(57)【要約】【課題】ＳＵＳ４３０のようなフェライト系ステンレス鋼の棒線材から冷間鍛造により機械部品を製造する方法の改良。圧延−第一焼鈍−第一伸線−第二焼鈍−第二伸線−冷間鍛造の諸工程のうち、圧延後伸線前の第一焼鈍を省略して、製造原価の低減を実現した棒線材の製造方法を提供すること。【解決手段】鋼片を温度９００〜１３００℃で圧延機に供給し、圧延機の最後のロールにかみ込まれる素材の表面温度が７５０〜１０５０℃となるように圧延を行ない、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なうことにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が、下式（１）を満たす軟質の圧延材を得て、第二伸線工程にかける。　ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）【選択図】　図１
2004060031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．００２〜０．２％およびＣｒ：７．０〜３５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなる組成を基本的な合金組成とする鋼の圧延および伸線を行なって、冷間鍛造により最終製品とする棒線材を製造する方法において、鋼片を９００〜１３００℃の温度で圧延機に供給し、圧延機の最後のロールにかみ込まれる素材の表面温度が７５０〜１０５０℃となるように圧延を行ない、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なうことにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が下記の式（１）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）
この圧延材を第一伸線、焼鈍および第二伸線の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得ることを特徴とする棒線材の製造方法。
【請求項２】
仕上げ圧延後の冷却を、３００〜４５０℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行ない、さらに残熱を利用して４５０〜８５０℃の温度を回復させることにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ２が下記の式（２）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ２＜１７１＋４０６［Ｃ含有量］　（２）
これを後続の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得ることを特徴とする請求項１の棒線材の製造方法。
【請求項３】
重量％で、Ｃ：０．００２〜０．２％およびＣｒ：７．０〜３５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなる組成を基本的な合金組成とする鋼の圧延および伸線を行なって、冷間鍛造により最終製品とする棒線材を製造する方法において、鋼片を９００〜１３００℃の温度で圧延機に供給し、圧延機の最後のロールにかみ込まれる素材の表面温度が７５０〜１０５０℃となるように圧延を行ない、仕上げ圧延後の冷却を、２００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒以上となるように行ない、さらに残熱を利用して４５０〜８５０℃の温度を回復させることにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ３が下記の式（３）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ３＜１６３＋４０６［Ｃ含有量］　（３）
これを後続の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得ることを特徴とする棒線材の製造方法。
【請求項４】
鋼片を９００〜１３００℃の温度で加熱炉から抽出し、そのまま圧延機の初段に供給するか、または鋼片を６５０〜９００℃未満の温度で加熱炉から抽出し、高周波加熱により９００〜１３００℃に加熱したのちに圧延機の初段に供給して実施する、請求項１または３の棒線材の製造方法。
【請求項５】
圧延途中で、被圧延材を高周波加熱により８００〜１０００℃の温度に加熱し、圧延を継続して実施する請求項１または３の棒線材の製造方法。
【請求項６】
