耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材と鋼線、並びに、それらの製造方法。
【課題】従来の着磁性を維持したまま、優れた強度と耐食性を確保しつつ延性及び製造性を大幅に改善したステンレス鋼線材及び鋼線を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０３％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、Ｎ：０．００３〜０．０３％及びＡｌ：０．００１〜０．３％を含有させ、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、Ｖ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有させ、残部をＦｅ及び不可避的不純物とし、（ａ）式で表されるγ値を１．０〜３０．０とする。γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３〜０．０３％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、Ｎ：０．００３〜０．０３％及びＡｌ：０．００１〜０．３％を含有させ、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、Ｖ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有させ、残部をＦｅ及び不可避的不純物とし、（ａ）式で表されるγ値を１．０〜３０．０とする。γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性、強度、及び延性に優れ、磁性を有するステンレス鋼線材と鋼線に関する。特に、本発明は、成分組成及び熱処理により、熱間で微量のオーステナイト相を生成させ、且つ、有害な析出物を抑制したステンレス鋼線材と鋼線、及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線材及び鋼線から加工されるねじ、金網等の加工部品で耐食性が必要な場合は、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼線が使用されてきた。しかしながら、高価なニッケルを８％以上含有するため高コストであり、また、磁性を必要とする部品に対しては適用できなかった。
【０００３】
そのため、これらの部品に対し、低コスト化させた高純フェライト系ステンレス鋼線材や高靱性化されたフェライト系ステンレス鋼線材の適用が検討されてきた（特許文献１、２）。しかしながら、熱処理ままの強度が低く、製品の耐食性に劣っていた。
【０００４】
一方、近年、フェライト系ステンレス鋼にＮｉ及びＣｕを添加し、強度と耐食性を改善したフェライト系ステンレス鋼材が提案されている（特許文献３）。しかしながら、Ｃｒ含有量が高く、延性や製造性が悪い。例えば、金網、ファスナー等の製品においては、５５０ＭＰａ以上の引張強さが求められるが、このような高強度製品を加工する場合、全伸びで１５％以上、破断絞りで６０％以上という高い延性を備えていることが必要となる。これらの用途への適用には強度を維持しつつ延性が求められるため、特許文献３の技術では製造性が悪くなり、安価な適用が困難となる。
【０００５】
そのため、従来のフェライト系ステンレス鋼線材及び鋼線では、延性と製造性を満足して高強度・高耐食性の特性を兼ね備えることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６６６５号公報
【特許文献２】特許第２８１７２６６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来の着磁性を維持したまま、優れた強度と耐食性を確保しつつ延性及び製造性を大幅に改善し、着磁性を必要とするねじ、金網等の素材である高強度・高延性で高耐食性のステンレス鋼線材及び鋼線、並びに、それらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、Ｃｒ量を規定し、成分バランスにより熱間でオーステナイト相を微量に析出させることを見出した。また、製造条件も制御してラーフェス相の析出を抑制させることで強度を維持しつつ製造性及び延性を大幅に改善できることも見出した。さらに、Ｃｒ炭窒化物抑制元素と共にＮｉ及びＣｕを添加し、Ｎｉ及びＣｕリッチな旧γ相を分散させることで鋭敏化を抑制しつつ腐食量を大幅に抑制できることを見出した。
【０００９】
（１）質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【００１０】
（２）更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする上記（１）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１１】
（３）更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１２】
（４）更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１３】
（５）質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１４】
（６）質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【００１５】
（７）更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする上記（６）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１６】
（８）更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする上記（６）又は（７）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１７】
