(57)【要約】  可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が開示される。  本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（０は除外）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（０は除外）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、下記の数式で定義された加工硬化式Ｈ１が３００以下であることを特徴とする。  Ｈ１＝−４５９＋７９．８Ｓｉ−１０．２Ｍｎ−８．１６Ｎｉ＋４８．０Ｃｒ−１３．２Ｃｕ＋６２３（Ｃ＋Ｎ）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（但し、０は除外する）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（但し、０は除外する）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、
下記の数式で定義された加工硬化式Ｈ１が３００以下であることを特徴とする可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｈ１＝−４５９＋７９．８Ｓｉ−１０．２Ｍｎ−８．１６Ｎｉ＋４８．０Ｃｒ−１３．２Ｃｕ＋６２３（Ｃ＋Ｎ）
【請求項２】
組織のサイズ（Ｄ）は、２０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（但し、０は除外する）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（但し、０は除外する）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、
下記の数式で定義された加工硬化式Ｈ２は、３００以下であることを特徴とする可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｈ２＝４．２７＋０．８７５（−４５９＋７９．８Ｓｉ−１０．２Ｍｎ−８．１６Ｎｉ＋４８．０Ｃｒ−１３．２Ｃｕ＋６２３（Ｃ＋Ｎ））−２８７Ｄ
（Ｄ：組織のサイズ）
【請求項４】
組織のサイズ（Ｄ）は、２０〜３００μｍであることを特徴とする請求項３に記載の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項５】
重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（但し、０は除外する）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（但し、０は除外する）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、
下記の数式で定義されたＭｄ３０は、０以下であることを特徴とする可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ
【請求項６】
Ｍｄ３０は、−１００〜０であることを特徴とする請求項５に記載の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項７】
ＴＳ（引張強度）とＹＳ（降伏強度）の差異値は、３００Ｍｐａ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の可撓性に優れたオーステナ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、可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用及び自動車用エアコン冷媒配管としてステンレス鋼を使用しようとする試みがあった。これは、耐食性に優れているだけでなく、比較的素材の費用が安いからである。
しかし、エアコン冷媒配管の施工時に設置空間に制約を受けるため、配管を曲げる等の作業が必らず伴われ、一般的なステンレス鋼は、配管施工時に必らず具備していなければならない可撓性を具備していないという問題点が存在する。
金属材料は、引張または圧縮等、変形を受けると、加工硬化が発生し、変形を受けるほど、さらに硬くなる特性がある。配管を曲げることは、引張と圧縮の複合的な作用により曲げる程度が大きくなり、素材はさらに硬質化される。
特に、オーステナイト系ステンレス鋼として最も広く使用される３０４鋼は、加工硬化の程度が大きいため、エアコン配管の施工をしなければならない空間内で人力で配管を曲げることは非常に困難である。
【０００３】
加工硬化というのは、素材の変形が始まるときの強度を示す降伏強度（ＹＳ）と素材の加工硬化が極大化され、最大の強度を示す引張強度（ＴＳ）の差異であるＴＳ−ＹＳとして表現する。すなわち、人力で曲げやすくするためには、この加工硬化の現象を抑制し、ＴＳ−ＹＳが最小化された素材が要求される。
オーステナイト系ステンレス鋼では、主としてＣｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃ、Ｎ元素が添加され、このような元素の含量が多様化された様々な鋼種が製造されているが、優れた可撓性のための最適の成分制御方法は公開されていないのが現況である。本発明では、このような元素添加の制御により加工硬化の最小化を具現化し、優れた可撓性を有する素材の製造を試みた。
前述した背景技術として説明された事項は、本発明の背景に対する理解を増進させるためのものに過ぎず、この技術分野における通常の知識を有する者に既に知られた従来技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許１０−２０１０−００９９７２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであって、加工硬化度に影響を及ぼす成分元素の含量を制御し、結晶粒のサイズを制御することによって、可撓性に優れたオーステナ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】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（但し、０は除外する）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（但し、０は除外する）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、下記の数式で定義された加工硬化式Ｈ１が３００以下であることを特徴とする。