重量％で、Ｃ：０．００２〜０．２％およびＣｒ：７．０〜３５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなる組成を基本的な合金組成とする鋼の圧延および伸線を行なって、冷間鍛造により最終製品とする棒線材を製造する方法において、鋼片を温度９００℃未満で圧延機に供給し、圧延中、被圧延材の温度が９００℃を超えないように圧延を行ない、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なうことにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が下記の式（１）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）
この圧延材を第一伸線、焼鈍および第二伸線の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得ることを特徴とする棒線材の製造方法。
【請求項７】
重量％で、Ｃ：０．００２〜０．２％およびＣｒ：７．０〜３５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなる組成を基本的な合金組成とする鋼の圧延および伸線を行なって、冷間鍛造により最終製品とする棒線材を製造する方法において、鋼片を温度９００℃未満で圧延機に供給し、圧延中、被圧延材の温度が９００℃を超えないように圧延を行ない、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒以上となるように行ない、さらに残熱を利用して４５０〜８５０℃の温度を回復させることにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が下記の式（１）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）
この圧延材を第一伸線、焼鈍および第二伸線の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得ることを特徴とする棒線材の製造方法。
【請求項８】
鋼片を６００〜９００℃未満の温度で加熱炉から抽出し、そのまま圧延機の初段に供給するか、または鋼片を４５０〜９００℃未満の温度で加熱炉から抽出し、高周波加熱により６００〜９００℃未満の温度に加熱したのちに圧延機の初段に供給して実施する請求項６または７の棒線材の製造方法。
【請求項９】
圧延途中で、被圧延材を高周波加熱により９００℃未満の温度に加熱し、圧延を継続して実施する請求項６または７の棒線材の製造方法。
【請求項１０】
請求項１、３、６または７に記載した基本的な合金成分に加えて、Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１５％、Ｂｉ：０．０５〜０．３０％、Ｓｅ：０．０５〜０．３０％、Ｓ：０．０５〜０．５０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の１種または２種以上を含有する鋼を材料として実施する請求項１、３、６または７の棒線材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１、３、６または７に記載した基本的な合金成分に加えて、Ｖ：０．３％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｔｉ：０．３％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｔａ：０．３％以下およびＷ：０．３％以下の１種または２種以上を含有する鋼を材料として実施する請求項１、３、６または７の棒線材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１、３、６または７に記載した基本的な合金成分に加えて、Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１５％、Ｂｉ：０．０５〜０．３０％、Ｓｅ：０．０５〜０．３０％、Ｓ：０．０５〜０．５０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の１種または２種以上、ならびに、Ｖ：０．３％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｔｉ：０．３％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｔａ：０．３％以下およびＷ：０．３％以下の１種または２種以上を含有する鋼を材料として実施する請求項１、３、６または７の棒線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械構造用部品を冷間鍛造により製造するための素材となる、棒線材の製造方法に関する．
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排気ガスの成分や総量に対する法的な規制がますます強化されつつある。このため、排気ガス中の酸素やＮＯｘの濃度を排気系において測定し、得られた結果を燃料の供給条件に反映させることによって、排気ガスの成分を調整する試みが進められている。この排気ガス中の特定の成分を測定する部品として、センサーが重要な役割を担っている。
【０００３】