（９）更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする上記（６）〜（８）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１８】
（１０）質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする上記（６）〜（９）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１９】
（１１）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のステンレス鋼線材の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材の製造方法。
【００２０】
（１２）上記（６）〜（１０）のいずれかに記載のステンレス鋼線の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、耐食性、強度及び延性に優れ、かつ磁性を有するステンレス鋼を、製造性高く提供することができる。そして、本発明によれば、耐食性に優れた着磁性を有するねじ、金網等の高強度・高耐食部品を安価に得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下の説明において、成分組成の％は、特に断りのない場合には、質量％のことを意味する。
【００２３】
また、本発明において、ステンレス鋼線材とは、伸線加工前の線状素材のことをいい、ステンレス鋼線とは、ステンレス鋼線材を伸線加工して得られた加工品のことをいう。本発明のステンレス鋼線材と、それから得られるステンレス鋼線とは、成分組成が共通するので、成分組成の限定理由は同じである。
【００２４】
Ｃ及びＮは、鋼の強度を確保するため、それぞれ０．００３％以上添加する。一方、Ｃ及びＮは、Ｎｂ、Ｔｉ、及びＶの少なくとも１種と結合して炭窒化物を形成するが、０．０３％を超えて添加すると、Ｃｒ炭窒化物が生成して、耐食性及び延性が劣化する。そのため、上限を０．０３％とする。好ましい範囲は、０．００５〜０．０２％以下である。
【００２５】
Ｓｉは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると延性および製造性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．４％である。
【００２６】
Ｍｎは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると耐食性および冷間加工性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．５％である。
【００２７】
Ｐは不可避的に混入する元素であり、延性を劣化させるため、０．０４％以下に限定する。好ましくは、０．０２５％以下である。なお、Ｐの含有量は低い程好ましいが、過剰な低減は精錬コストの上昇を招くため、０．００１％以上とする。
【００２８】
Ｓは不可避的に混入する元素であり、延性または耐食性をも劣化させるため、０．００５％以下に限定する。好ましくは、０．００３％以下である。なお、Ｓの含有量は低い程好ましいが、過剰な低減は精錬コストの上昇を招くため、０．０００１％以上とする。
【００２９】
Ｎｉは、耐食性を向上させるため、また、熱間域で微量にオーステナイト相を生成させて熱間製造性を向上させるとともに強度、延性を確保するため、１．０％を超えて添加する。しかしながら、３．５％を超えて添加すると強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、上限を３．５％に限定する。好ましい範囲は、１．５〜３．０％である。なお、本発明の熱間とは、鋼線材や鋼線の製造工程における熱間圧延工程、及び焼鈍工程等で高温状態にある間のことを意味し、その温度は８５０〜１１００℃である。
【００３０】
Ｃｕは、耐食性を向上せるため、また、熱間域で微量にオーステナイト相を生成させて熱間製造性を向上させるとともに強度、延性を確保するため、０．０５％以上添加する。しかしながら、１．５％を超えて添加すると強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、上限を１．５％に限定する。好ましい範囲は、０．２〜１．２％である。
【００３１】
Ｃｒは、耐食性を確保するため１６．０％以上添加するが、２０．０％以上添加すると線材表面疵が多発し、熱間製造性が劣化する。そのため、上限を２０．０％未満に限定する。好ましい範囲は１７．０％〜１９．５％である。
【００３２】
Ａｌは、脱酸を行って製造性を確保すると共に、微細な窒化物（ＡｌＮ）により微細フェライト粒を得て延性を確保するため、０．００１％以上添加する。しかしながら、０．３％を超えて添加すると逆に延性が劣化する。そのため、上限を０．３％に限定する。好ましい範囲は、０．００２％〜０．０８％である。
【００３３】
Ｎｂ、Ｔｉ、及びＶは、選択元素であり、炭化物を形成してＣを固定することで、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、耐食性，靱性を向上させる。そのため、Ｎｂ：０．０５％以上、Ｔｉ：０．０１％以上、及びＶ：０．０３％以上の１種又は２種以上を添加する。しかしながら、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＶのうち、いずれかが、Ｎｂ：１．０％超、Ｔｉ：０．５％超、及びＶ：１．０％超で添加されると、粗大炭化物が形成されるため逆に延性が劣化する。そのため、上限を、それぞれＮｂ：１．０％、Ｔｉ：０．５％、及びＶ：１．０％に限定する。好ましい範囲は、それぞれ、Ｎｂ：０．２％〜０．６％、Ｔｉ：０．０５〜０．３％、及びＶ：０．１〜０．７％である。
【００３４】
下記（ａ）式のγ値は、熱間域でのオーステナイト相の体積分率に寄与し、γ値が１．０未満では熱間域でオーステナイト相が生成せず、熱間疵が生成する。また、線材や鋼線の強度が低くなる。一方、γ値が３０を超えると線材や鋼線の強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、γ値の範囲を１．０〜３０．０に限定する。好ましい範囲は、３．０〜１５．０である。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【００３５】
