(57)【要約】      （修正有）【課題】快削性および冷間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：０．２〜０．８％、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｓ：０．０１〜０．０５％、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｂｉ：０．０３〜０．２０％、Ｏ：０．０１％以下、かつ、１．５×Ｓ％≦Ｂｉ％≦５×Ｓ％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする冷鍛性に優れた快削マルテンサイト系ステンレス鋼。上記に加えて、質量％で、Ｂ：０．００１〜０．０１％、Ｍｏ：０．１〜１．０％の１種または２種を含有することを特徴とする冷鍛性に優れた快削マルテンサイト系ステンレス鋼。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．１〜０．３％、
Ｓｉ：０．２〜０．８％、
Ｍｎ：０．３〜１．０％、
Ｓ：０．０１〜０．０５％、
Ｃｒ：１０〜１４％、
Ｂｉ：０．０３〜０．２０％、
Ｏ：０．０１％以下
かつ、１．５×Ｓ％≦Ｂｉ％≦５×Ｓ％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする冷鍛性に優れた快削マルテンサイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
請求項１に加えて、質量％で、
Ｂ：０．００１〜０．０１％、
Ｍｏ：０．１〜１．０％、
の１種または２種を含有することを特徴とする冷鍛性に優れた快削マルテンサイト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削性および冷間加工性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＡ機器や精密機器のシャフト、スリーブ、ハウジング等には、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ３０３に代表されるＳを添加した快削ステンレス鋼が多用されてきた。近年では、機器の小型化、高精密化に対応すべく、被削性の要求レベルが厳しくなっている。これに応じてより一層の被削性に優れた快削ステンレス鋼のニーズも強く、Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅ等のいわゆる快削元素を複合添加して被削性改善を図った快削鋼が使用されてきた。一方、環境負荷物質として知られるＰｂ以外に，Ｓｅ，Ｔｅも人体に有害であることが知られており、昨今の環境保護意識の高まりから、これら元素使用量の削減が叫ばれている。
【０００３】
このことは鉄鋼材料においても例外ではなく、自動車メーカーをはじめ、家電製品、精密機器メーカーからの鉄鋼材料中の有害物質削減要求は強い。このような背景から、Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅの有害物質を実質的に含有しない快削ステンレス鋼が求められていた。このような背景の中で、Ｐｂ，Ｓｅ，Ｔｅを含有しない快削鋼が種々発明されている。例えば、Ｂｉ添加鋼で冷間加工性が良好なものとして、特開２００１−２６８４１号公報（特許文献１）、特開２００１−２３４２７９号公報（特許文献２）、および特開２００２−２１２６８０号公報（特許文献３）等が開示されている。
【０００４】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開２００１−２６８４１号公報）
（２）特許文献２（特開２００１−２３４２７９号公報）
（３）特許文献３（特開２００２−２１２６８０号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した快削ステンレス鋼は、いずれも環境負荷物質とされるＰｂ，Ｓｅ，Ｔｅを使用せずに快削性を有することを目的としている。しかしながら、本発明者による調査では、特許文献１に開示されたＢｉ添加鋼は熱間加工性を改善することにより冷間加工性に優れるものであるが、しかし、耐食性について開示されていない。また、特許文献２に開示されている硫化物の分散で冷間加工性を改善し、Ｂｉ添加で被削性を改善するものであるが、Ｃｒの含有が１．５％までとなっており、耐食性が劣る。さらに、特許文献３は高Ｐ、高Ｓｎによる被削性改善効果は得られるものの、Ｂｉ添加による冷間加工性改善への開示がない。このように、いずれの特許文献も快削性、耐食性および冷間加工性、特に限界据込み特性が得られず、製造性を両立させた快削性ステンレス鋼としては十分なものでないという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するべく、発明者らは鋭意開発を進めた結果、快削元素としてＳとＢｉを複合添加することが有効であるこを見出した。その結果、耐食性および冷間加工性について全く劣化させずに被削性を改善することができた。このようにして、本発明は、耐食性および冷間加工性、特に限界据込み特性並びに熱間加工性の優れた快削性マルテンサイト系ステンレス鋼を提供するものである。
【０００７】
その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｃ：０．１〜０．３％、Ｓｉ：０．２〜０．８％、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｓ：０．０１〜０．０５％、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｂｉ：０．０３〜０．２０％、Ｏ：０．０１％以下、かつ、１．５×Ｓ％≦Ｂｉ％≦５×Ｓ％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする冷鍛性に優れた快削マルテンサイト系ステンレス鋼。