このセンサーは、強い腐食環境で使用されるため、炭素鋼のような耐食性に乏しい材料で製造するわけにはいかない。そこで、耐食性にすぐれ、かつ比較的廉価なフェライト系ステンレス鋼ＪＩＳＳＵＳ４３０が、センサーの材料として使用されてきた。このセンサーは、棒線材の冷間鍛造によって製造されている。
【０００４】
ＳＵＳ４３０の棒線材を材料とするセンサーの製造に当たって現在採用されている工程は、つぎのとおりであって、
Ｒ（圧延）−Ａ１（第一焼鈍）−ＷＤ１（第一伸線）−Ａ２（第二焼鈍）−
★−ＷＤ２（第二伸線）−ＣＦ（冷間鍛造）
「第一焼鈍Ａ１」は、圧延ままの状態（以下「圧延状態」という）では硬い棒線材を軟質化するために必要とされてきた。圧延状態のＳＵＳ４３０は、フェライトとマルテンサイトとの混合組織であるため、一般に硬く、Ｃ量が代表的な０．０４％である場合に、５００ｇの負荷条件で測定されるビッカース硬さは、２１０〜２４０ＨＶである。
【０００５】
「第一伸線ＷＤ１」は、「第二焼鈍Ａ２」後に微細な再結晶粒を得るため、フェライトにひずみを蓄積する工程である。結晶粒が微細化されないと、冷間鍛造において割れが顕著に生じる。「第二伸線ＷＤ２」は、鍛造機に供給する素材の寸法を調整するために必要な、軽度の加工（スキンパス）である。上記の工程において、Ａ２とＷＤ２との間の★印の段階で、材料は、組織が「細粒であって、かつ軟質」でなければならない。
【０００６】
自動車部品の製造原価低減の要求は、近年いっそう強まっており、センサーもその例外ではない。製造原価を低減する手段としては、まず合金成分量の節約が考えられるが、ＳＵＳ４３０の合金成分のうち節約する意味があるのはＣｒであるところ、Ｃｒ量を減らしたのでは、所要の耐食性が得られなくなる。したがって、センサーのような部品の製造原価を低減する手段として、合金成分を変更するというわけにはいかない。
【０００７】
そこで、残る製造原価低減の手段として、製造工程の簡略化が登場する。これは有効な手段であって、前記した諸工程の少なくともひとつを省略することができれば、その寄与は大きい。発明者は、高温かつ長時間の処理を行なう「第一焼鈍」の省略を企てた。すなわち、下記の変更である。
現状工程：圧延−第一焼鈍−第一伸線−第二焼鈍−★−第二伸線−冷間鍛造
改善工程：圧延−　　　　−第一伸線−第二焼鈍−★−第二伸線−冷間鍛造
【０００８】
第一焼鈍は、上記のとおり、圧延状態において硬い棒線材を軟質化するために必要とされてきた工程であるから、圧延状態で軟質な圧延材が得られれば、第一焼鈍の省略が実現する。どの程度まで軟質化できれば第一焼鈍の省略が可能になるか、をしらべたところ、第一伸線の加工度にもよるが、Ｃ量が代表的な０．０４％の場合、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さが１９６以下である棒線材を、圧延ままで得られればよいことがわかった。
【０００９】
非常に過酷な腐食性の環境で使用されるセンサーには、ＳＵＳ４３０よりもさらに耐食性を高めた材料が用いられているが、それらに対しても、同様な硬さの状態を実現すれば、圧延状態で軟質であって、第１焼鈍を省略できるということもわかった。
【００１０】
続いて、冷間鍛造用の素材とするフェライト系ステンレス鋼の組織と硬さに及ぼす圧延工程と温度履歴の影響を調査した結果、圧延条件と仕上げ後の温度履歴とを最適化とをすることによって、必要な軟質化が達成でき、圧延後の焼鈍処理が省略できることを見出した。そのためには、圧延用鋼片の加熱開始から仕上げ圧延終了までの履歴と、仕上げ圧延後の温度履歴の両方を精密に制御することが必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した発明者の知見にもとづいて、フェライト系ステンレス鋼の棒線材であって、圧延状態で軟質なものを得ることができ、したがって圧延後伸線前の焼鈍を省略して直ちに伸線工程にかけることができる棒線材の製造を可能にすること、それにより機械部品の製造工程を合理化し、製造原価の低減に役立つ製造方法を提供することにある。ここで「圧延状態で軟質なもの」は、前記のように、Ｃ量が０．０４％のＳＵＳ４３０の場合に、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さで１９６ＨＶ以下であることを意味する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明にしたがう棒線材の製造方法は、重量％で、Ｃ：０．００２〜０．２％およびＣｒ：７．０〜３５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなる組成を基本的な合金組成とする鋼の圧延および伸線を行なって、冷間鍛造により最終製品とする棒線材を製造する方法であるが、圧延を開始する温度により、２種の方式がある。第一の方式は、第二の方式との対比においては「高温圧延方式」というべきものであって、鋼片を９００〜１３００℃の温度で圧延機に供給するものであり、第二の方式は、第一の方式との対比においては「低温圧延方式」というべきものであって、鋼片を９００℃未満の温度で圧延機に供給し、圧延をすべて９００℃未満で完了するものである。