Ｈ１＝−４５９＋７９．８Ｓｉ−１０．２Ｍｎ−８．１６Ｎｉ＋４８．０Ｃｒ−１３．２Ｃｕ＋６２３（Ｃ＋Ｎ）
【０００７】
本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の組織サイズ（Ｄ）は、２０〜４０μｍであることが好ましい。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（但し、０は除外する）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（但し、０は除外する）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、下記の数式で定義された加工硬化式Ｈ２は、３００以下であることを特徴とする。
Ｈ２＝４．２７＋０．８７５（−４５９＋７９．８Ｓｉ−１０．２Ｍｎ−８．１６Ｎｉ＋４８．０Ｃｒ−１３．２Ｃｕ＋６２３（Ｃ＋Ｎ））−２８７Ｄ（Ｄ：組織のサイズ）
【０００９】
組織のサイズ（Ｄ）は、２０〜３００μｍであることが好ましい。
【００１０】
本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％以下（但し、０は除外する）、Ｃ＋Ｎ：０．１３％以下（但し、０は除外する）、残りは、Ｆｅ及び不可避な不純物を含み、下記の数式で定義されたＭｄ３０は、０以下であることを特徴とする。
Ｍｄ３０＝５５１−４６２（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−２９（Ｎｉ＋Ｃｕ）−１３．７Ｃｒ
【００１１】
Ｍｄ３０は、−１００〜０であることが好ましい。
ＴＳ（引張強度）とＹＳ（降伏強度）の差異値は、３００Ｍｐａ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、元素の含量、結晶粒のサイズ等を制御することによって、可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を製造できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加工硬化式Ｈ１と加工硬化度の実測値との相関関係を示す図である。
【図２】結晶粒のサイズによる加工硬化式Ｈ１の変化を示す図である。
【図３】発明例６によるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ分布を示す組織写真である。
【図４】比較例６によるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ分布を示す組織写真である。
【図５】発明例１７によるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ分布を示す組織写真である。
【図６】修正加工硬化式Ｈ２と加工硬化度の実測値との相関関係を示す図である。
【図７】オーステナイト安定化指数と加工硬化度の実測値との相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例による可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼について説明する。
本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％で、Ｓｉ：０．１〜０．６５％、Ｍｎ：１．０〜３．０％、Ｎｉ：６．５〜１０．０％、Ｃｒ：１６．５〜１８．５％、Ｃｕ：６．０％を含有し、Ｃ＋Ｎは、０．１３％以下で含有し、残りとして、Ｆｅ及び不可避な不純物を含む。
【００１５】
以下では、本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を構成する成分の数値限定理由について説明する。
Ｃ＋Ｎは、０．１３重量％以下で添加されなければならない。
ＣとＮは、侵入型固溶強化元素であって、オーステナイト系ステンレス鋼を硬質化させるだけでなく、その含量が高いと、加工時に発生する変形誘起マルテンサイトを硬質化し、素材の加工硬化度が増加する。したがって、Ｃ及びＮの含量を制限する必要性があり、本発明では、Ｃ＋Ｎの含量を０．１３％以下に制限する。
【００１６】
Ｓｉは、０．１〜０．６５重量％の範囲に調節して添加する。
Ｓｉは、脱酸のために必須に添加される元素であり、０．１％以上が添加される。
しかし、過度に多い含量のＳｉを添加すると、素材が硬質化され、酸素と結合して介在物を形成することによって、耐食性が低下するので、上限を０．６５％に制限する。
【００１７】
Ｍｎは、１．０〜３．０重量％の範囲に調節して添加する。
Ｍｎは、脱酸のために必須に添加されるだけでなく、オーステナイト相の安定化度を増加させる元素であって、オーステナイトのバランス維持のためには、１．０％以上を添加する。しかし、過度に多い含量のＭｎ添加は、素材の耐食性を低下させるので、その上限は３．０％に制限する。
【００１８】
Ｎｉは、６．５〜１０．０重量％の範囲に調節して添加する。
Ｎｉは、Ｃｒと複合添加することによって、耐孔食性のような耐食性の改善に効果的であるとともに、その含有量が増加すると、オーステナイト鋼の軟質化を図ることができる。
また、オーステナイト系ステンレス鋼の相安定化度の改善にも寄与する元素に該当するので、オーステナイトのバランス維持のために６．５％以上を添加する。しかし、過度に多い含量のＮｉ添加は、鋼の費用の上昇をもたらすので、上限を１０．０％に制限する。
【００１９】
Ｃｒは、１６．５〜１８．５重量％の範囲に調節して添加する。
Ｃｒは、耐食性を向上させる必須な元素であって、汎用的に使用されるためには、１６．５％以上が添加されなければならない。しかし、過度に多い含量のＣｒ添加は、オーステナイト相の硬質化を誘発し、費用の上昇をもたらすので、上限を１８．５％に制限する。
Ｃｕは、６．０重量％以下の範囲に調節して添加する。
Ｃｕは、オーステナイト鋼の軟質化を引き起こすことができる。しかし、過度に多い含量のＣｕ添加は、熱間加工性を低下させ、むしろオーステナイト相を硬質化させるので、その上限を６．０％に制限する。
【００２０】
