JP2008036698A - Manufacturing method of austenitic stainless steel large forgings - Google Patents
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Abstract
【課題】巨大な鋳造組織を確実に破壊することができ、かつ、鍛造及びリヒートが繰り返されることに起因する結晶粒の粗大化を抑制することが可能なオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法を提供すること。
【解決手段】オーステナイト系ステンレス鋼からなる鋳塊を1250℃以上Tmp(℃)以下(但し、Tmp(℃)は、前記オーステナイト系ステンレス鋼の融点)の温度に加熱する第1加熱工程と、前記オーステナイト系ステンレス鋼の温度が再結晶開始温度(Trex(℃))未満に低下するまでの間に、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する第1鍛伸工程とを備えたオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法。
【選択図】なしA method for producing a large austenitic stainless steel forged product capable of reliably destroying a huge cast structure and capable of suppressing the coarsening of crystal grains caused by repeated forging and reheating. To provide.
A first heating step of heating an ingot made of austenitic stainless steel to a temperature of 1250 ° C. or higher and Tmp (° C.) or lower (where Tmp (° C. is a melting point of the austenitic stainless steel)); Until the temperature of the austenitic stainless steel drops below the recrystallization start temperature (Trex (° C.)), the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more, and the forging ratio is 2S or more. The manufacturing method of the austenitic stainless steel large forged product provided with the 1st forge process which forges the said austenitic stainless steel so that it may become.
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Description
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法に関し、さらに詳しくは、オーステナイト系ステンレス鋼からなる大型の鋼塊を鍛伸し、所定の断面積を有する棒材を製造するオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a large austenitic stainless steel forged product. More specifically, the present invention relates to an austenitic stainless steel for forging a large steel ingot made of austenitic stainless steel to produce a bar having a predetermined cross-sectional area. The present invention relates to a method for manufacturing a large forged product.
鍛造とは、型と型の間で金属材料に圧縮成形を加え、目的の形状に仕上げる加工法をいう。鍛造には、密閉型を使用する型鍛造と、開放型を使用する自由鍛造に大別される。型鍛造は、主として小型でかつ大量生産される製品に用いられている。一方、自由鍛造は、重量数kgの小型のものから100ton以上の巨大なものにも適用されている。
鍛造は、鋳造後に塑性加工が施された材料(例えば、圧延材、鍛造鋼片など)に対して行われる場合もあるが、大型品の場合は、一般に鋼塊から直接、鍛造が行われる。鋼塊は、巨大な鋳造組織が発達していることに加えて、これらの組織の間に亀裂や空隙、成分偏析などが存在している場合がある。従って、大型品の鍛造は、単に所望の形状を得るだけでなく、鋳造組織の破壊と微細化、亀裂や空隙の圧着、偏析成分の拡散など、加工性の良い微細組織に変化させることも目的として行われる。
Forging refers to a processing method in which a metal material is compression-molded between dies to finish it into a desired shape. Forging is roughly classified into die forging using a closed die and free forging using an open die. Die forging is mainly used for products that are small and mass-produced. On the other hand, the free forging is applied to a small one having a weight of several kg to a huge one having a weight of 100 tons or more.
Forging may be performed on a material (for example, a rolled material, a forged steel piece, etc.) subjected to plastic working after casting, but in the case of a large product, forging is generally performed directly from a steel ingot. In addition to the development of a large cast structure, a steel ingot may have cracks, voids, component segregation, and the like between these structures. Therefore, the forging of large-sized products is not only to obtain the desired shape, but also to change the microstructure to a good workability such as fracture and refinement of the cast structure, crimping of cracks and voids, diffusion of segregation components, etc. As done.
また、鍛造は、鍛造温度に応じて、
(1)材料を再結晶温度以上の温度に加熱して鍛造を行う熱間鍛造、
(2)室温近傍の温度で鍛造を行う冷間鍛造、
(3)熱間と冷間の中間の温度域で鍛造を行う温間鍛造、
に分類される。大型品の鍛造は、変形抵抗を小さくし、かつ微細組織を得るために、専ら熱間で行われる。
熱間鍛造を行う場合、材料の加熱温度、鍛造温度、及び加工率は、材料の組成に応じて最適な条件が選択される。一般に、加熱温度が低くなるほど、鍛造温度が低くなるほど、及び/又は加工率が高くなるほど、結晶粒を微細化することができる。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼を熱間鍛造する場合、一般に、加熱温度は1150〜1250℃、鍛造温度は、1250〜950℃が適正温度といわれている(非特許文献1参照)。
Also, forging depends on the forging temperature,
(1) Hot forging in which forging is performed by heating the material to a temperature above the recrystallization temperature,
(2) Cold forging forging at a temperature near room temperature,
(3) Warm forging in which forging is performed in a temperature range between hot and cold,
are categorized. Forging large products is performed exclusively hot to reduce deformation resistance and to obtain a fine structure.