【００１３】
上記どちらの方式においても、圧延後の冷却速度により、２種の態様がある。第一の態様は、第二の態様との対比においては「徐冷型」というべきものであって、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なうものであり、第二の態様は、２００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒以上となるように行ない、さらに残熱を利用した温度の回復を伴うものである。
【００１４】
高温圧延方式の製造方法から説明すると、本発明の棒線材の製造方法は、鋼片を９００〜１３００℃の温度で圧延機に供給し、圧延機の最後のロールにかみ込まれる素材の表面温度が７５０〜１０５０℃となるように圧延を行なう。徐冷型の場合は、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なう。それにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が下記の式（１）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）
この圧延材を第一伸線、焼鈍および第二伸線の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得る。
【００１５】
低温圧延方式の製造方法は、鋼片を９００℃未満の温度で圧延機に供給し、圧延中、被圧延材の温度が９００℃を超えないように圧延を行なう。徐冷型の場合は、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なう。それにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が下記の式（１）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）
この圧延材を第一伸線、焼鈍および第二伸線の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得ることは、上記と同じである。
【００１６】
【発明の実施形態】
高温圧延方式の操業条件である、「圧延機への鋼片の供給温度：９００〜１３００℃」がもつ意味は、以下に説明するとおりである。すなわち、熱間圧延において装置に対する負荷を減少させるには、素材の変形抵抗が小さくなる高温を採用すればよいことはもちろんである。ＳＵＳ４３０のようなフェライト系ステンレス鋼は、常温においてはα（フェライト）＋θ（炭化物）の相からなり、９００℃を超えると、α（フェライト）＋γ（オーステナイト）の相に変化する。この状態は圧延に有利であるから、鋼片を圧延機に供給する温度を、９００℃以上とした。一方、フェライト系ステンレス鋼は高温における降伏点が低いため、１３００℃を超える温度に加熱すると、加熱炉内で変形して抽出に差し支えることがある。これらから、圧延用鋼片の温度を９００〜１３００℃とした。
【００１７】
仕上げ圧延の条件としての、「圧延機の最後のロールにかみ込まれる素材の表面温度が７５０〜１０５０℃となるように圧延を行なうこと」と、徐冷型の冷却の条件である、「仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行なうこと」とがもつ意味は、つぎのとおりである。すなわち、本発明で材料とするフェライト系ステンレス鋼、代表的にはＳＵＳ４３０を使用した実験の結果、圧延につぐ冷却の後に軟質な状態を得るには、７５０〜１０５０℃で加工を完了し、かつ、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように、比較的ゆっくり冷却すると、硬さが１９６ＨＶ以下になることがわかった。圧延の完了までの温度が高すぎると、前述したα（フェライト）＋γ（オーステナイト）の相のうち、オーステナイトがマルテンサイトに変態し、α（フェライト）＋Ｍ（マルテンサイト）となる。従来は、圧延後にこのような組織になっており、いうまでもなくＭは硬いから、このような組織の圧延材を伸線するには、焼鈍を必要としたわけである。
【００１８】
高温圧延方式で徐冷型を採用した場合には、変更態様があり得る。それは、仕上げ圧延後の冷却を、３００〜４５０℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒未満となるように行ない、３００〜４５０℃においてα（フェライト）＋Ｂ（ベイナイト）＋γ（オーステナイト）の組織状態を得て、つぎにベイナイトをフェライトと粗大な炭化物とに分解するため、残熱を利用して４５０〜８５０℃の温度を回復させる態様である。この時点で残留していたオーステナイトは、最終的に室温まで冷却されるとマルテンサイトになる。このようにして、マルテンサイトが一部混入しているが、大半はフェライトと粗大な炭化物である組織が得られる。これにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ２が下記の式（２）を満たす圧延材が得られるから、