なお、不可避的不純物とは、スクラップやスラグから混入するごく微量な元素であり、例えば、０．００３％以下のＣａ、Ｍｇ、Ｐｂ、及びＢｉである。
【００３６】
Ｍｏ及びＳｎは、耐食性を向上させる。したがって、必要に応じて、Ｍｏ：０．０５％以上、及びＳｎ：０．０５％以上の１種又は２種を添加する。しかしながら、Ｍｏ及びＳｎ添加量のいずれかが、Ｍｏ：３．０％超、Ｓｎ：０．４％超であると、延性が劣化する。好ましくは、Ｍｏ：０．１〜２．５％、Ｓｎ：０．１〜０．３％である。
【００３７】
Ｂは、粒界のＰ偏析を抑制し、延性を更に向上させるため、必要に応じて０．０００１％以上添加する。しかしながら、０．０１０％を超えて添加すると粗大ボライドにより逆に延性および製造性が劣化する。そのため、上限を０．０１０％に限定する。好ましい範囲は、０．００１〜０．００８％である。
【００３８】
Ｃｏは、耐食性および延性を向上せるため、必要に応じて、０．０５％以上添加する。しかしながら、３．０％を超えて添加すると強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、上限を３．０％に限定する。好ましい範囲は、０．２〜１．５％である。
【００３９】
本発明は、ラーフェス相の析出を抑制し、延性（全伸び、破断絞り）をさらに向上させることができる。ラーフェス相は延性（全伸び、破断絞り）に有害だからである。ラーフェス相の析出量は、後述する方法で測定できる鋼線材又は鋼線のＦｅ抽出残渣量に対応する。Ｆｅ抽出残渣量が０．１％超であると延性が劣化する。そのため、鋼線のＦｅの抽出残渣量を０．１％以下に限定する。好ましくは、０．０７％以下である。ラーフェス相は少ない程好ましく、後述する本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の製造方法において、冷却速度が速い程ラーフェス相が減少する。焼鈍温度と冷却速度を本発明の範囲内で調整することで、０％にすることが可能である。
【００４０】
次に、本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の製造方法について説明する。
【００４１】
本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の製造工程は、焼鈍工程を除き、一般的に行われている工程を有する。例えば、ステンレス鋼線材の製造工程は、鋳造工程、熱間線材圧延工程、焼鈍工程、及び酸洗工程を有する。また、本発明のステンレス鋼線の製造工程は、該ステンレス鋼線材を伸線加工する工程、及び焼鈍工程を有する。
【００４２】
本発明においては、後述する焼鈍工程における熱処理条件と冷却条件を具備していればよく、必要に応じて各工程を何度か繰り返し行うことや、酸洗などの処理工程を付加してもよい。
【００４３】
本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の焼鈍工程において、熱処理を８５０℃未満で実施すると、ラーフェス相が析出し、延性を劣化させるばかりか、熱処理時にオーステナイト相が析出しないため、強度が低く、また、耐食性に有効なＮｉ及びＣｕ濃度のリッチ相がマトリックスに微細分散させることができず、耐食性も劣化する。一方、１１００℃を超える場合もオーステナイト相が析出しない。そのため、８５０℃〜１１００℃で熱処理することが必要である。好ましい範囲は、９００〜１０５０℃である。
【００４４】
上記熱処理の保定時間は２分未満では熱間圧延または伸線の加工歪みが残存し、延性が低下する。一方、３００分を超えると結晶粒が粗大化し、製品加工時に肌荒れが発生する。そのため、２〜３００分に限定する。好ましい範囲は、３〜１００分である。
【００４５】
上記熱処理において、保定後の冷却速度は、５℃／ｓ未満ではラーフェス相が析出して延性が劣化する。そのため、５℃／ｓ以上に限定する。好ましくは１０℃／ｓ以上である。なお、冷却速度は速い程好ましいが、急冷方法として一般的な水冷を用いることが製造性を考慮すると好ましい。また、水冷は冷却速度を水の流量や水冷の手法（例えば、噴霧や水槽浸漬）により調整することが出来るが、工業的に実施可能な冷却速度の上限は５００℃／ｓである。なお、５００℃未満では元素の拡散が起こり難いことから、本冷却速度の温度範囲は保定温度（熱処理温度）から５００℃までの温度区間における平均冷却速度とする。
【００４６】
これまで説明した組成成分、製造条件によって製造される本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線は、５５０〜８００ＭＰａの引張強さにおいて、全伸びで１５％以上、破断絞りで６０％以上という特性を発現する。そして、本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線は、金網やファスナー等、高強度と高延性が求められる製品に用いて特に好適である。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４８】
表１に示す成分組成の鋼を、１００ｋｇの真空溶解炉で溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。その鋳片をφ５．５ｍｍまで熱間線材圧延を行い、１０００℃で熱延を終了した。その後、１０００℃で５分保定の連続焼鈍を施して、水冷（冷却速度：１００℃／ｓ）で室温まで冷却した。
【００４９】
【表１】
【００５０】
そして、酸洗を行い線材とした後、表面疵、Ｆｅ抽出残渣量、耐食性、機械的性質（引張強さ、全伸び、及び破断絞り）を調査した。その後、更に、φ３．８５mmまで冷間伸線加工を施した後、１０５０℃（オーステナイト系ステンレス鋼線で実施される温度）でストランド焼鈍（光輝焼鈍，５分保定，冷却速度：３０℃／ｓ）を施し鋼線とした後、鋼線のＦｅの抽出残渣、耐食性、機械的性質（引張強さ、全伸び、及び破断絞り）を再度調査した。
【００５１】
製造性は、ステンレス鋼線材の表面疵で評価した。そして、線材の表面疵は、酸洗後の線材コイルを表面観察により調査した。深さ０．１ｍｍ以上の疵がない場合は表面疵の評価を良好とし、疵がある場合は表面疵の評価を不良とした。