When performing hot forging, optimum conditions are selected for the heating temperature, forging temperature, and processing rate of the material according to the composition of the material. In general, the lower the heating temperature, the lower the forging temperature, and / or the higher the processing rate, the finer the crystal grains. For example, when austenitic stainless steel is hot forged, it is generally said that the heating temperature is 1150 to 1250 ° C. and the forging temperature is 1250 to 950 ° C. (see Non-Patent Document 1).
オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性、耐酸化性、耐熱性に優れ、しかもフェライト系ステンレス鋼に比べて600℃以上の高温強度が高いので、原子力プラントなどの各種大型プラント用の大型部品に使用されている。この種の大型部品は、一般に、開放型を用いて、鋼塊を熱間鍛造することにより製造されている。また、工業的に使用される加熱炉やプレス機械の制約等から、従来、大型鍛造品を工業的に製造する場合には、鍛造温度は最高1200℃であり、複数回の鍛造及びリヒートを繰り返し、所定の製品寸法に仕上げるのが一般的である。 Austenitic stainless steel has excellent corrosion resistance, oxidation resistance, and heat resistance, and has a high temperature strength of 600 ° C or higher compared to ferritic stainless steel, so it is used for large parts for various large plants such as nuclear power plants. Yes. This type of large component is generally manufactured by hot forging a steel ingot using an open die. In addition, due to restrictions of industrially used heating furnaces and press machines, conventionally, when forging large forgings industrially, the forging temperature is a maximum of 1200 ° C, and multiple forgings and reheatings are repeated. Generally, it is finished to a predetermined product size.
一方、オーステナイト系ステンレス鋼は、熱間変形抵抗が高い。そのため、1200℃前後の鍛造温度では、鍛造1回当たりの圧下量を大きくするのが難しい。また、鍛造開始後に相対的に短時間で材料の温度が再結晶温度を下回るので、1ヒート当たりの鍛造回数も相対的に少ない。そのため、大型鍛造品を製造する場合においては、軽圧下とリヒートを繰り返す必要があった。 On the other hand, austenitic stainless steel has high hot deformation resistance. Therefore, it is difficult to increase the amount of reduction per forging at a forging temperature of around 1200 ° C. Further, since the temperature of the material falls below the recrystallization temperature in a relatively short time after the start of forging, the number of forgings per heat is relatively small. Therefore, when manufacturing a large forged product, it was necessary to repeat light reduction and reheating.
しかしながら、大型鍛造品において、1回当たりの圧下量が少なくなると、鋼塊内部まで歪を与えるのが難しくなる。また、鋼塊内部までひずみが与えられた場合であっても、軽圧下では材料内部に加えられるひずみ量が少ないので、リヒートの際に歪が除去される。そのため、大型鍛造品においては、材料内部に再結晶開始の駆動力となるひずみが十分に加えられることなく鍛造が終了し、中心部に巨大な鋳造組織が残る場合があった。また、繰り返し行われるリヒートは、鍛造により細粒化された結晶粒を粗大化させる原因となる。 However, in a large forged product, when the amount of reduction per one time decreases, it becomes difficult to give strain to the inside of the steel ingot. Even when the strain is applied to the inside of the steel ingot, the strain is removed during reheating because the amount of strain applied to the inside of the material is small under light pressure. For this reason, in a large forged product, forging may be completed without applying sufficient strain as a driving force for starting recrystallization inside the material, and a huge cast structure may remain in the center. Moreover, the reheat performed repeatedly causes the crystal grains refined by forging to become coarse.
本発明が解決しようとする課題は、巨大な鋳造組織を確実に破壊することが可能なオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる大型鍛造品を製造する場合において、鍛造及びリヒートが繰り返されることに起因する結晶粒の粗大化を抑制することが可能なオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法を提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing an austenitic stainless steel large forged product capable of reliably destroying a huge cast structure.
In addition, another problem to be solved by the present invention is that when producing a large forged product made of austenitic stainless steel, it is possible to suppress the coarsening of crystal grains caused by repeated forging and reheating. Another object of the present invention is to provide a method for producing a large austenitic stainless steel forged product.
上記課題を解決するために本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる鋳塊を1250℃以上Tmp(℃)以下(但し、Tmp(℃)は、前記オーステナイト系ステンレス鋼の融点)の温度に加熱する第1加熱工程と、前記オーステナイト系ステンレス鋼の温度が再結晶開始温度(Trex(℃))未満に低下するまでの間に、1パス当たりの最大歪(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する第1鍛伸工程とを備えていることを要旨とする。この場合、前記第1鍛伸工程における鍛錬比は、4S以上が好ましい。
また、前記オーステナイト系ステンレス鋼の温度が前記再結晶開始温度(Trex(℃))未満に低下した後、前記オーステナイト系ステンレス鋼を1050℃以上1150℃以下の温度に加熱する第2加熱工程と、1パス当たりの最大歪(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する第2鍛伸工程とをさらに備えていても良い。
In order to solve the above-mentioned problems, the method for producing an austenitic stainless steel large forged product according to the present invention comprises an ingot made of austenitic stainless steel of 1250 ° C. or higher and Tmp (° C.) or lower (provided that Tmp (° C.) Between the first heating step of heating to the temperature of the melting point of the austenitic stainless steel) and the maximum temperature per pass until the temperature of the austenitic stainless steel falls below the recrystallization start temperature (Trex (° C.)). The gist of the present invention is to include a first forging step for forging the austenitic stainless steel so that the strain (ε) is 0.2 or more and the forging ratio is 2S or more. In this case, the training ratio in the first forging step is preferably 4S or more.