ＨＶ２＜１７１＋４０６［Ｃ含有量］　（２）
これを後続の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得る。
【００１９】
「残熱を利用」するとは、圧延後にコンベアによって運ばれる線材自身がもっている圧延時の温度を利用するものであって、その後、フードをかぶせて保温を行なうか、さらに必要であれば、ヒーターを使用して線材を加熱することを意味する。
【００２０】
高温圧延方式であって急冷型の場合は、仕上げ圧延後の冷却を、２００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒以上となるように行なって、２００℃以下に冷却してフェライトとマルテンサイトにベイナイトが混入した組織を得る。その後、ベイナイトをフェライトと粗大な炭化物に変えた組織を得るため、残熱を利用して４５０〜８５０℃の温度を回復させる。これにより、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ３が下記の式（３）を満たす圧延材を得られるから、
ＨＶ３＜１６３＋４０６［Ｃ含有量］　（３）
これを後続の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得る。
【００２１】
低温圧延方式においては、「鋼片を温度９００℃未満で圧延機に供給し、圧延中、被圧延材の温度が９００℃を超えないように圧延を行なう」、つまり一貫して温度が９００℃に達しないため、オーステナイトへの変態が生じない。したがって、マルテンサイトが生成することもなく、α（フェライト）＋θ（炭化物）のまま圧延を終わる。温度が低いということは、圧延の間に再結晶が遅延するということを意味し、結果として、フェライト粒子の平均粒径が８０μｍ以下の圧延材が得られる。
【００２２】
低温圧延方式においても、前記のとおり、冷却のやり方に徐冷型と急冷型とがある。低温圧延方式−徐冷型は、すでに述べたとおりである。一方、低温圧延方式−急冷型は、鋼片を温度９００℃未満で圧延機に供給し、圧延中、被圧延材の温度が９００℃を超えないように圧延を行なう点は徐冷型と同じであるが、仕上げ圧延後の冷却を、３００℃までの平均冷却速度が０．９℃／秒以上となるように行ない、さらに残熱を利用して４５０〜８５０℃の温度を回復させることにより、この場合も、５００ｇの負荷条件で測定したビッカース硬さＨＶ１が下記の式（１）を満たす圧延材を得て、
ＨＶ１＜１７９＋４０６［Ｃ含有量］　（１）
この圧延材を第一伸線、焼鈍および第二伸線の工程にかけて冷間鍛造用の棒線材を得る。
【００２３】
以上説明した、本発明の高温圧延方式の徐冷型および急冷型とその変更態様とにおける、圧延およびその後の冷却ないし熱処理を概念的に示せば、図１のとおりである。図１において、実線は徐冷型であって、それから派生する点線は残熱利用の態様を示し、一点鎖線は、急冷型である。高温圧延を行なった場合は、圧延状態において、組織は粗粒であるが軟質の状態にあり、それが続く「第一伸線」により細粒化される。
【００２４】
一方、本発明の低温圧延方式の徐冷型および急冷型における、圧延およびその後の冷却を概念的に示せば、図２のようになる。実線は徐冷型であって、一点鎖線は急冷型である。低温圧延を行なった場合は、圧延状態において、すでに組織は細粒かつ軟質のものである。このようにして、どちらの方式によるにしても、「第二焼鈍」を経た★印の段階では、期待どおり「細粒かつ軟質」の状態にあって、続く第二伸線および冷間鍛造に好適なものである。
【００２５】
鋼片を温度９００℃以上で圧延機に供給する高温圧延方式の操業は、鋼片を９００〜１３００℃の温度で加熱炉から抽出して、そのまま圧延機の初段に供給するのが普通であるが、適切な抽出温度は鋼種によって異なるため、複数の鋼種を圧延する場合には加熱炉がひとつであると、温度を調節するための待ち時間が生じ、生産性が阻害されて棒線材のコスト低減が困難になる。この問題を解決するには、高周波加熱の利用が効果的である。つまり、鋼片を６５０〜９００℃未満の温度で加熱炉から抽出し、高周波加熱により９００〜１３００℃の温度に加熱したのちに圧延機の初段に供給するという操業である。
【００２６】
具体的には、たとえば、低温で抽出される鋼種Ａとフェライト系ステンレスの鋼種Ｂを加熱炉にあわせて装入し、鋼種Ａが圧延温度に達して抽出されたとき、鋼種Ｂのための温度の制御をすることなく同じ温度で抽出し、最初の圧延機にかみ込まれる前に、高周波誘導によって鋼片を所望の温度に加熱するわけである。抽出温度が低すぎると、９００℃以上の圧延温度に加熱するために投入すべき電力が過大となり、かえって棒線材の製造コストを増すことになる。６５０℃という下限は、一般に有利不利を分ける境界として設けたものである。
【００２７】
