(57)【要約】【課題】  優れた耐食性、加工性が要求される、特に精密機械部品等に優れた冷鍛によるブランク加工と切削による仕上加工性に優れ、高耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．０３５％以下、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０６０〜０．３５０％、Ｃｒ：１０．００〜３０．００％、Ｔｉ：０．２０〜１．５０％、Ｎ：０．０３０％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、質量比でＴｉ／Ｓ：３．２〜５．５、Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）：８〜２５であることを特徴とする冷鍛性に優れたフェラ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：０．０３５％以下、
Ｓｉ：２．００％以下、
Ｍｎ：２．００％以下、
Ｐ：０．１００％以下、
Ｓ：０．０６０〜０．３５０％、
Ｃｒ：１０．００〜３０．００％、
Ｔｉ：０．２０〜１．５０％、
Ｎ：０．０３０％以下、
残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、質量比でＴｉ／Ｓ：３．２〜５．５、Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）：８〜２５であることを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。    
【請求項２】
請求項１に加えて、
Ｎｉ：２．００％以下、
Ｍｏ：３．００％以下、
Ｃｕ：２．００％以下、
Ｃｏ：２．００％以下、
の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項３】
請求項１または２に加えて、
Ｎｂ：１．００％以下、
Ｔａ：１．００％以下、
Ｖ：１．００％以下、
Ｗ：１．００％以下、
の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項４】
請求項１〜３に加えて、
Ｓｅ：０．３０％以下、
Ｔｅ：０．３０％以下、
Ｓｎ：０．３０％以下、
Ｃａ：０．０３０％以下、
Ｏ：０．０３０％以下、
Ｐｂ：０．３０％以下、
Ｂｉ：０．３０％以下、
の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【請求項５】
請求項１〜４に加えて、
Ａｌ：０．１０％以下、
Ｍｇ：０．０１０％以下、
Ｂ：０．０１０％以下、
ＲＥＭ：０．０１０％以下、
の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密機器部品、ＯＡ機器部品等に使用される冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＯＡ機器部品、家電製品部品、自動車用制御装置部品および精密機器部品等には、耐食性と成型性に優れたフェライト系ステンレス鋼が広く用いられている。近年、これらの部品の成型には、据込やヘッディング、パーツフォーム等の冷鍛による加工方法が増加している。冷鍛は、ニアネットシェイプ化による材料費を削減できたり、加工に要する時間や費用を低減できたりする利点があり、加工者側にとって大いにメリットのある加工方法である。しかしながら、冷鍛は、被加工材の大きな加工硬化を伴うため、例えば切削等と比較すると、金型への負荷は過酷になると共に、被加工材にとっても、割れや、集合組織に伴うしわ疵、異常変形等が現われやすい問題がある。特に、ステンレス鋼は変形抵抗が大きいことから、はだ焼合金鋼と比べて冷鍛は困難である。
【０００３】
このような問題を解決するため、ＳＵＳ４３０ＬＸのように、低Ｃ、Ｎ化すると共にＴｉを添加して、軟質化および集合組織の改善を図った鋼種がＪＩＳ化されている。ただし、近年増加している精密機器部品の冷鍛成型化においては、冷鍛後に切削による仕上工程が入るのが普通であり、加工材に快削性も求められるようになってきている。Ｔｉ添加を利用して、冷鍛性と被削性を改善したフェライト系ステンレス鋼として、例えば特開２００３−２２１６５４号公報（特許文献１）に開示されているように、Ｆｅを主成分としてＮｉを含有しないか、または含有していてもその含有率が２．０質量％以下であり、Ｃｒを７〜３５質量％、Ｃを０．０１〜０．４質量％の範囲にてそれぞれ含有し、また、Ｔｉの質量含有率をＷＴｉ（質量％）、Ｚｒの質量含有率をＷＴｉ（質量％）として、ＷＴｉ＋０．５２ＷＺｒが０．０３〜３．５質量％となるようにＴｉとＺｒとの少なくともいずれかを含有し、さらに、０．０１〜１質量％のＳと０．０１〜８質量％のＳｅとの少なくともいずれかを含有する発明が提案されている。
【０００４】