A second heating step of heating the austenitic stainless steel to a temperature of 1050 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower after the temperature of the austenitic stainless steel is lowered to less than the recrystallization start temperature (Trex (° C.)); A second forging step of forging the austenitic stainless steel so that the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more and the forging ratio is 2S or more. good.
オーステナイト系ステンレス鋼からなる大型鍛造品を鍛伸により製造する場合において、加熱温度を1250℃以上Tmp(℃)以下にすると、材料の熱間変形抵抗を小さくすることができる。そのため、相対的にプレス能力の小さなプレスを用いた場合であっても、1パス当たりの最大歪(ε)を0.2以上とすることができる。また、加熱温度を上昇させることによって、1ヒート当たりのパス数を増大させることができる。さらに、最大歪(ε)を0.2以上とすることに加えて、鍛錬比が2S以上となるように鍛伸すると、巨大な鋳造組織を確実に破壊することができる。
また、相対的に高温で鍛造を行うことによって、所定の製品寸法を得るまでに行われるヒート回数を低減することができる。そのため、再加熱に起因する結晶粒の粗大化を防止することができ、鍛造能率も大幅に向上する。
さらに、鍛造工程を第1鍛伸工程と第2鍛伸工程の2段階に分け、第2鍛伸工程を行う際の加熱温度を相対的に低温にすると、粒成長が抑制され、細粒組織が得られる。
When a large forged product made of austenitic stainless steel is manufactured by forging, the hot deformation resistance of the material can be reduced by setting the heating temperature to 1250 ° C. or higher and Tmp (° C.) or lower. Therefore, even when a press having a relatively small pressing ability is used, the maximum strain (ε) per pass can be set to 0.2 or more. Moreover, the number of passes per heat can be increased by increasing the heating temperature. Furthermore, in addition to setting the maximum strain (ε) to 0.2 or more, if the forging ratio is 2S or more, a huge cast structure can be reliably destroyed.
Further, by performing forging at a relatively high temperature, it is possible to reduce the number of times of heat performed until a predetermined product size is obtained. Therefore, the coarsening of the crystal grains resulting from reheating can be prevented, and the forging efficiency is greatly improved.
Furthermore, if the forging process is divided into two stages, a first forging process and a second forging process, and the heating temperature at the time of performing the second forging process is relatively low, grain growth is suppressed and a fine grain structure is obtained. Is obtained.
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
本発明の第1の実施の形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法は、第1加熱工程と、第1鍛伸工程とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
The manufacturing method of the austenitic stainless steel large forged product which concerns on the 1st Embodiment of this invention is equipped with the 1st heating process and the 1st forge process.
第1加熱工程は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる鋳塊を1250℃以上Tmp(℃)以下(但し、Tmp(℃)は、オーステナイト系ステンレス鋼の融点)の温度に加熱する工程である。
本発明に係る方法は、あらゆるオーステナイト系ステンレス鋼に対して適用できる。本発明が適用可能なオーステナイト系ステンレス鋼としては、具体的には、SUS201、SUS202、SUS301、SUS302、SUS303、SUS303Se、SUS303Cu、SUS304、SUS304L、SUS304N1、SUS304N2、SUS304LN、SUS304J3、SUS305、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS316N、SUS316LN、SUS316Ti、SUS316J1、SUS316J1L、SUS316F、SUS317、SUS317L、SUS317LN、SUS317J1、SUS836L、SU890L、SUS321、SUS347、SUSXM7、SUSXM15J1などがある。
また、本発明に係る方法は、予め塑性加工が加えられた材料(例えば、圧延材料、鍛造鋼片など)、あるいは小型品に対しても当然に適用できるが、鋳塊を直接、鍛造することにより製造される大型品に対して適用すると、高い効果が得られる。鍛造品の大きさは、重量に換算して、7t以上が好ましい。
The first heating step is a step of heating an ingot made of austenitic stainless steel to a temperature of 1250 ° C. or higher and Tmp (° C.) or lower (where Tmp (° C. is the melting point of austenitic stainless steel)).
The method according to the present invention can be applied to any austenitic stainless steel. Specific examples of the austenitic stainless steel to which the present invention is applicable include SUS201, SUS202, SUS301, SUS302, SUS303, SUS303Se, SUS303Cu, SUS304, SUS304L, SUS304N1, SUS304N2, SUS304LN, SUS304J3, SUS305, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS316N, SUS316LN, SUS316Ti, SUS316J1, SUS316J1L, SUS316F, SUS317, SUS317L, SUS317LN, SUS317J1, SUS836L, SU890L, SUS321, SX34
In addition, the method according to the present invention can naturally be applied to materials (for example, rolled materials, forged steel pieces, etc.) that have been previously subjected to plastic working, or small products, but forging the ingot directly. When applied to a large product manufactured by the above, a high effect is obtained. The size of the forged product is preferably 7 t or more in terms of weight.