【００５２】
Ｆｅの抽出残渣量（質量％）は、ストランド焼鈍後の鋼線の表層を＃５００研磨した３ｇの伸線試験材を非水溶液中（３％のマレイン酸＋１％のテトラメチルアンモニウムクロイド＋残部メタノール）で電解（１００ｍＶ定電圧)して、マトリックスを溶解し、０．２μm穴径のフィルターでろ過して、Ｆｅの析出物であるラーフェス相を抽出した。そして、強酸にて抽出したラーフェス相を溶解し、通常の原子吸光法による化学分析にてＦｅの抽出残渣量を測定した。
【００５３】
耐食性は、ステンレス鋼線の平滑な表面に加え、実製品の隙間腐食も想定し、ステンレス鋼線を長さ１００ｍｍに切断後、表層を＃５００で研磨し、１０本をシリコンゴムで結束を行って隙間部を作り、ＪＩＳ Ｚ ２３７１の塩水噴霧試験に従い、１００時間噴霧試験を実施し、発銹するか否かで評価した。無発銹及び点錆レベルであれば耐食性を良好、流れ錆及び前面発銹の場合は耐食性を不良とした。
【００５４】
機械的性質は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験での引張強さと破断伸びにて評価した。破断伸びの標点間距離は５０ｍｍとした。
【００５５】
これらの評価結果を表２に示す。なお、表面疵（製造性）、耐食性については、良好を○、不良を×で示した。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２から明らかなように、本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線Ｎｏ．１〜２０はいずれも、表面疵の評価が良好であった。また、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることから、ラーフェス相の量は０．１％以下であった。さらに、耐食性も良好であった。そして、引張強さが５５０ＭＰａ以上であり、かつ全伸びが１５％以上、破断絞りが６０％以上であった。
【００５８】
これに対し、比較例Ｎｏ．２１〜４１は、成分組成が本発明の範囲から外れるため製造性、Ｆｅの抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りのうち、少なくとも１つが劣っていた。
【００５９】
次に、特性に及ぼす焼鈍条件（温度、保定時間、及び冷却速度）の影響を調査した。表１の本発明例Ａの成分組成を有する線材圧延ままのステンレス鋼線材及びφ３．８５ｍｍのステンレス鋼線（伸線まま）を用いて調査した。これらのステンレス鋼線材及びステンレス鋼線について、焼鈍温度を７００〜１２００℃、保定時間を１〜４００分、及び冷却速度（５００℃までの平均冷却速度）を３〜５００℃／ｓの範囲でそれぞれ変化させ、供試材を作製した。これらの供試材を、前述の方法で、鋼線のＦｅの抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りを評価した。評価結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３から明らかなように、焼鈍温度を８５０℃〜１１００℃の範囲として、２〜３００分の範囲で保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却した本発明例Ｎｏ．４２〜５７はいずれも、Ｆｅの抽出抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りに優れていた。
【００６２】
これに対し、焼鈍条件、保定時間、及び保定後の冷却速度の少なくともいずれかが本発明例から外れている比較例Ｎｏ．５８〜６７は、Ｆｅの抽出抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りのうち、少なくとも１つが劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
上述したように、本発明により、耐食性、強度及び延性に優れるフェライト系ステンレス鋼線材または鋼線を安価に製造でき、着磁性を有する金網、ねじ等の高強度・高耐食部品を安価に提供することができ、産業上極めて有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性、強度、及び延性に優れ、磁性を有するステンレス鋼線材と鋼線に関する。特に、本発明は、成分組成及び熱処理により、熱間で微量のオーステナイト相を生成させ、且つ、有害な析出物を抑制したステンレス鋼線材と鋼線、及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線材及び鋼線から加工されるねじ、金網等の加工部品で耐食性が必要な場合は、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼線が使用されてきた。しかしながら、高価なニッケルを８％以上含有するため高コストであり、また、磁性を必要とする部品に対しては適用できなかった。
【０００３】
そのため、これらの部品に対し、低コスト化させた高純フェライト系ステンレス鋼線材や高靱性化されたフェライト系ステンレス鋼線材の適用が検討されてきた（特許文献１、２）。しかしながら、熱処理ままの強度が低く、製品の耐食性に劣っていた。
【０００４】
一方、近年、フェライト系ステンレス鋼にＮｉ及びＣｕを添加し、強度と耐食性を改善したフェライト系ステンレス鋼材が提案されている（特許文献３）。しかしながら、Ｃｒ含有量が高く、延性や製造性が悪い。例えば、金網、ファスナー等の製品においては、５５０ＭＰａ以上の引張強さが求められるが、このような高強度製品を加工する場合、全伸びで１５％以上、破断絞りで６０％以上という高い延性を備えていることが必要となる。これらの用途への適用には強度を維持しつつ延性が求められるため、特許文献３の技術では製造性が悪くなり、安価な適用が困難となる。
【０００５】
そのため、従来のフェライト系ステンレス鋼線材及び鋼線では、延性と製造性を満足して高強度・高耐食性の特性を兼ね備えることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６６６５号公報
