Ｎが本願で規定される量を下回っている。また、比較例５は、Ｃ＋Ｎが本願で規定される量を上回っている。そのため、比較例２〜５は、破断伸び、衝撃値が低く、靱性に劣る。
【００９１】
比較例６は、Ｃｕ＋Ｎｉが本願で規定される量を上回っており、α値も５１０を越えている。そのため、固溶化処理、時効処理を行った後の組織中に１０体積％以上の残留オーステナイト相を含んでおり、残留オーステナイト相の微小降伏によるヒステリシス増大により基準点が次第に変動しやすく、起歪体性能に劣る。
【００９２】
比較例７は、Ｃｒが本願で規定される量を上回っている。そのため、時効処理後の強度低下や起歪体特性の低下が見られる。
【００９３】
比較例８は、Ｃｒが本願で規定される量を下回っている。そのため、耐食性に劣る。
【００９４】
比較例９は、Ｃが本願で規定される量を上回っており、α値も高い。そのため、Ｃｒ炭化物を生じやすく、その結果、母相の固溶Ｃｒ量を低下させるので耐食性に劣る。
【００９５】
比較例１０は、Ｎが本願で規定される量を上回っており、α値も高い。そのため、破断伸び、衝撃値が低くなり、靱性に劣る。また、Ｍｓ点の低下により残留オーステナイト相が増加しやすく、時効処理後の強度低下、起歪体特性の低下が見られる。
【００９６】
比較例１１は、Ｎｉが本願で規定される量を上回っており、α値も高い。そのため、Ｍｓ点の低下により残留オーステナイト相が著しく増加しやすく、時効処理後の強度低下、起歪体特性の低下が見られる。
【００９７】
比較例１２は、Ｎｉが本願で規定される量を下回っている。そのため、時効処理後の強度低下、起歪体特性の低下が見られる。
【００９８】
比較例１３は、Ｃｕが本願で規定される量を上回っており、α値も高い。そのため、熱間加工時に割れが生じ、熱間加工性に劣る。
【００９９】
比較例１４は、Ｃｕが本願で規定される量を下回っている。そのため、析出硬化が不十分となり、強度に劣る。また、起歪体特性も低い。
【０１００】
比較例１５は、ＳＵＳ４２０Ｊ２である。ＳＵＳ４２０Ｊ２は、発錆が生じ、耐食性が低かった。
【０１０１】
このように、本願に規定される条件を満たしていない、比較例１〜１５は、何れも、強度、靱性、耐食性、起歪体性能のうち、少なくとも１つ以上が劣っていることが分かる。
【０１０２】
これらに対し、本願に規定される条件を満足する、実施例１〜２５は、強度、靱性、耐食性、起歪体性能のいずれにも優れていることが分かる。そのため、これを起歪体に適用すれば、基準点の変動が少ないセンサー等を得ることが可能となる。とりわけ、残留オーステナイト量が２．０体積％以下であれば、微小降伏を抑制しやすくなり、起歪体性能を向上させやすくなるので、信頼性に優れたセンサー等を提供することができる。
【０１０３】
以上、本発明に係る起歪体用析出硬化型ステンレス鋼について説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。