また、特許第３４２５１２４号公報（特許文献２）でのフェライト系快削ステンレス鋼は、ＴｉとＺｒの少なくともいずれかを金属元素成分として含有し、その金属成分の結合成分として、必須元素としてのＣと、さらにＳとＳｅとの少なくともいずれかを含有する（Ｔｉ，Ｚｒ）系化合物が組織中に形成されており、良好な被削性を実現できると言うものである。さらに、特開２００１−７３１０１号公報（特許文献３）には、重量％で、Ｃ：≦０．０１５％、Ｓｉ：≦１．０％、Ｍｎ：≦１．０％、Ｐ：≦０．１００％、Ｓ：０．０３超〜０．３０％、Ｎｉ：≦２．０％、Ｃｒ：４〜７％、Ａｌ：２．０〜４．０％、Ｔｉ：０．０１〜１．０％、Ｎ：≦０．０２０％、Ｏ：≦０．０２０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、かつＴｉ／（３．９９Ｃ＋１．４９Ｓ＋３．４２Ｎ）≦３の範囲で、合金元素総添加量が１８原子％以下であること、さらに加えて、Ｍｏ，Ｃｕをそれぞれ１％以下含有させた被削性、冷鍛性に優れた高磁束密度、高固有抵抗電磁材料が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２２１６５４号公報
【特許文献２】特許第３４２５１２４号公報
【特許文献３】特開２００１−７３１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１は、ステンレス鋼中の組織中に（Ｔｉ，Ｚｒ）系化合物が分散形成されることにより、ステンレス鋼の被削性を向上させることができると言うものであるが、しかしながら、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 の化学式で表される介在物の生成に主眼を置いているため、フェライト系ステンレス鋼としては、靱性や耐食性を低下させるＣ量を相対的に多く含まなければならないという問題がある。また、特許文献２も特許文献１と同様に、ステンレス鋼中の組織中に（Ｔｉ，Ｚｒ）系化合物が分散形成されることにより、ステンレス鋼の被削性を向上させるものであるが、しかしながら、上述と同様に、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 の形成のために、Ｃ量を比較的多く含有する必要があり、Ｃ量が少ないとＴｉが過剰になってしまう問題がある。
【０００７】
さらに、特許文献３は、Ｔｉ／（３．９９Ｃ＋１．４９Ｓ＋３．４２Ｎ）≦３となるようにＴｉを添加した、高磁束密度を維持しつつ高固有抵抗を有する電磁材料であるが、しかしながら、快削性を付与するＳ量が比較的少ない水準における発明であり、より一層優れた被削性が求められている利用分野に適したものではない。
本発明は、このような問題を鑑みて、冷鍛性に優れた特性と被削性の両者を具備したフェライト系ステンレス鋼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】
【０００８】
その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｃ：０．０３５％以下、Ｓｉ：２．００％以下、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０６０〜０．３５０％、Ｃｒ：１０．００〜３０．００％、Ｔｉ：０．２０〜１．５０％、Ｎ：０．０３０％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、質量比でＴｉ／Ｓ：３．２〜５．５、Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）：８〜２５であることを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【０００９】
（２）前記（１）に加えて、Ｎｉ：２．００％以下、Ｍｏ：３．００％以下、Ｃｕ：２．００％以下、Ｃｏ：２．００％以下、の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
（３）前記（１）または（２）に加えて、Ｎｂ：１．００％以下、Ｔａ：１．００％以下、Ｖ：１．００％以下、Ｗ：１．００％以下、の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【００１０】
（４）前記（１）〜（３）に加えて、Ｓｅ：０．３０％以下、Ｔｅ：０．３０％以下、Ｓｎ：０．３０％以下、Ｃａ：０．０３０％以下、Ｏ：０．０３０％以下、Ｐｂ：０．３０％以下、Ｂｉ：０．３０％以下、の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼。
（５）前記（１）〜（４）に加えて、Ａｌ：０．１０％以下、Ｍｇ：０．０１０％以下、Ｂ：０．０１０％以下、ＲＥＭ：０．０１０％以下、の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする冷鍛性に優れたフェライト系ステンレス鋼である。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように、本発明により優れた耐食性、加工性が要求される特に精密機械部品等に優れた冷鍛によるブランク加工と切削による仕上加工性に優れ、高耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る成分組成の限定理由について述べる。