【特許文献２】特許第２８１７２６６号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来の着磁性を維持したまま、優れた強度と耐食性を確保しつつ延性及び製造性を大幅に改善し、着磁性を必要とするねじ、金網等の素材である高強度・高延性で高耐食性のステンレス鋼線材及び鋼線、並びに、それらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、Ｃｒ量を規定し、成分バランスにより熱間でオーステナイト相を微量に析出させることを見出した。また、製造条件も制御してラーフェス相の析出を抑制させることで強度を維持しつつ製造性及び延性を大幅に改善できることも見出した。さらに、Ｃｒ炭窒化物抑制元素と共にＮｉ及びＣｕを添加し、Ｎｉ及びＣｕリッチな旧γ相を分散させることで鋭敏化を抑制しつつ腐食量を大幅に抑制できることを見出した。
【０００９】
（１）質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【００１０】
（２）更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする上記（１）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１１】
（３）更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１２】
（４）更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１３】
（５）質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【００１４】
（６）質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【００１５】
（７）更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする上記（６）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１６】
（８）更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする上記（６）又は（７）に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１７】
（９）更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする上記（６）〜（８）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１８】
（１０）質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする上記（６）〜（９）のいずれかに記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【００１９】
（１１）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のステンレス鋼線材の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材の製造方法。
【００２０】
（１２）上記（６）〜（１０）のいずれかに記載のステンレス鋼線の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、耐食性、強度及び延性に優れ、かつ磁性を有するステンレス鋼を、製造性高く提供することができる。そして、本発明によれば、耐食性に優れた着磁性を有するねじ、金網等の高強度・高耐食部品を安価に得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
先ず、本発明の成分組成の限定理由について説明する。なお、以下の説明において、成分組成の％は、特に断りのない場合には、質量％のことを意味する。
【００２３】
また、本発明において、ステンレス鋼線材とは、伸線加工前の線状素材のことをいい、ステンレス鋼線とは、ステンレス鋼線材を伸線加工して得られた加工品のことをいう。本発明のステンレス鋼線材と、それから得られるステンレス鋼線とは、成分組成が共通するので、成分組成の限定理由は同じである。
【００２４】
Ｃ及びＮは、鋼の強度を確保するため、それぞれ０．００３％以上添加する。一方、Ｃ及びＮは、Ｎｂ、Ｔｉ、及びＶの少なくとも１種と結合して炭窒化物を形成するが、０．０３％を超えて添加すると、Ｃｒ炭窒化物が生成して、耐食性及び延性が劣化する。そのため、上限を０．０３％とする。好ましい範囲は、０．００５〜０．０２％以下である。
【００２５】
Ｓｉは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると延性および製造性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．４％である。
【００２６】
Ｍｎは、脱酸のため０．０５％以上添加する。しかしながら、１．０％を超えて添加すると耐食性および冷間加工性が劣化する。そのため、上限を１．０％に限定する。好ましい範囲は、０．１〜０．５％である。
【００２７】
Ｐは不可避的に混入する元素であり、延性を劣化させるため、０．０４％以下に限定する。好ましくは、０．０２５％以下である。なお、Ｐの含有量は低い程好ましいが、過剰な低減は精錬コストの上昇を招くため、０．００１％以上とする。
【００２８】
Ｓは不可避的に混入する元素であり、延性または耐食性をも劣化させるため、０．００５％以下に限定する。好ましくは、０．００３％以下である。なお、Ｓの含有量は低い程好ましいが、過剰な低減は精錬コストの上昇を招くため、０．０００１％以上とする。
【００２９】
Ｎｉは、耐食性を向上させるため、また、熱間域で微量にオーステナイト相を生成させて熱間製造性を向上させるとともに強度、延性を確保するため、１．０％を超えて添加する。しかしながら、３．５％を超えて添加すると強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、上限を３．５％に限定する。好ましい範囲は、１．５〜３．０％である。なお、本発明の熱間とは、鋼線材や鋼線の製造工程における熱間圧延工程、及び焼鈍工程等で高温状態にある間のことを意味し、その温度は８５０〜１１００℃である。
