(57)【要約】【課題】  耐圧造性および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼線を提供し、締結部品の生産性を著しく向上させると共に、締結部品の使用中における頭飛びを無くして製品の信頼性を向上させる。【解決手段】  質量％で、Ｍｏ：０．６〜１．０％，Ｎ：０．００５〜０．０３％，Ａｌ：０．００８％以下，Ｏ：０．００５〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、Ｃ＋Ｎ：０．０１〜０．０６％であり、（１）式のγｐ値が１０％以上，（２）式のＰＩ値が１８％以上であり、鋼線の引張強さが６２０Ｎ／ｍｍ2以下，横断面方向の平均結晶粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする耐圧造割れ性および耐食性に優れた冷間鍛造用フェライト系ステンレス鋼線。  γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−５２Ａｌ＋１８９  （１）式  ＰＩ＝Ｃｒ＋３Ｍｏ  （２）式【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４％，Ｓｉ：０．０５〜０．３０％，Ｍｎ：０．１〜１．０％，Ｐ：０．０１〜０．０４％，Ｓ：０．００８以下，Ｃｒ：１５．０〜１７．０％，Ｍｏ：０．６〜１．０％，Ｎ：０．００５〜０．０３％，Ａｌ：０．００８％以下，Ｏ：０．００５〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、Ｃ＋Ｎ：０．０１〜０．０６％であり、（１）式のγｐ値が１０％以上，（２）式のＰＩ値が１８％以上であり、鋼線の引張強さが６２０Ｎ／ｍｍ2以下，横断面方向の平均結晶粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする耐圧造割れ性および耐食性に優れた冷間鍛造用フェライト系ステンレス鋼線。
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−５２Ａｌ＋１８９・・・・・（１）式
ＰＩ＝Ｃｒ＋３Ｍｏ・・・・・（２）式
【請求項２】
質量％で、Ｎｉ：０．２５〜０．５％，Ｃｕ：０．２５〜０．５％を１種以上含有することを特徴とする請求項１記載の耐圧造割れ性および耐食性に優れた冷間鍛造用フェライト系ステンレス鋼線。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋼線から製造されることを特徴とする耐頭飛び性および耐食性に優れた締結部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐圧造割れ性および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼線に係わり、更には、ピン、リベット、ねじ等の締結部材に使用され、使用時の耐頭飛び性に優れた締結部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、耐食性を必要とされるフェライト系ステンレス鋼製の締結部品の材料には、例えば特許文献１，２に記載のように、ＳＵＳ４３０系にＭｏやＮｂ，Ｔｉ等のＣ，Ｎの安定化元素を添加したＳＵＳ４３４系等のステンレス鋼線が使用されてきた。
【０００３】
しかしながら、該鋼は靱性が十分ではなく、鋼線を締結部材に冷間圧造するときに圧造割れが発生し、そのため選別が必要になることから生産性が著しく悪かった。更には、該鋼線から製造された締結部品も靱性が悪く、使用時に頭飛びが散発していた。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−４１１１３公報