Ｃ：０．０３５％以下
Ｃは、強度を上げる重要な元素であるが、しかし、多すぎると耐食性と冷鍛性を悪化させるので、その上限を０．０３５％とした。
Ｓｉ：２．００％以下
Ｓｉは、製鋼時脱酸剤として有用であり、鋼材の強度を高める効果がある。しかし、多すぎると焼なまし硬さを大きくし加工性を阻害することから、上限を２．００％とした。
【００１３】
Ｍｎ：２．００％以下
Ｍｎは、脱酸剤として有用であるが、硫化物を形成しやすく、多すぎると硫化物中のＭｎ濃度が増加し耐食性を悪化させるので、上限を２．００％とした。
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、基本的に不要な元素で、多く含有されると耐食性、冷鍛性を劣化させるので、その上限を０．１００％とした。
【００１４】
Ｓ：０．０６０〜０．３５０％
Ｓは、硫化物を形成し被削性向上に極めて効果が大きい。しかし、０．０６０％未満ではその効果が薄く、多すぎると被削性改善効果が飽和し、かつ熱間加工性を悪化させるので、その上限を０．３５０％とした。
Ｃｒ：１０．００〜３０．００％
Ｃｒは、ステンレス鋼の基本的な元素で酸化皮膜を形成し耐食性を付与する。従って、少ないと十分な耐食性皮膜を形成できず、多いと焼なまし硬さを上げるとともに靭性を低下させるので、その範囲を１０．００〜３０．００％とした。
【００１５】
Ｔｉ：０．２０〜１．５０％
Ｔｉは、Ｔｉ炭窒化物形成およびＴｉ硫化物生成により、冷鍛性を改善すると共に、耐食性をほとんど劣化させずに被削性も改善する。その適切な添加量は、Ｃ，Ｎ，Ｓ量に依るが、少ないと十分に介在物組成制御ができず、多すぎると脆化を起こすので、その範囲を０．２０〜１．５０％とした。
Ｎ：０．０３０％以下
Ｎは、強度を上げる元素であるが、多すぎると窒化物を多量に生じ、冷鍛性と被削性を低下させるので、その上限を０．０３０％とした。
【００１６】
Ｎｉ：２．００％以下
Ｎｉは、非酸化性酸に対する耐食性を改善する効果を有する。しかし、多量の添加は焼なまし硬さを上昇させるため、その上限を２．００％とした。
Ｍｏ：３．００％以下
Ｍｏは、耐食性を向上させる元素である。しかし、多すぎると脆化相を析出し耐食性、機械的性質を低下させるので、その上限を３．００％とした。
【００１７】
Ｃｕ：２．００％以下
Ｃｕは、耐食性改善、冷間加工性改善の効果がある。しかし、過剰添加は熱間加工性を悪化させるので、その上限を２．００％とした。
Ｃｏ：２．００％以下
Ｃｏは、耐食性改善、冷間加工性改善の効果がある。しかし、過剰添加は熱間加工性を悪化させるので、その上限を２．００％とした。
【００１８】
Ｎｂ：１．００％以下
Ｎｂは、強力な炭窒化物生成元素でＮｂ炭窒化物を形成し、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、耐食性を向上させる。しかし、多すぎると熱間加工性を悪化させるので、その上限を１．００％とした。
Ｔａ：１．００％以下
Ｔａは、炭窒化物を形成して耐食性を高める効果がある。しかし、多すぎると熱間加工性を悪化させるので、その上限を１．００％とした。
【００１９】
Ｖ：１．００％以下
Ｖは、炭窒化物を生成し、耐食性を向上させるに有効である。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、その上限を１．００％とした。
Ｗ：１．００％以下
Ｗは、強力な炭窒化物生成元素でＷ炭窒化物を形成し、耐食性を向上させる。しかし、多すぎると熱間加工性を悪化させるので、その上限を１．００％とした。
【００２０】
Ｓｅ：０．３０％以下
Ｓｅは、被削性をさらに向上させることが可能なため、必要に応じて添加する。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、その上限を０．３０％とした。
Ｔｅ：０．３０％以下
Ｔｅは、Ｓｅと同様に、被削性をさらに向上させることが可能なため、必要に応じて添加する。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、その上限を０．３０％とした。      
【００２１】
Ｓｎ：０．３０％以下
Ｓｎは、被削性をさらに向上させることが可能なため、必要に応じて添加する。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、その上限を０．３０％とした。
Ｃａ：０．０３０％以下
Ｃａは、強力な脱酸元素であり、その酸化物は被削性を改善する。しかし、多すぎると硬質酸化物が生成して被削性低下をもたらす。従って、その上限を０．０３０％とした。
【００２２】
Ｏ：０．０３０％以下
Ｏは、低融点酸化物を生成して被削性を改善する。また、多すぎると被削性改善効果が飽和し、酸化物量が増加して逆に被削性を低下させる。従って、その上限を０．０３０％とした。
Ｐｂ：０．３０％以下
Ｐｂは、被削性をさらに向上させることが可能なため、必要に応じて添加する。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、その上限を０．３０％とした。
【００２３】
Ｂｉ：０．３０％以下