【００３０】
Ｃｕは、耐食性を向上せるため、また、熱間域で微量にオーステナイト相を生成させて熱間製造性を向上させるとともに強度、延性を確保するため、０．０５％以上添加する。しかしながら、１．５％を超えて添加すると強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、上限を１．５％に限定する。好ましい範囲は、０．２〜１．２％である。
【００３１】
Ｃｒは、耐食性を確保するため１６．０％以上添加するが、２０．０％以上添加すると線材表面疵が多発し、熱間製造性が劣化する。そのため、上限を２０．０％未満に限定する。好ましい範囲は１７．０％〜１９．５％である。
【００３２】
Ａｌは、脱酸を行って製造性を確保すると共に、微細な窒化物（ＡｌＮ）により微細フェライト粒を得て延性を確保するため、０．００１％以上添加する。しかしながら、０．３％を超えて添加すると逆に延性が劣化する。そのため、上限を０．３％に限定する。好ましい範囲は、０．００２％〜０．０８％である。
【００３３】
Ｎｂ、Ｔｉ、及びＶは、選択元素であり、炭化物を形成してＣを固定することで、Ｃｒ炭化物の生成を抑制し、耐食性，靱性を向上させる。そのため、Ｎｂ：０．０５％以上、Ｔｉ：０．０１％以上、及びＶ：０．０３％以上の１種又は２種以上を添加する。しかしながら、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＶのうち、いずれかが、Ｎｂ：１．０％超、Ｔｉ：０．５％超、及びＶ：１．０％超で添加されると、粗大炭化物が形成されるため逆に延性が劣化する。そのため、上限を、それぞれＮｂ：１．０％、Ｔｉ：０．５％、及びＶ：１．０％に限定する。好ましい範囲は、それぞれ、Ｎｂ：０．２％〜０．６％、Ｔｉ：０．０５〜０．３％、及びＶ：０．１〜０．７％である。
【００３４】
下記（ａ）式のγ値は、熱間域でのオーステナイト相の体積分率に寄与し、γ値が１．０未満では熱間域でオーステナイト相が生成せず、熱間疵が生成する。また、線材や鋼線の強度が低くなる。一方、γ値が３０を超えると線材や鋼線の強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、γ値の範囲を１．０〜３０．０に限定する。好ましい範囲は、３．０〜１５．０である。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【００３５】
なお、不可避的不純物とは、スクラップやスラグから混入するごく微量な元素であり、例えば、０．００３％以下のＣａ、Ｍｇ、Ｐｂ、及びＢｉである。
【００３６】
Ｍｏ及びＳｎは、耐食性を向上させる。したがって、必要に応じて、Ｍｏ：０．０５％以上、及びＳｎ：０．０５％以上の１種又は２種を添加する。しかしながら、Ｍｏ及びＳｎ添加量のいずれかが、Ｍｏ：３．０％超、Ｓｎ：０．４％超であると、延性が劣化する。好ましくは、Ｍｏ：０．１〜２．５％、Ｓｎ：０．１〜０．３％である。
【００３７】
Ｂは、粒界のＰ偏析を抑制し、延性を更に向上させるため、必要に応じて０．０００１％以上添加する。しかしながら、０．０１０％を超えて添加すると粗大ボライドにより逆に延性および製造性が劣化する。そのため、上限を０．０１０％に限定する。好ましい範囲は、０．００１〜０．００８％である。
【００３８】
Ｃｏは、耐食性および延性を向上せるため、必要に応じて、０．０５％以上添加する。しかしながら、３．０％を超えて添加すると強度が高くなり過ぎ、延性が劣化する。そのため、上限を３．０％に限定する。好ましい範囲は、０．２〜１．５％である。
【００３９】
本発明は、ラーフェス相の析出を抑制し、延性（全伸び、破断絞り）をさらに向上させることができる。ラーフェス相は延性（全伸び、破断絞り）に有害だからである。ラーフェス相の析出量は、後述する方法で測定できる鋼線材又は鋼線のＦｅ抽出残渣量に対応する。Ｆｅ抽出残渣量が０．１％超であると延性が劣化する。そのため、鋼線のＦｅの抽出残渣量を０．１％以下に限定する。好ましくは、０．０７％以下である。ラーフェス相は少ない程好ましく、後述する本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の製造方法において、冷却速度が速い程ラーフェス相が減少する。焼鈍温度と冷却速度を本発明の範囲内で調整することで、０％にすることが可能である。
【００４０】
次に、本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の製造方法について説明する。
【００４１】
本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の製造工程は、焼鈍工程を除き、一般的に行われている工程を有する。例えば、ステンレス鋼線材の製造工程は、鋳造工程、熱間線材圧延工程、焼鈍工程、及び酸洗工程を有する。また、本発明のステンレス鋼線の製造工程は、該ステンレス鋼線材を伸線加工する工程、及び焼鈍工程を有する。
【００４２】
本発明においては、後述する焼鈍工程における熱処理条件と冷却条件を具備していればよく、必要に応じて各工程を何度か繰り返し行うことや、酸洗などの処理工程を付加してもよい。
【００４３】
本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線の焼鈍工程において、熱処理を８５０℃未満で実施すると、ラーフェス相が析出し、延性を劣化させるばかりか、熱処理時にオーステナイト相が析出しないため、強度が低く、また、耐食性に有効なＮｉ及びＣｕ濃度のリッチ相がマトリックスに微細分散させることができず、耐食性も劣化する。一方、１１００℃を超える場合もオーステナイト相が析出しない。そのため、８５０℃〜１１００℃で熱処理することが必要である。好ましい範囲は、９００〜１０５０℃である。
【００４４】
上記熱処理の保定時間は２分未満では熱間圧延または伸線の加工歪みが残存し、延性が低下する。一方、３００分を超えると結晶粒が粗大化し、製品加工時に肌荒れが発生する。そのため、２〜３００分に限定する。好ましい範囲は、３〜１００分である。
【００４５】