【特許文献２】特開平０３−２３５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、耐圧造性および耐食性に優れるＣｒ系ステンレス鋼線を提供し、締結部品の生産性を著しく向上させると共に、締結部品の使用時における頭飛びを無くして製品の信頼性を向上すことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために種々検討した結果、Ｎｂ，Ｔｉ等の安定化元素無しで、Ｃｒ系ステンレス鋼線の靱性を劣化させるＭｏ，Ｃｒ，Ｓｉ等の元素や脱酸・脱硫に関係する元素（Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｏ，Ｓ）を規定すると共に、鋼線の引張強さと結晶粒度を制御することで、耐食性を劣化させずに耐圧造割れ性と締結部品の耐頭飛び性を飛躍的に向上できることを見出した。本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）  質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４％，Ｓｉ：０．０５〜０．３０％，Ｍｎ：０．１〜１．０％，Ｐ：０．０１〜０．０４％，Ｓ：０．００８以下，Ｃｒ：１５．０〜１７．０％，Ｍｏ：０．６〜１．０％，Ｎ：０．００５〜０．０３％，Ａｌ：０．００８％以下，Ｏ：０．００５〜０．０１０％を含有し、残部がＦｅおよび実質的に不可避的不純物で構成され、Ｃ＋Ｎ：０．０１〜０．０６％であり、（１）式のγｐ値が１０％以上，（２）式のＰＩ値が１８％以上であり、鋼線の引張強さが６２０Ｎ／ｍｍ2以下，横断面方向の平均結晶粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする耐圧造割れ性および耐食性に優れた冷間鍛造用フェライト系ステンレス鋼線。
γｐ＝４２０Ｃ＋４７０Ｎ＋２３Ｎｉ＋９Ｃｕ＋７Ｍｎ−１１．５Ｃｒ
−１１．５Ｓｉ−１２Ｍｏ−５２Ａｌ＋１８９  ・・・・・（１）式
ＰＩ＝Ｃｒ＋３Ｍｏ                          ・・・・・（２）式
（２）  質量％で、Ｎｉ：０．２５〜０．５％，Ｃｕ：０．２５〜０．５％を１種以上含有することを特徴とする上記（１）記載の耐圧造割れ性および耐食性に優れた冷間鍛造用フェライト系ステンレス鋼線。
（３）  上記（１）又は（２）に記載の鋼線から製造されることを特徴とする耐頭飛び性および耐食性に優れた締結部品。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による高耐食性のフェライト系ステンレス鋼線および締結部品は、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に優れており、製造コストの大幅な低減および製品の信頼性向上に対して効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、先ず、本発明の請求項１記載の限定理由について説明する。
【００１０】
Ｃは、炭化物を生成して、耐食性および耐圧造割れ性と耐頭飛び性を劣化させるため、上限を０．０４％とする。しかしながら、０．００５％以下になるとγｐ値が１０％未満となり、耐圧造割れ性および耐頭飛び性が劣化するため、下限を０．００５％とする。好ましい範囲は、０．０１〜０．０３％である。
【００１１】
Ｎは、窒化物を生成して、耐食性および耐圧造割れ性と耐頭飛び性を劣化させるため、上限を０．０３％とする。しかしながら、０．００５％以下になるとγｐが１０％未満となり、耐圧造割れ性および耐頭飛び性を逆に劣化させるため、下限を０．００５％とする。好ましい範囲は、０．０１〜０．０２５％である。
【００１２】
また、Ｃ＋Ｎは、上記のＣ，Ｎの相乗効果により、その範囲を０．０１〜０．０６％とする。好ましい範囲は、０．０２〜０．０５％である。
【００１３】
Ｓｉは、溶鋼の脱酸を目的に下限を０．０５％とする。しかしながら、０．３％を超えると、靱性が劣化して耐圧造割れ性および耐頭飛び性が低下するため、上限を０．３０％とする。好ましい範囲は、０．１〜０．２５％である。
【００１４】
Ｍｎは、溶鋼の脱酸を目的に下限を０．１％とする。しかしながら、１．０％を超えると材料が硬質化して耐圧造割れ性および耐頭飛び性が劣化するため、上限を１．０％とする。好ましい範囲は、０．２〜０．６％である。
【００１５】
Ｐは、フェライト粒界に偏析して、耐圧造割れ性および耐頭飛び性を劣化させるため、上限を０．０４％とする。しかしながら、工業的・経済的に０．０１％未満にすることは困難であるため、下限を０．０１％とする。好ましい範囲は０．０１〜０．０３５％である。
【００１６】
Ｓは、線材長手方向の硫化物を形成して耐圧造割れ性および耐頭飛び性を劣化するばかりか、耐食性を劣化するため、０．００８％以下とする。好ましくは、０．００５％以下である。