（２）前記（１）に加えて、質量％で、Ｂ：０．００１〜０．０１％、Ｍｏ：０．１〜１．０％の１種または２種を含有することを特徴とする冷鍛性に優れた快削マルテンサイト系ステンレス鋼にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成分組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．１〜０．３％
Ｃは、強度を上げるに必要な元素である。しかし、０．３％を超えると耐食性と靱性を劣化させるので、その上限を０．３％とした。
Ｓｉ：０．２〜０．８％
Ｓｉは、脱酸元素として有用な元素であるが、しかし、多いと焼なまし硬さが上昇し、冷間加工性が劣化するので、その範囲を０．２〜０．８％とした。
【０００９】
Ｍｎ：０．３〜１．０％
Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸元素であり、Ｓと化合して硫化物を生成する。しかし、０．３％未満ではＳの固定が不十分で熱間加工性が悪化し、また、多過ぎてもその効果は飽和に達し、その範囲を０．３〜１．０％とした。
Ｓ：０．０１％〜０．０５％
Ｓは、Ｍｎと化合してＭｎＳを生成する。ＭｎＳは、被削性を向上させるのみならず、Ｂｉの晶出サイトとしても有効に働き、適量存在するときは熱間加工性を改善する。しかし、０．０１％以下ではその効果が得られず、多いと逆に熱間加工性と耐食性を悪化させるので、その範囲を０．０１％〜０．０５％とした。
【００１０】
Ｃｒ：１０〜１４％
Ｃｒは、耐食性を向上させる基本元素である。しかし、１０％未満では効果が少なく、多いと被削性を悪化させ、かつ脆化しやすくなるので、その範囲を１０〜１４％とした。
Ｂｉ：０．０３〜０．２０％
Ｂｉは、溶融脆化作用により、被削性を改善する。その効果はＰｂの１．５〜５倍を有し、しかも、Ｐｂと異なりその人体への有害作用はないと報告されている。しかし、０．０３％未満ではその効果が不十分で、多過ぎると快削性が飽和すると共に、熱間加工性の悪化が著しいことから、その範囲を０．０３〜０．２０％とした。
【００１１】
１．５×Ｓ％≦Ｂｉ％≦５×Ｓ％
ＳはＭｎＳを形成し、冷間加工性、特に限界据込率を劣化させてしまうが、Ｂｉを１．５×Ｓ％≦Ｂｉ％≦５×Ｓ％の範囲で複合添加すれば、冷間加工性を全く劣化させずに、被削性が改善される。
Ｏ：０．０１％以下
Ｏは、多いと酸化物を生成し冷間加工性、熱間加工性および被削性が悪化するので、その上限を０．０１％とした。
【００１２】
Ｂ：０．００１〜０．０１％
Ｂは、熱間加工性を改善するための元素である。従って、熱間加工性を改善するために必要に応じて添加する。しかし、０．００１％未満ではその効果が得られず、０．０１％を超えると効果が飽和する。従って、その範囲を０．００１〜０．０１％とした。
Ｍｏ：０．１〜１．０％
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。しかし、多いと脆化しやすく、しかも高価であるので、その上限を１．０％とした。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明について実施例をもって具体的に説明する。
真空誘導炉で１００ｋｇ鋼塊を溶製し、表１に示す化学成分を有する鋼をφ２０ｍｍ寸法の棒鋼に鍛伸した後、焼なまし：８７０℃、２ｈの徐冷、焼入焼戻し：９８０℃油冷→１８０℃空冷なる各熱処理を施して各種試験に供した。その結果を表２に示す。表２における、（１）被削性（ドリル穿孔性試験）については、焼なまし材を使用し、ドリル：ＳＫＨ５１（φ５ｍｍ）、荷重４１４Ｎ、回転数：１１９０ｒｐｍで、深さ１０ｍｍ穿孔するのに要する時間で評価した。
【００１４】
（２）耐食性については、焼入焼戻材を使用し、塩水噴霧試験（５％ＮａＣｌ溶液、３５℃−１６ｈ噴霧）を行い、表面の発銹あり、なしで評価した。
（３）冷間加工性については、焼なまし材のφ１４×２１ｍｍの試験片を用い、限界据込率で示した。また、熱間加工性については、焼なまし材のφ８ｍｍの試験片を用い１１００℃でグリーブル試験機による熱間での引張試験を行い、破断したときの絞り値を測定した。
（４）機械的性質については、焼入焼戻材を使用し、常温（２０℃）で硬さ（ＨＲＣ）、引張＝ＪＩＳ１０号、シャルピー：２ｍｍＵノッチ試験片とした。
【００１５】
【表１】
2004256875.tif 000002
【００１６】
【表２】
2004256875.tif 000003
【００１７】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜４は本発明例であり、Ｎｏ．５〜８は比較例である。比較例Ｎｏ．５はＢｉの多量添加により、熱間加工性が悪い。比較例Ｎｏ．６はＯが高く、熱間加工性、限界据込率が悪い。比較例Ｎｏ．７は快削元素なしのため被削性が悪い。Ｎｏ．８はＰｂ添加で限界据込率が劣る。これに対し、Ｎｏ．１〜４は本発明例のいずれも、耐食性、硬度および衝撃値を全く劣化させずに、限界据込率、熱間加工性並びに被削性が改善されていることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による環境負荷物質であるＰｂ，Ｓｅ，Ｔｅを代替した、Ｓ、Ｂｉの複合添加による快削ステンレスは、耐食性、硬度、衝撃値および製造過程での熱間加工性並びに冷間加工性の各性能を有する被削性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することが可能となった。