第1加熱工程において、鋳塊の加熱温度は、1250℃以上が好ましい。加熱温度が1250℃未満であると、熱間変形抵抗が増大するので、1パス当たりの最大歪み(ε)を大きくすることが困難となる。また、相対的に短時間で材料の温度が再結晶温度を下回るので、1ヒート当たりのパス数を多くすることができない。加熱温度は、さらに好ましくは、1270℃以上である。
一方、加熱温度が高くなりすぎると、材料が溶融する場合がある。また、再結晶後に結晶粒が粗大化し、微細な組織が得られない。従って、加熱温度は、Tmp(℃)以下が好ましい。加熱温度は、さらに好ましくは、1300℃以下である。なお、「融点」とは、液相が出始める温度(固相線温度)をいう。
加熱時間は、特に限定されるものではなく、材料全体が均一な温度になる時間であればよい。但し、必要以上の加熱は、組織を粗大化させる原因となる。最適な加熱時間は、鋳塊の大きさにもよるが、通常、10〜15時間程度である。
In the first heating step, the heating temperature of the ingot is preferably 1250 ° C. or higher. When the heating temperature is less than 1250 ° C., the hot deformation resistance increases, so it is difficult to increase the maximum strain (ε) per pass. Further, since the material temperature falls below the recrystallization temperature in a relatively short time, the number of passes per heat cannot be increased. The heating temperature is more preferably 1270 ° C. or higher.
On the other hand, if the heating temperature becomes too high, the material may melt. In addition, the crystal grains become coarse after recrystallization, and a fine structure cannot be obtained. Therefore, the heating temperature is preferably Tmp (° C.) or less. The heating temperature is more preferably 1300 ° C. or lower. The “melting point” refers to a temperature at which a liquid phase starts to appear (solidus temperature).
The heating time is not particularly limited as long as the entire material is at a uniform temperature. However, heating more than necessary causes the structure to become coarse. The optimum heating time is usually about 10 to 15 hours, although it depends on the size of the ingot.
第1鍛伸工程は、オーステナイト系ステンレス鋼の温度が再結晶開始温度(Trex(℃))未満に低下するでの間に、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する工程である。
「鍛伸」とは、上下の金敷の間で素材の断面積を減少させ、軸方向に長さを増加させる自由鍛造の一種であり、実体鍛造とも呼ばれている。金敷には、平型、丸型、薬研型などがある。第1鍛伸工程においては、使用する金敷の種類は、特に限定されるものではなく、作製しようとする鍛造品の断面形状に応じて、これらの金敷を使い分ける。
In the first forging process, the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more while the temperature of the austenitic stainless steel is lowered below the recrystallization start temperature (Trex (° C.)). And it is the process of forging and stretching austenitic stainless steel so that a forge ratio may be 2S or more.
“Forging” is a type of free forging that reduces the cross-sectional area of the material between the upper and lower anvils and increases the length in the axial direction, and is also called solid forging. Anvils include flat, round, and Yakken types. In the first forging process, the kind of anvil used is not particularly limited, and these anvils are used according to the cross-sectional shape of the forged product to be produced.
例えば、角柱状の鋳塊から円形断面の鍛造品を製造する場合、一般に、以下のような方法が用いられる。
まず、加熱された鋳塊を長手方向にステップ送りしながら、平型を用いて軸に対して垂直な一方向(0°方向)から圧縮する(1パス目)。長手方向に沿って1パス目の鍛伸が終了した後、鍛造品を軸の回りに90°回転させ、同様に鍛造品を長手方向にステップ送りしながら、平型を用いて1パス目の方向とは90°異なる方向(90°方向)から圧縮する(2パス目)。以下、0°方向からの鍛伸及び90°方向からの鍛伸を必要に応じて複数パス繰り返し、ほぼ正方形の断面形状を維持しながら断面積を減少させる。
For example, when manufacturing a forged product with a circular cross section from a prismatic ingot, the following method is generally used.
First, the heated ingot is compressed from one direction (0 ° direction) perpendicular to the axis using a flat die while stepping in the longitudinal direction (first pass). After completion of the first pass forging along the longitudinal direction, the forged product is rotated by 90 ° around the axis, and the forged product is stepped in the longitudinal direction in the same manner while using the flat die for the first pass. Compression is performed from a direction (90 ° direction) different from the direction by 90 ° (second pass). Thereafter, forging from the 0 ° direction and forging from the 90 ° direction are repeated a plurality of passes as necessary, the cross-sectional area is reduced while maintaining a substantially square cross-sectional shape.