【００１７】
Ｃｒ，Ｍｏは、耐食性を向上する元素である一方で、靱性を劣化させる元素でもある。そこで、ＣｒとＭｏの添加量を耐食性指標であるＰＩ値（＝Ｃｒ＋３Ｍｏ）として規定し、耐食性と耐圧造割れ性および耐頭飛び性を両立するため、Ｃｒ：１５．０〜１７．０％，Ｍｏ：０．６〜１．０％，ＰＩ値を１８％以上とする。ＰＩ値の好ましい発明には１９％以上である。
【００１８】
Ａｌは強脱酸元素であり、大型介在物を形成して耐圧造割れ性および耐頭飛び性を劣化させるため、０．００８％以下とする。好ましくは、０．００５％以下である。
【００１９】
Ｏ（酸素）はＭｎ−Ｓｉ系の低融点の軟質介在物（酸化物）を生成させ、熱間圧延で非金属介在物を微細化・無害化して、耐圧造割れ性および耐頭飛び性を向上させるため、下限を０．００５％とする。しかしながら、０．０１％を超えると、逆に粗大介在物が形成して、耐圧造割れ性および耐頭飛び性が劣化する。そのため、上限を０．０１％とする。ここで、低融点の軟質介在物に対しては、Ｏ（酸素）に加え、Ｓｉ，Ｍｎ，Ａｌ量を規定することが重要である。
【００２０】
γｐ値は熱間でのオーステナイト組織の比率を表す指標であり、その値が高い程、熱間でのオーステナイト相の比率が高く、熱間で相変態が起こるため、組織が等方的に微細化して靱性が向上する。その結果、鋼線の耐圧造割れ性および製品の耐頭飛び性が向上する。しかしながら、γｐの値が１０％未満になると組織の微細化が難しくなり、耐圧造割れ性および耐頭飛び性が劣化する。そのため、γｐの値を１０％以上とする。好ましくは、１５％以上である。
【００２１】
鋼線の締結部材への圧造加工は、焼鈍まま、または、若干のスキンパス伸線された鋼線について冷間加工が施される。この時、耐圧造割れ性および耐頭飛び性を確保するため、化学組成の規定に加えて、焼鈍とスキンパス伸線の組み合わせで圧造加工前の鋼線の引張強さを調整することが重要である。鋼線の焼鈍温度は７５０〜９００℃が好ましく、スキンパス伸線率は３〜１０％が好ましい。とりわけ、耐圧造割れ性および耐頭飛び性を確保するため、圧造前の鋼線の引張強さを６２０Ｎ／ｍｍ2以下とすることが必要である。好ましい範囲は６００Ｎ／ｍｍ2以下である。更に、鋼線の横断面方向のフェライト結晶粒径は微細化する程、靱性が向上して耐圧造割れ性および耐頭飛び性が向上するため、その平均粒径を３０μｍ以下とする。好ましい範囲は２５μｍ以下である。
【００２２】
次に、請求項２記載の限定理由について説明する。
【００２３】
Ｎｉ，Ｃｕは、必要に応じて耐食性や靱性改善のために添加するが、０．５％を超えると、素材が硬質化するため耐圧造割れ性および耐頭飛び性が劣化する。そのため、０．５％以下が好ましい。より好ましい範囲は０．３％以下である。ＮｉおよびＣｕの含有量が０．２５％未満では耐食性の改善効果が小さいので０．２５％以上添加する。
【００２４】
次に、請求項３記載の限定理由について説明する。
【００２５】
本発明の高耐食性のフェライト系ステンレス鋼線は靱性に優れ、特に、ピン，リベット，ねじ等の締結部品の耐頭飛び性に優れており、締結部品に適用した時にその工業的な価値が大きくなる。そのため、ピン，リベット，ねじ等の締結部品に適用することが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下に本発明の実施例について説明する。
表１に実施例の鋼の化学組成を示す。
【００２７】
【表１】
2005133109.tif 000002
【００２８】
これら化学組成の鋼は、１００ｋｇの真空溶解炉にて溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。鋳片を表面ピーリング加工した後にφ５．５ｍｍまで熱間で線材圧延し、１０００℃で熱延を終了して室温まで冷却した。次に、線材をバッチ炉にて８００℃で６０分間焼鈍・徐冷した後、酸洗を行い、種々の径まで冷間伸線加工した。引き続き鋼線の強度を変化させるために、７００〜８５０℃で中間焼鈍した後に酸洗し、引き続きボンデ被膜後、０〜２０％の伸線率でスキンパス伸線し、φ３．８５ｍｍの圧造用鋼線を製造した。
【００２９】
その後、鋼線の引張強さ，結晶粒径，耐圧造割れ性とピン製品の耐頭飛び性，耐食性の評価を実施した。
【００３０】