９００〜１３００℃の温度に加熱されたフェライト系ステンレス鋼の鋼片を圧延する場合、前述したように、圧延中の組織は、オーステナイトとフェライトの二相状態である。このフェライトの再結晶を促進することによって、変形抵抗の低い、したがって圧延機への負荷が小さい状態が維持でき、また、圧延状態で加工硬化フェライトが混入することによる硬さの上昇を回避できるから、圧延工程においては、マルテンサイトへの変態をあまり生じさせない限度で、高温を維持することが重要である。
【００２８】
フェライト系ステンレス鋼は、圧延時、比較的に変形抵抗が低いので、加工発熱量も小さい。したがって、圧延途中で、被圧延材の温度が低下しやすい。このような材料の圧延において高温を維持するには、外部から加熱する手段を採用するとよい。圧延中の素材を加熱する温度は、再結晶挙動や変形抵抗から考えて、圧延に入るときの鋼片の加熱温度と同等でよい。そこで、被圧延材を高周波誘導により加熱して、温度を８００〜１０００℃に回復させて、圧延を継続することが推奨される。
【００２９】
素材とする鋼の基本的な合金組成である、重量％で、Ｃ：０．００２〜０．２％およびＣｒ：７．０〜３５．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなる合金組成は、棒線材の工業的な安定供給を目的として、冷間鍛造用素材として用いられている、一般的なフェライト系ステンレス鋼の組成範囲を選定したものである。限定理由を以下に示す。
【００３０】
Ｃ：０．００２〜０．２％
圧延状態での軟質化を図るには、マルテンサイト量を減少させることが必要であって、それにはＣ量が低い方が有利である。しかしＣ量が低すぎると、第１伸線後の第２焼鈍によって結晶粒が異常に成長し、冷間加工性が損われる。また、工業的な生産において鋼のＣ量をあまり低くすることは困難である。こうした理由から、Ｃ量の下限を０．００２％とした。一方、Ｃ量が０．２％を超えるとマルテンサイト量が過大になり、圧延条件と冷却履歴を制御してもＲ状態で軟質にすることが困難となる。それゆえ、Ｃ量の上限を０．２％とした。適切なＣ量は、硬さに関して前記した式（１）〜（３）により決定され、圧延の条件によって、若干異なる。
【００３１】
Ｃｒ：７．０〜３５．０％
Ｃｒは、いうまでもなく鋼の耐食性を向上させる成分であって、ステンレス鋼において最も重要な元素である。耐食性の向上は、Ｃｒ量が７％以上で顕著である。一方、Ｃｒ量の増加は変形能の低下を招くため、添加できる限度は３５．０％程度である。こうした理由から、Ｃｒ量は７．０〜３５．０％の範囲からえらぶ。
【００３２】
本発明の棒線材の製造方法に使用できるフェライト系ステンレス鋼は、上記した基本的な成分に加えて、下記のグループに属する任意添加元素を１種以上、含有することができる。
【００３３】
１）Ｐｂ：０．０５〜０．３０％、Ｔｅ：０．０１〜０．１５％、Ｂｉ：０．０５〜０．３０％、Ｓｅ：０．０５〜０．３０％、Ｓ：０．０５〜０．５０％およびＣａ：０．０００５〜０．０２％の１種または２種以上
これらは、いずれも被削性の向上を目的として添加する。下限は被削性を向上させるという目的が達成される最低量であり、上限は加工性を著しく低下させない値を選んだ。
【００３４】
２）Ｖ：０．３％以下、Ｎｂ：０．３％以下、Ｔｉ：０．３％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．３％以下、Ｔａ：０．３％以下およびＷ：０．３％以下の１種または２種以上
これらは、粒成長の抑制を目的として添加する。下限はその効果が得られる最低量であり、上限は加工性に著しい影響のない範囲の値である。
【００３５】
【実施例】
［実施例１］高温圧延方式−徐冷型
合金組成が、Ｃ：０．１％，Ｃｒ：１７％，残部Ｆｅからなるフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０を溶製した。その鋼片（１５５ｍｍ角）を加熱炉から１０５０℃で抽出し、直ちに圧延機にかみ込ませて、直径１５ｍｍの線材に圧延した。仕上げ圧延機の最後のロール入り口における温度は９００℃であり、圧延後の冷却は、平均冷却速度０．８℃／秒で２５０℃まで冷却し、その後は放置して冷えるにまかせた。
【００３６】
得られた圧延材の硬さは２０５ＨＶであって、前記の式（１）の条件を満たしていた。この材料は、第一焼鈍を省略して、第一伸線（減面率２０％）−第２焼鈍を行なったところで、細粒かつ軟質であって、第二伸線（減面率７％）を行なったのち、冷間鍛造により部品形状に成形することが容易であった。
【００３７】
［実施例２］高温圧延方式−徐冷型（残熱利用）
合金組成が、Ｃ：０．１％，Ｃｒ：１７％，Ｓ：０．２５％，残部Ｆｅのフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０Ｆを溶製した。実施例１と同様に、その鋼片（１５５ｍｍ角）を加熱炉から１０５０℃で抽出し、直ちに圧延機にかみ込ませて直径１５ｍｍの線材に圧延した。仕上げ圧延機の最後のロール入り口における温度は９００℃であり、圧延後の冷却は、平均冷却速度０．８℃／秒で４００℃まで冷却した。保温フードをかぶせたコンベア上に置き、残熱を利用して加熱することにより、７００℃まで温度を回復させ、その後は放置して冷えるにまかせた。