上記熱処理において、保定後の冷却速度は、５℃／ｓ未満ではラーフェス相が析出して延性が劣化する。そのため、５℃／ｓ以上に限定する。好ましくは１０℃／ｓ以上である。なお、冷却速度は速い程好ましいが、急冷方法として一般的な水冷を用いることが製造性を考慮すると好ましい。また、水冷は冷却速度を水の流量や水冷の手法（例えば、噴霧や水槽浸漬）により調整することが出来るが、工業的に実施可能な冷却速度の上限は５００℃／ｓである。なお、５００℃未満では元素の拡散が起こり難いことから、本冷却速度の温度範囲は保定温度（熱処理温度）から５００℃までの温度区間における平均冷却速度とする。
【００４６】
これまで説明した組成成分、製造条件によって製造される本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線は、５５０〜８００ＭＰａの引張強さにおいて、全伸びで１５％以上、破断絞りで６０％以上という特性を発現する。そして、本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線は、金網やファスナー等、高強度と高延性が求められる製品に用いて特に好適である。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４８】
表１に示す成分組成の鋼を、１００ｋｇの真空溶解炉で溶解し、φ１８０ｍｍの鋳片に鋳造した。その鋳片をφ５．５ｍｍまで熱間線材圧延を行い、１０００℃で熱延を終了した。その後、１０００℃で５分保定の連続焼鈍を施して、水冷（冷却速度：１００℃／ｓ）で室温まで冷却した。
【００４９】
【表１】
【００５０】
そして、酸洗を行い線材とした後、表面疵、Ｆｅ抽出残渣量、耐食性、機械的性質（引張強さ、全伸び、及び破断絞り）を調査した。その後、更に、φ３．８５mmまで冷間伸線加工を施した後、１０５０℃（オーステナイト系ステンレス鋼線で実施される温度）でストランド焼鈍（光輝焼鈍，５分保定，冷却速度：３０℃／ｓ）を施し鋼線とした後、鋼線のＦｅの抽出残渣、耐食性、機械的性質（引張強さ、全伸び、及び破断絞り）を再度調査した。
【００５１】
製造性は、ステンレス鋼線材の表面疵で評価した。そして、線材の表面疵は、酸洗後の線材コイルを表面観察により調査した。深さ０．１ｍｍ以上の疵がない場合は表面疵の評価を良好とし、疵がある場合は表面疵の評価を不良とした。
【００５２】
Ｆｅの抽出残渣量（質量％）は、ストランド焼鈍後の鋼線の表層を＃５００研磨した３ｇの伸線試験材を非水溶液中（３％のマレイン酸＋１％のテトラメチルアンモニウムクロイド＋残部メタノール）で電解（１００ｍＶ定電圧)して、マトリックスを溶解し、０．２μm穴径のフィルターでろ過して、Ｆｅの析出物であるラーフェス相を抽出した。そして、強酸にて抽出したラーフェス相を溶解し、通常の原子吸光法による化学分析にてＦｅの抽出残渣量を測定した。
【００５３】
耐食性は、ステンレス鋼線の平滑な表面に加え、実製品の隙間腐食も想定し、ステンレス鋼線を長さ１００ｍｍに切断後、表層を＃５００で研磨し、１０本をシリコンゴムで結束を行って隙間部を作り、ＪＩＳ Ｚ ２３７１の塩水噴霧試験に従い、１００時間噴霧試験を実施し、発銹するか否かで評価した。無発銹及び点錆レベルであれば耐食性を良好、流れ錆及び前面発銹の場合は耐食性を不良とした。
【００５４】
機械的性質は、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の引張試験での引張強さと破断伸びにて評価した。破断伸びの標点間距離は５０ｍｍとした。
【００５５】
これらの評価結果を表２に示す。なお、表面疵（製造性）、耐食性については、良好を○、不良を×で示した。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２から明らかなように、本発明のステンレス鋼線材及びステンレス鋼線Ｎｏ．１〜２０はいずれも、表面疵の評価が良好であった。また、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることから、ラーフェス相の量は０．１％以下であった。さらに、耐食性も良好であった。そして、引張強さが５５０ＭＰａ以上であり、かつ全伸びが１５％以上、破断絞りが６０％以上であった。
【００５８】
これに対し、比較例Ｎｏ．２１〜４１は、成分組成が本発明の範囲から外れるため製造性、Ｆｅの抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りのうち、少なくとも１つが劣っていた。
【００５９】
次に、特性に及ぼす焼鈍条件（温度、保定時間、及び冷却速度）の影響を調査した。表１の本発明例Ａの成分組成を有する線材圧延ままのステンレス鋼線材及びφ３．８５ｍｍのステンレス鋼線（伸線まま）を用いて調査した。これらのステンレス鋼線材及びステンレス鋼線について、焼鈍温度を７００〜１２００℃、保定時間を１〜４００分、及び冷却速度（５００℃までの平均冷却速度）を３〜５００℃／ｓの範囲でそれぞれ変化させ、供試材を作製した。これらの供試材を、前述の方法で、鋼線のＦｅの抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りを評価した。評価結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３から明らかなように、焼鈍温度を８５０℃〜１１００℃の範囲として、２〜３００分の範囲で保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却した本発明例Ｎｏ．４２〜５７はいずれも、Ｆｅの抽出抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りに優れていた。
【００６２】
これに対し、焼鈍条件、保定時間、及び保定後の冷却速度の少なくともいずれかが本発明例から外れている比較例Ｎｏ．５８〜６７は、Ｆｅの抽出抽出残渣量、耐食性、引張強さ、全伸び、及び破断絞りのうち、少なくとも１つが劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