鋼線の引張強さについては、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて測定した。本発明例の引張強さは６２０Ｎ／ｍｍ2以下であった。横断面方向の平均結晶粒径の測定は、鋼線を横断面に埋め込み研磨後に王水でエッチングして、１００倍の光学顕微鏡の画像解析により鋼線表層部および中心部のフェライト粒径を各１０箇所づつ測定した。なお、粒径は全測定の平均値を５μｍ間隔の概算値として表記した（例えば、平均値；２６．２μｍは２５μｍ，２７．８μｍは３０μｍと表記）。本発明例の平均結晶粒径は３０μｍ以下であった。
【００３１】
耐圧造割れ性については、上記鋼線を平頭のピン形状に１０００本冷間圧造加工し（頭部の圧縮加工率；８５％、マシン油，速度；１００本／ｍｉｎ）、頭部の加工割れ発生率で評価した。本発明例の加工割れ発生率は全て０％であった。
【００３２】
耐頭飛び性については、その後、ピンに成型した５００本について、板厚０．３ｍｍ鋼板への実打試験（５ｋｇ／ｍｍ2の圧縮空気にて）を実施し、その時の頭飛び発生率を評価した。本発明例の頭飛び発生率は全て０％であった。
【００３３】
耐食性については、ピン製品についてＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に基づき、発砲スチロールに２０°傾けて差し込み、塩水噴霧試験を実施し、１００時間で明らかにピン頭部および軸部で発銹（流れ錆発生）するか否かで評価した。流れ錆が発生しなかった場合は耐食性を○，流れ錆が発生した場合は耐食性を×として評価した。本発明例の耐食性は全て○であった。
【００３４】
耐圧造割れ性，耐頭飛び性および耐食性の評価結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2005133109.tif 000003
【００３６】
一方、比較例Ｎｏ．１６，１８は、鋼線の中間焼鈍温度が低いか、またはスキンパス伸線率が高く、鋼線の引張強さが高いため、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
比較例Ｎｏ．１７，２０，２１は、鋼線の横断面方向の結晶粒径が大きく、Ｎｏ．２０，２１はγｐも外れているため、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
比較例Ｎｏ．１９，２２は、それぞれＣ量（％）およびＮ量（％）が高すぎるため、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
比較例Ｎｏ．２３は、Ｓｉ量（％）が高すぎるため、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
【００３７】
比較例Ｎｏ．２４は、Ａｌ量（％）が高く、Ｏ量（％）が低いために、粗大介在物が生成し、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
比較例Ｎｏ．２５は、Ｏ量（％）が高いために、粗大介在物が生成し、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
比較例Ｎｏ．２６，２９，３０は、それぞれＭｎ量（％），Ｎｉ量（％），Ｃｕ量（％）が高いため、鋼線の引張強さが高くなり、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
比較例Ｎｏ．２７，２８は、それぞれＰ量（％），Ｓ量（％）が高いため、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
【００３８】
比較例Ｎｏ．３１，３３は、それぞれ耐食性に寄与するＣｒ量（％），Ｍｏ量（％）が低く、ＰＩ値が低いため、耐食性に劣っている。
比較例Ｎｏ．３２、３４は、それぞれ耐食性に寄与するＣｒ量（％），Ｍｏ量（％）が高すぎるため、耐圧造割れ性および耐頭飛び性に劣っている。
以上の実施例から分かるように本発明鋼の優位性が明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上の各実施例から明らかなように、本発明により、耐食性と耐圧造割れ性に優れるフェライト系ステンレス鋼線を安価に提供することが可能であり、且つ、ピン，リベット，ねじ等の締結部品に適用されて、耐頭飛び性（製品の信頼性）が飛躍的に向上するため、産業上極めて有用である。