次に、圧縮方向を1パス目の圧縮方向とは45°異なる方向(45°方向)及び135°異なる方向(135°方向)に切り替え、45°方向からの鍛伸及び135°方向からの鍛伸を行う(面角入れ替え)。面角入れ替えを行うと、鍛造品内部に均一に歪みを導入することができる。以下、45°方向からの鍛伸及び135°方向からの鍛伸を、それぞれ、必要に応じて複数パス繰り返し、ほぼ正方形の断面形状を維持しながら断面積をさらに減少させる。
断面形状が製品寸法に近づいたところで、鍛造品を長手方向にステップ送りしながら、平型を用いて鍛造品の断面を八角断面とする。この場合、0°方向、90°方向、45°方向、及び135°方向からの鍛伸を、それぞれ、必要に応じて複数パス繰り返し、ほぼ八角形の断面形状を維持しながら断面積をさらに減少させる。最後に、鍛造品を軸の回りに回転させながら、丸型を用いて圧縮を行い、鍛造品を円形断面に仕上げる。
なお、以下の説明においては、鋳造組織の破壊及び鋳塊の断面減少を主目的として行われる鍛伸を「粗鍛伸」といい、製品形状に仕上げることを主目的として行われる鍛伸(上述の例では、正方形断面の鋳塊を八角断面から最終製品形状に仕上げるまで)を「仕上げ鍛伸」という。
Next, the compression direction is switched to a direction different from the compression direction of the first pass by 45 ° (45 ° direction) and a direction different from 135 ° (135 ° direction), forging from 45 ° direction and forging from the 135 ° direction. Stretch (replace face angle). When the face angle is exchanged, strain can be uniformly introduced into the forged product. Thereafter, forging from the 45 ° direction and forging from the 135 ° direction are each repeated a plurality of passes as necessary, and the cross-sectional area is further reduced while maintaining a substantially square cross-sectional shape.
When the cross-sectional shape approaches the product size, the forged product is stepped in the longitudinal direction, and the cross-section of the forged product is made into an octagonal cross section using a flat die. In this case, forging from 0 ° direction, 90 ° direction, 45 ° direction, and 135 ° direction is repeated multiple times as necessary, and the cross-sectional area is further reduced while maintaining an almost octagonal cross-sectional shape. Let Finally, while rotating the forged product around its axis, compression is performed using a round die to finish the forged product into a circular cross section.
In the following description, forging that is performed mainly for the purpose of breaking the cast structure and reducing the cross section of the ingot is referred to as “rough forging”. In the example of, “finishing forging” is a process in which an ingot having a square cross section is finished from an octagonal cross section to a final product shape.
本発明において、「ひずみ(ε)」とは、真ひずみ(=ln(h/h0)、h=変形後の高さ、h0=変形前の高さ)をいう。また、「1パス当たりの最大ひずみ(ε)」とは、1回の圧縮で材料内部に導入されるひずみ量であって、材料内に導入された最大の値をいう。一般に、材料を圧縮変形させる場合、摩擦によって端面が拘束されるために、
(1)上下の端面には、変形が拘束された不変形帯、
(2)対角方向(圧縮方向に対してほぼ45°傾いた方向)には、せん断変形を大きく受ける主変形帯、
(3)主変形帯の周囲には、圧縮方向にわたってほぼ一様な圧縮を受ける均一変形帯、
が形成される。その結果、ひずみは、材料内で不均一となり、主変形帯のほぼ中心において最大となる。
In the present invention, “strain (ε)” means true strain (= ln (h / h 0 ), h = height after deformation, h 0 = height before deformation). The “maximum strain per pass (ε)” is the amount of strain introduced into the material by one compression and refers to the maximum value introduced into the material. Generally, when compressively deforming a material, the end surface is restrained by friction,
(1) On the upper and lower end faces, an indeformable band in which deformation is constrained,
(2) In the diagonal direction (direction inclined by approximately 45 ° with respect to the compression direction), a main deformation band that undergoes large shear deformation,
(3) Around the main deformation band, a uniform deformation band that receives substantially uniform compression in the compression direction,
Is formed. As a result, the strain is non-uniform within the material and is greatest at about the center of the main deformation zone.
大型品を鍛造する場合において、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が大きくなるほど、巨大な鋳造組織の破壊が容易化する。巨大な鋳造組織を確実に破壊するためには、1パス当たりの最大ひずみ(ε)は、0.2以上が好ましい。1パス当たりの最大ひずみ(ε)は、さらに好ましくは、0.35以上、さらに好ましくは、0.5以上である。
このような最大ひずみ(ε)を得るために必要な圧下量は、鋳塊の大きさによって異なる。一般に、鋳塊が大きくなるほど、大きな圧下量を必要とする。また、圧下量が大きくなるほど、最大ひずみ(ε)は大きくなる。例えば、900mm角〜1300mm角程度の鋳塊を鍛造する場合、圧下量を100mm以上とすると、最大ひずみ(ε)を0.2以上にすることができる。
第1鍛伸工程では、通常、複数パスの鍛伸が行われる。また、後述するように、加熱及び鍛伸を複数回繰り返す場合もある。この場合、最低1回のパスにおいて、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が上述の条件を満たしていればよい。上述の条件を満たすパス数は、多いほど良い。また、鍛造品の断面形状が最終製品形状に近づき、上述の条件を確保することが物理的に困難である場合を除き、すべてのパスにおいて上述の条件を満たしているのが好ましい。
In the case of forging a large product, the larger the maximum strain (ε) per pass, the easier the fracture of the huge cast structure. In order to reliably destroy a huge cast structure, the maximum strain (ε) per pass is preferably 0.2 or more. The maximum strain (ε) per pass is more preferably 0.35 or more, and still more preferably 0.5 or more.