上述したように、本発明により、耐食性、強度及び延性に優れるフェライト系ステンレス鋼線材または鋼線を安価に製造でき、着磁性を有する金網、ねじ等の高強度・高耐食部品を安価に提供することができ、産業上極めて有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項３】
更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項４】
更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項５】
質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項６】
質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【請求項７】
更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項６に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項８】
更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする請求項６又は７に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項９】
更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項１０】
質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のステンレス鋼線材の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材の製造方法。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載のステンレス鋼線の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線の製造方法。
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【請求項２】
更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項３】
更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項４】
更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項５】
質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材。
【請求項６】
質量％で、
Ｃ：０．００３〜０．０３％、
Ｓｉ：０．０５〜１．０％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０．０４％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎｉ：１．０％超、３．５％以下、
Ｃｕ：０．０５〜１．５％、
Ｃｒ：１６．０％以上、２０．０％未満、
Ｎ：０．００３〜０．０３％及び
Ａｌ：０．００１〜０．３％
を含有し、更にＮｂ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％、及びＶ：０．０３〜１．０％の１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、（ａ）式で表されるγ値が１．０〜３０．０であることを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
γ＝７００［Ｃ］＋８００［Ｎ］＋２０［Ｎｉ］＋１０［Ｃｕ］＋１０［Ｍｎ］
−６［Ｃｒ］−９［Ｓｉ］−９［Ｍｏ］−３７［Ａｌ］＋６０ ------（ａ）
ここで、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｉ］、［Ｃｕ］、［Ｍｎ］、［Ｃｒ］、［Ｓｉ］、
［Ｍｏ］、及び［Ａｌ］は、質量％で表した各元素の含有量とする。
【請求項７】
更に、質量％で、Ｍｏ：０．０５〜３．０％及びＳｎ：０．０５〜０．４％の１種又は２種を含有することを特徴とする請求項６に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項８】
更に、質量％で、Ｂ：０．０００１〜０．０１０％を含有することを特徴とする請求項６又は７に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項９】
更に、質量％で、Ｃｏ：０．０５〜３．０％を含有することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項１０】
質量％で、Ｆｅの抽出残渣量が０．１％以下であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のステンレス鋼線材の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線材の製造方法。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載のステンレス鋼線の製造方法であって、焼鈍工程において８５０〜１１００℃で２〜３００分保定し、５℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することを特徴とする耐食性、強度、及び延性に優れるステンレス鋼線の製造方法。
【公開番号】特開２０１２−２０１９２９（Ｐ２０１２−２０１９２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７９１０（Ｐ２０１１−６７９１０）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（５０３３７８４２０）新日鐵住金ステンレス株式会社 (247)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（５０３３７８４２０）新日鐵住金ステンレス株式会社 (247)
【Ｆターム（参考）】
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