Ｂｉは、被削性をさらに向上させることが可能なため、必要に応じて添加する。しかし、多すぎると熱間加工性を低下させるので、その上限を０．３０％とした。
Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌは、脱酸、脱窒元素であり、熱間加工性を改善する元素である。しかし、多すぎると二次酸化の危険が増すため、その上限を０．１０％とした。
【００２４】
Ｍｇ：０．０１０％以下
Ｍｇも、熱間加工性を改善する元素である。しかし、多いと硬質酸化物が被削性を悪化させる。従って、その上限を０．０１０％とした。
Ｂ：０．０１０％以下
Ｂは、熱間加工性を改善する元素である。しかし、多すぎると熱間加工性を悪化させるので、その上限を０．０１０％とした。
【００２５】
ＲＥＭ：０．０１０％以下
ＲＥＭも、熱間加工性を改善する元素である。しかし、多いと硬質非延性酸化物が被削性を悪化させる。従って、その範囲を０．０１０％とした。
Ｔｉ／Ｓ比：３．２〜５．５
Ｔｉ／Ｓ比は硫化物の組成に影響するパラメータであり、Ｔｉ／Ｓ比が３．２未満であると、ＭｎＳが生じて冷鍛性や耐食性が低下する。一方、Ｍｎ／Ｓ比が５．５を超えると、固溶Ｔｉ量の増加により硬さが上昇して冷鍛性が低下するので、その上限を５．５とした。
【００２６】
Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）：８〜２５
Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）が８未満では、ＴｉによるＣ，Ｎの固定が不十分で硬さ上昇や集合組織の発達のため冷鍛性や耐食性が低下する。一方、２５を超えると固溶Ｔｉが増加して靱性が低下し冷鍛性が低下することから、その範囲を８〜２５とした。
【実施例】
【００２７】
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所定の寸法の棒鋼に鍛伸後、各種熱処理を行い、各種試験に供した。その結果を表２に示す。
（１）硬さ：φ２０ｍｍ鍛伸−焼なまし材の断面の中周部をＨＲＢで測定した。
（２）冷鍛性：
（ａ）限界据込率：φ２０ｍｍ鍛伸−焼なまし材をφ１４ｍｍ×Ｌ２１ｍｍ（表面仕上げ６．３ｓ以下）に加工して試験片を作製した。この試験片を常温で鍛伸方向に圧縮し、割れが発生するまでの圧縮率を測定して限界据込率とした。
【００２８】
（ｂ）圧縮変形抵抗：上記φ１４ｍｍ×Ｌ２１ｍｍ試験片を鍛伸方向に５０％圧縮したときの変形抵抗を測定した。
（ｃ）冷鍛仕上肌：上記φ１４ｍｍ×Ｌ２１ｍｍ試験片を５０％圧縮し、このときの表面肌を観察し、表面に深さ０．１ｍｍ以上のシワ状肌が生じたものを×とし、その他を○とした。
【００２９】
（３）被削性：φ１５ｍｍ鍛伸−焼なまし材の鍛伸方向に一定推力、一定周速でドリル穿孔し、深さ１０ｍｍ穿孔するのに要する時間を測定した。ドリル試験条件は以下の通り。    ドリル：ＳＫＨ５１、φ５ｍｍ、ストレートドリル
推力：４１４Ｎ
周速：１８．７ｍ／ｍｉｎ
切削油：なし。
【００３０】
（４）耐食性：φ２０ｍｍ鍛伸−焼なまし材をφ１２ｍｍ×Ｌ２１ｍｍに加工して試験片を作製し、表面を＃６００エメリーペーパーで研磨後、孔食試験に供した。
孔食試験条件：２５℃の６％ＮａＣｌ＋０．５％Ｈ2 Ｏ2 溶液に試験片を２４ｈ浸漬し、単位面積当たりの腐食減量を測定した。
【００３１】
【表１】
2005194572.tif 000002
【００３２】
【表２】
2005194572.tif 000003
【００３３】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜１４は本発明例であり、Ｎｏ．１５〜２５は比較例である。比較例Ｎｏ．１５はＣ含有量が高く、Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）が低いために硬さが高く、冷間圧縮変形抵抗が大きい上、冷鍛仕上肌も悪く、耐食性も悪い。比較例Ｎｏ．１６はＳｉ含有量が高いために硬さが高く被削性と冷鍛性が劣る。比較例Ｎｏ．１７はＭｎ含有量が高く、比較例Ｎｏ．１６と同様に被削性と冷鍛性が劣る。比較例Ｎｏ．１８はＰ含有量が高いために、限界据込率が低い。比較例Ｎｏ．１９はＳ含有量が低いために被削性が悪い。比較例Ｎｏ．２０はＳが高いために、限界据込率が低く、かつ耐食性が悪い。
【００３４】
比較例Ｎｏ．２１はＣｒ含有量が低いために、本発明範囲と比べて著しく耐食性が悪い。比較例Ｎｏ．２２は、Ｃｒ含有量が高いために硬く、かつ圧縮変形抵抗が高い。比較例Ｎｏ．２３は、Ｔｉ含有量が低く、Ｔｉ／Ｓが低いために耐食性と限界据込率が低い上、かつＴｉ／（Ｃ＋Ｎ）も低いために冷鍛仕上肌が悪い。比較例Ｎｏ．２４は、Ｔｉ含有量が高く、Ｔｉが過剰であるために、逆に靱性が低下し、限界据込率が低くなっている。比較例Ｎｏ．２５は、Ｎ含有量が高いために、冷鍛仕上肌が悪い。これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜１４の場合はいずれの特性にも優れていることが判る。
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