The amount of reduction necessary to obtain such maximum strain (ε) varies depending on the size of the ingot. In general, the larger the ingot, the greater the amount of reduction required. Further, the maximum strain (ε) increases as the amount of reduction increases. For example, when forging an ingot of about 900 mm square to 1300 mm square, the maximum strain (ε) can be set to 0.2 or more when the reduction amount is 100 mm or more.
In the first forging process, usually, a plurality of passes are forged. Moreover, as will be described later, heating and forging may be repeated a plurality of times. In this case, it is only necessary that the maximum strain (ε) per pass satisfies the above-described conditions in at least one pass. The more paths that satisfy the above conditions, the better. Moreover, it is preferable that the above conditions are satisfied in all passes except when the cross-sectional shape of the forged product approaches the final product shape and it is physically difficult to ensure the above conditions.
第1鍛伸工程における「鍛錬比」とは、第1鍛伸工程(第1加熱工程及び第1鍛伸工程が複数回繰り返される場合には、複数回の第1鍛伸工程)において材料に加えられる変形の総量であって、第1鍛伸工程におけるすべての鍛伸が終了した後の断面積(a)に対する第1鍛伸工程前の断面積(A)の比(A/a)をいう。
大型品を鍛造する場合において、第1鍛伸工程における鍛錬比が大きくなるほど、巨大な鋳造組織の破壊が容易化する。巨大な鋳造組織を確実に破壊するためには、第1鍛伸工程における鍛錬比は、2.0S以上が好ましい。鍛錬比は、さらに好ましくは、3S以上、さらに好ましくは、4S以上である。
なお、鋳塊の断面形状及び最終製品寸法によっては、最大ひずみ(ε)及び/又は鍛錬比が上述の条件を満たさない場合がある。このような場合には、鍛伸を行う前に据え込み鍛造を行い、鋳塊の断面積を増大させるのが好ましい。
The “forging ratio” in the first forge process is the material in the first forge process (when the first heating process and the first forge process are repeated a plurality of times, a plurality of first forge processes). The total amount of deformation to be applied, which is the ratio (A / a) of the cross-sectional area (A) before the first forge process to the cross-sectional area (a) after all the forge processes in the first forge process. Say.
In the case of forging a large product, the larger the forging ratio in the first forge process, the easier the destruction of the huge cast structure. In order to reliably destroy a huge cast structure, the forging ratio in the first forging process is preferably 2.0S or more. The training ratio is more preferably 3S or more, and further preferably 4S or more.
Depending on the cross-sectional shape of the ingot and the final product dimensions, the maximum strain (ε) and / or the forging ratio may not satisfy the above conditions. In such a case, it is preferable to perform upset forging before forging to increase the cross-sectional area of the ingot.
「再結晶開始温度(Trex(℃))」とは、材料の変形中又は変形後に材料が高温にある間に、再結晶や回復による軟化が起こる最低温度をいう。鍛伸は、材料の加熱温度から再結晶開始温度(Trex(℃))までの温度区間で行う。材料の温度が再結晶開始温度未満になると、再結晶が生じないために、熱間変形抵抗が増大する。従って、1回の加熱で目的とする寸法まで鍛伸できないときは、加熱及び鍛伸を必要な回数だけ繰り返す。但し、必要以上に加熱を繰り返すと、粒成長が進行し、結晶粒が粗大化する。従って、1加熱当たりの加工量をできるだけ大きくし、最小の加熱回数で鍛伸するのが好ましい。
なお、加熱及び鍛伸が複数回繰り返される場合、各第1加熱工程及び各第1鍛伸工程は、それぞれ、同一条件下で加熱又は鍛伸を行っても良く、あるいは、繰り返しごとに条件が異なっていても良い。
“Recrystallization start temperature (Trex (° C.)” refers to the lowest temperature at which softening due to recrystallization or recovery occurs while the material is at a high temperature during or after deformation of the material. Forging is performed in a temperature interval from the heating temperature of the material to the recrystallization start temperature (Trex (° C.)). When the temperature of the material is lower than the recrystallization start temperature, since recrystallization does not occur, hot deformation resistance increases. Accordingly, when the forging to the target dimension cannot be performed by one heating, the heating and forging are repeated as many times as necessary. However, if heating is repeated more than necessary, grain growth proceeds and crystal grains become coarse. Therefore, it is preferable that the amount of processing per one heating be as large as possible and forge-stretching with the minimum number of heating times.
In addition, when heating and forging are repeated a plurality of times, each of the first heating step and each of the first forging steps may be performed under the same conditions, or the conditions may be determined for each repetition. It may be different.