【００３８】
得られた圧延材の硬さは２００ＨＶであって、前記の式（２）の条件を満たしていた。この材料は、実施例１で得た材料と同じく、第一焼鈍を省略して、第一伸線（減面率２０％）−第二焼鈍を行なったところで、細粒かつ軟質であって、第二伸線（減面率７％）を行なったのち、冷間鍛造により部品形状に成形することが容易であった。
【００３９】
［実施例３］高温圧延方式−急冷型（残熱利用）
合金組成が、Ｃ：０．００８％，Ｃｒ：２６．５％，Ｍｏ：１．１％，残部Ｆｅをもつフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳＸＭ２７を溶製した。実施例１と同様に、その鋼片（１５５ｍｍ角）を加熱炉から１０５０℃で抽出し、直ちに圧延機にかみ込ませ、直径１５ｍｍの線材に圧延した。仕上げ圧延機の最後のロール入り口における温度は９００℃であり、圧延後の冷却は、平均冷却速度３．０℃／秒で１００℃まで冷却した。保温フードをかぶせたコンベア上でヒーターを用いて加熱することにより、７００℃まで温度を回復させ、その後は放置して冷えるにまかせた。
【００４０】
得られた圧延材の硬さは１４７ＨＶであって、前記の式（３）の条件を満たしていた。この材料は、実施例１で得た材料と同じく、第一焼鈍を省略して、第一伸線（減面率２０％）−第二焼鈍を行なったところで、細粒かつ軟質であって、第二伸線（減面率７％）を行なったのち、冷間鍛造により部品形状に成形することが容易であった。
【００４１】
［実施例４］低温圧延方式−徐冷型
実施例１で使用した、合金組成が、Ｃ：０．１％，Ｃｒ：１７％，残部Ｆｅからなるフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０の鋼片（１５５ｍｍ角）を、加熱炉から８５０℃で抽出し、直ちに圧延機にかみ込ませ、直径１５ｍｍの線材に圧延した。仕上げ圧延機の最後のロール入り口における温度は８００℃であり、圧延後の冷却は、平均冷却速度０．８℃／秒で３００℃まで冷却した。
【００４２】
得られた圧延材の硬さは１９５ＨＶであって、前記の式（３）の条件を満たしていた。この材料は、実施例１で得た材料と同じく、第一焼鈍を省略して、第一伸線（減面率２０％）−第二焼鈍を行なったところで、細粒かつ軟質であって、第二伸線（減面率７％）を行なったのち、冷間鍛造により部品形状に成形することが容易であった。
【００４３】
［実施例５］低温圧延方式−急冷型
実施例１で使用した、合金組成が、Ｃ：０．１％，Ｃｒ：１７％，残部Ｆｅからなるフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０の鋼片（１５５ｍｍ角）を、加熱炉から８５０℃で抽出し、直ちに圧延機にかみ込ませ、直径１５ｍｍの線材に圧延した。仕上げ圧延機の最後のロール入り口における温度は８００℃であり、圧延後の冷却は、平均冷却速度３．０℃／秒で３００℃まで冷却した。その後、保温フードをかぶせたコンベア上でヒーターを用いて加熱することにより、７００℃まで温度を回復させ、その後は放置して冷えるにまかせた。
【００４４】
得られた圧延材の硬さは１９５ＨＶであって、前記の式（３）の条件を満たしていた。この材料は、実施例１で得た材料と同じく、第一焼鈍を省略して、第一伸線（減面率２０％）−第二焼鈍を行なったところで、細粒かつ軟質であって、第二伸線（減面率７％）を行なったのち、冷間鍛造により部品形状に成形することが容易であった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に従う棒線材の製造方法の、高温圧延方式によりフェライト系ステンレスの棒線材を加工すれば、圧延ままで、粗粒ではあるが軟質の組織が得られるから、従来の棒線材の製造工程において不可欠とされていた圧延後の焼鈍（第一焼鈍）を省略して、直ちに第一伸線の工程に入ることができる。この工程で組織は細粒化するから、第二焼鈍を経た段階では、「細粒かつ軟質」の組織が実現し、それを第二伸線−冷間鍛造の加工により、所望の機械部品とすることができる。
【００４６】
低温圧延方式により加工すれば、圧延状態ですでに「細粒かつ軟質」の組織が実現しているから、この場合も、第一焼鈍を省略して、直ちに第一伸線の工程に入ることができる。第二焼鈍を経た段階でもその組織の状態は維持されているから、第二伸線−冷間鍛造の加工を加えて、所望の機械部品とすることができる。
【００４７】
このようにして本発明は、棒線材の製造工程において、長い時間がかかり多量のエネルギーを消費する圧延後の焼鈍工程を省略することにより、機械部品製造のコストを明確に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の棒線材の製造方法における圧延工程の温度条件を、高温圧延方式の諸態様について、概念的に表した説明図。
【図２】本発明の棒線材の製造方法における圧延工程の温度条件を、低温圧延方式の諸態様について、概念的に表した説明図。
【図１】
2004060031.tif 000003
【図２】
2004060031.tif 000004