本発明の目的を達成するためには、本発明が提供する成分制御方法が重要である。これを具体的に表現するために、以下では、本発明の実施例により説明する。以下の実施例で説明する素材は、１５０ｍｍ厚さのインゴットを製造し、１，２５０℃に加熱した後、３ｍｍまで熱間圧延した後、１，１００℃で６０秒以上維持する熱処理を施すことによって製造した。但し、このような製造方法は、本発明で提供する素材の特性を限定するものではなく、通常的なオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法のうち一つを借用したものであって、特性を評価するための素材を製造する一例を取ったものに過ぎない。素材の特性は、本発明で提供する成分制御方法によって変化する。降伏強度ＹＳと引張強度ＴＳは、素材を１軸引張して得た値である。
【表１】
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【００２１】
表１に示したＨ１は、下記の数式で定義される。
Ｈ１＝−４５９＋７９．８Ｓｉ−１０．２Ｍｎ−８．１６Ｎｉ＋４８．０Ｃｒ−１３．２Ｃｕ＋６２３（Ｃ＋Ｎ）
本発明では、ＴＳ−ＹＳ値を３００ＭＰａ以下に制御し、可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を得るために、本発明を構成する成分元素を利用してＨ１値を定義し、Ｈ１値と実測されたＴＳ−ＹＳ値との相関関係を分析した。
【００２２】
成分制御を通じて得られたＨ１値と実測されたＴＳ−ＹＳ値の関係を示した図１より、上記の説明が具現化されることが分かる。特に、点線で表示したとおり、これら間には、直線的な関係が成立しているので、本発明においてＨ１値の下限を設定しなくても、さらに低い値のＨ１値を有する素材の製造を通じてさらに可撓性に優れたオーステナイト系鋼の製造が可能であることが分かる。
なお、通常の製造工程により製造されたオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズは、３０±１０μｍであることが一般的である。
表２に示したとおり、本発明の可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ（Ｄ）も、３０±１０μｍ区間に存在するので、表２の比較例１のように、Ｈ１が３２９であれば、実際ＴＳ−ＹＳ値が３２８であり、可撓性が良好でないことが分かる。
【００２３】
このように、通常の３０±１０μｍ範囲の結晶粒のサイズにおいては、Ｈ１の値と実際ＴＳ−ＹＳ値が類似な値を有することが分かり、これは、図２から確認される。
しかし、結晶粒のサイズが３０±１０μｍ範囲を超過する場合、Ｈ１が３００ＭＰａを超過しても、実際ＴＳ−ＹＳ値は、３００ＭＰａより小さいことが分かり、これは、表２の発明例１７、１８、１９、２０、２１及び図２の楕円表示区間から確認される。
結晶粒のサイズが大きいと、加工時にオレンジピールと呼ばれる表面凹凸欠陥が発生するが、表面の滑らかさが重要でないか、又は、研磨を通じて補正が可能で、これを無視できる程度であれば、結晶粒のサイズが大きい場合にも、大きな問題にならない。
【００２４】
図３〜図５は、結晶粒のサイズ分布を示す図であり、図３は、発明例６によるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ分布を示す組織写真であり、図４は、比較例６によるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ分布を示す組織写真であり、図５は、発明例１７によるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒のサイズ分布を示す組織写真である。
【００２５】
本発明においては、結晶粒のサイズが通常の場合より大きい場合にも、加工硬化度が低い素材が得られるように、修正された加工硬化式Ｈ２を提供する。
Ｈ２＝４．２７＋０．８７５Ｈ１−０．２８７Ｄ
表２及び図６に示したとおり、修正加工硬化式Ｈ２の範囲を３００ＭＰａ以下に制御することによって、可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を製造できることが分かる。
【表２】
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【００２６】
表３は、表２に示した発明例１７〜発明例２１、比較例４〜比較例６の成分含量を示すものである。
【表３】
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【００２７】
なお、ＴＳ−ＹＳ値は、下記のオーステナイト安定度Ｍｄ３０を用いて制限できる。
図７に示したとおり、Ｍｄ３０が０を超過する場合、ＴＳ−ＹＳ値が大きく増加し、Ｍｄ３０が０以下である範囲で、ＴＳ−ＹＳ値は、Ｍｄ３０に敏感に反応せず、一定に低い水準を維持できることが分かる。
Ｍｄ３０を０以下の範囲に維持するためには、主要添加元素であるＳｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒを添加しなければならないが、本発明では、ＴＳ−ＹＳ値を３００ＭＰａ以下に維持するためのＭｄ３０関連成分パラメータを提示する。
【００２８】
【表４】
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表４に示したように、Ｍｄ３０値を０以下に維持する場合、ＴＳ−ＹＳ値を３００ＭＰａ以下に維持できるので、可撓性が改善されることが分かった。
なお、Ｍｄ３０値を低減するためには、成分元素の含量をさらに増加させなければならないので、コスト節減のために、その下限値は、−１００に限定することが好ましい。
【００２９】
本発明を特定の実施例について図示し説明したが、下記の特許請求範囲により提供される本発明の技術的思想を脱しない限度内で、本発明が多様に改良及び変化され得ることは、当業界において通常の知識を有する者にとって自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の実施例による可撓性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は、家庭用及び自動車用エアコン冷媒配管等に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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