再結晶開始温度(Trex(℃))は、材料中に加えられる最大ひずみ(ε)に依存する。一般に、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が大きくなるほど、及び/又は、鍛造前の初期結晶粒径が小さくなるほど、再結晶開始温度(Trex(℃))は低下する。 The recrystallization start temperature (Trex (° C.)) depends on the maximum strain (ε) applied in the material. Generally, the recrystallization start temperature (Trex (° C.)) decreases as the maximum strain (ε) per pass increases and / or the initial crystal grain size before forging decreases.
次に、本発明の第2の実施の形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法について説明する。本実施の形態に係る製造方法は、第1加熱工程と、第1鍛伸工程と、第2加熱工程と、第2鍛伸工程とを備えている。これらの内、第1加熱工程及び第1鍛伸工程については、第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。 Next, the manufacturing method of the austenitic stainless steel large forged product which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The manufacturing method according to the present embodiment includes a first heating step, a first forging step, a second heating step, and a second forging step. Of these, since for the first heating step及beauty first forging step is the same as in the first embodiment, description thereof will be omitted.
第2加熱工程は、オーステナイト系ステンレス鋼の温度が再結晶開始温度(Trex(℃))未満に低下した後、オーステナイト系ステンレス鋼を1050℃以上1150℃以下の温度に加熱する工程である。
第2加熱工程及び後述する第2鍛伸工程は、主として材料内の結晶粒を微細化させるために行われる。従って、巨大な鋳造組織の破壊のみを目的として鍛伸が行われる場合には、これらの工程を省略することができる。
第2加熱工程における加熱温度は、第2鍛伸工程における鍛伸条件下において、加工領域が再結晶する温度以上であればよい。加熱温度は、具体的には、1050℃以上が好ましい。
一方、加熱温度が高すぎると、加熱時に粒成長が進行し、鍛造前初期粒径が粗くなる。また、再結晶により生じた微細な結晶粒が、鍛造後に材料が高温にある間に粒成長を起こす。従って、加熱温度は、1150℃以下が好ましく、さらに好ましくは、1100℃以下である。
The second heating step is a step of heating the austenitic stainless steel to a temperature of 1050 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower after the temperature of the austenitic stainless steel is lowered below the recrystallization start temperature (Trex (° C.)).
A 2nd heating process and the 2nd forge process mentioned later are mainly performed in order to refine | miniaturize the crystal grain in material. Therefore, when forging is performed only for the purpose of destroying a huge cast structure, these steps can be omitted.
The heating temperature in the second heating step may be equal to or higher than the temperature at which the work region is recrystallized under the forging conditions in the second forging step. Specifically, the heating temperature is preferably 1050 ° C. or higher.
On the other hand, if the heating temperature is too high, grain growth proceeds during heating, and the initial grain size before forging becomes coarse. In addition, fine crystal grains generated by recrystallization cause grain growth while the material is at a high temperature after forging. Accordingly, the heating temperature is preferably 1150 ° C. or lower, more preferably 1100 ° C. or lower.
第2鍛伸工程は、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する工程である。
第2鍛伸工程において、細粒組織を得るためには、加工量を多くし、材料全域にひずみを与えて再結晶を促進させることが重要である。そのためには、1パス当たりの最大ひずみ(ε)は、0.2以上が好ましい。最大ひずみ(ε)は、さらに好ましくは、0.35以上、さらに好ましくは、0.5以上である。
また、第2鍛伸工程における鍛錬比は、2.0S以上が好ましい。鍛錬比は、さらに好ましくは、3.0S以上、さらに好ましくは、4.0S以上である。
なお、第2鍛伸工程における「鍛錬比」とは、第2鍛伸工程(第2加熱工程及び第2鍛伸工程が複数回繰り返される場合には、複数回の第2鍛伸工程)において材料に加えられる変形の総量であって、第2鍛伸工程におけるすべての鍛伸が終了した後の断面積(b)に対する第2鍛伸工程前の断面積(B)の比(B/b)をいう。
The second forging step is a step for forging the austenitic stainless steel so that the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more and the forging ratio is 2S or more.
In the second forging process, in order to obtain a fine-grained structure, it is important to increase the amount of processing and impart strain to the entire material to promote recrystallization. For this purpose, the maximum strain (ε) per pass is preferably 0.2 or more. The maximum strain (ε) is more preferably 0.35 or more, and further preferably 0.5 or more.
The training ratio in the second forging process is preferably 2.0S or more. The training ratio is more preferably 3.0S or more, and still more preferably 4.0S or more.
In addition, the “forging ratio” in the second forging process is the second forging process (when the second heating process and the second forging process are repeated a plurality of times, a plurality of second forging processes). The total amount of deformation applied to the material, the ratio (B / b) of the cross-sectional area (B) before the second forge process to the cross-sectional area (b) after all the forge processes in the second forge process are completed. ).
なお、第2鍛伸工程においても、通常、複数パスの鍛伸が行われるが、最低1回のパスにおいて、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が上述の条件を満たしていればよい。上述の条件を満たすパス数は、多いほど良い。また、鍛造品の断面形状が最終製品形状に近づき、上述の条件を確保することが物理的に困難である場合を除き、すべてのパスにおいて上述の条件を満たしているのが好ましい。
また、第1加熱工程及び第1鍛伸工程から第2加熱工程及び第2鍛伸工程への移行は、特に限定されるものではなく、最終製品形状や鍛伸の進行の程度に応じて最適な時期に行う。また、第2加熱工程及び第2鍛伸工程は、複数回繰り返してもよい。但し、整細粒組織を得るためには、1回の加熱で最終製品形状まで鍛伸することができ、1回の加熱で上述の鍛錬比が得られ、かつ、最低1回のパスにおいて、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が上述の条件を満たすように、第1鍛伸工程から第2鍛伸工程に移行するのが好ましい。具体的には、粗鍛伸を第1鍛伸工程で行い、仕上げ鍛伸を第2鍛伸工程で行うのが好ましい。
In the second forging process, forging of a plurality of passes is usually performed, it is only necessary that the maximum strain (ε) per pass satisfies the above-described conditions in at least one pass. The more paths that satisfy the above conditions, the better. Moreover, it is preferable that the above conditions are satisfied in all passes except when the cross-sectional shape of the forged product approaches the final product shape and it is physically difficult to ensure the above conditions.
In addition, the transition from the first heating process and the first forging process to the second heating process and the second forging process is not particularly limited, and is optimal according to the final product shape and the degree of forging progress. At a certain time. Moreover, you may repeat a 2nd heating process and a 2nd forge process in multiple times. However, in order to obtain a fine grained structure, it can be forged to the final product shape by one heating, the above-mentioned training ratio can be obtained by one heating, and in at least one pass, It is preferable to shift from the first forging process to the second forging process so that the maximum strain (ε) per pass satisfies the above-described conditions. Specifically, it is preferable to perform rough forging in the first forging process and finish forging in the second forging process.
次に、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法の作用について説明する。
自由鍛造は、開放型を用いて材料に塑性変形を加える鍛造方法であるが、端面が摩擦により拘束されるために、ひずみは、主として対角方向に発生する。この場合、圧下量が多くなるほど、材料内に発生するひずみは大きくなる。
図1に、700mm角の角材を圧縮変形したときのひずみの数値解析結果を示す。圧下量が50mmである場合、図1(a)に示すように、材料内発生する最大ひずみは、0.19である。一方、圧下量が100mmである場合、図1(b)に示すように、材料内に発生する最大ひずみは、0.5に達する。
Next, the effect | action of the manufacturing method of the austenitic stainless steel large forged product which concerns on this invention is demonstrated.
Free forging is a forging method in which an open die is used to plastically deform a material. However, because the end face is constrained by friction, strain occurs mainly in a diagonal direction. In this case, the greater the amount of reduction, the greater the strain generated in the material.
FIG. 1 shows a numerical analysis result of strain when a square member of 700 mm square is compressed and deformed. When the amount of reduction is 50 mm, as shown in FIG. 1A, the maximum strain generated in the material is 0.19. On the other hand, when the amount of reduction is 100 mm, the maximum strain generated in the material reaches 0.5 as shown in FIG.
オーステナイト系ステンレス鋼からなる大型鍛造品を鍛伸により製造する場合において、加熱温度が相対的に低いと、熱間変形抵抗が大きくなるので、1パス当たりの最大ひずみを大きくすることができない。また、相対的に短時間で材料の温度が再結晶開始温度を下回り、1ヒート当たりのパス数も少なくなるので、リヒート回数を増やす必要がある。リヒート回数の増加は、再結晶の駆動力となる累積ひずみを減少させる。そのため、低温・軽圧下の条件下では、中心部に再結晶に必要なひずみを導入することができず、中心部では再結晶が進行しにくい。その結果、中心部に初期組織(すなわち、巨大な鋳造組織)がそのまま残る。 When manufacturing a large forged product made of austenitic stainless steel by forging, if the heating temperature is relatively low, the hot deformation resistance increases, so the maximum strain per pass cannot be increased. In addition, since the temperature of the material falls below the recrystallization start temperature in a relatively short time and the number of passes per heat decreases, it is necessary to increase the number of reheats. Increasing the number of reheats reduces the cumulative strain that is the driving force for recrystallization. For this reason, under the conditions of low temperature and light pressure, strain necessary for recrystallization cannot be introduced into the central portion, and recrystallization hardly proceeds in the central portion. As a result, the initial structure (that is, a huge cast structure) remains in the center.
これに対し、加熱温度を1250℃以上にすると、材料の熱間変形抵抗を小さくすることができる。また、加熱温度を上昇させることによって、1ヒート当たりのパス数を増大させることができる。そのため、相対的にプレス能力の小さなプレスを用いた場合であっても、1パス当たりの最大ひずみ(ε)を0.2以上とすることができる。また、最大ひずみ(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、高温・強圧下の条件下で鍛造を行うと、大型鍛造品を製造する場合であっても、巨大な鋳造組織を確実に破壊することができる。
また、相対的に高温で鍛造を行うことによって、所定の製品寸法を得るまでに行われるヒート回数を低減することができる。そのため、再加熱に起因する結晶粒の粗大化を防止することができ、鍛造能率も大幅に向上する。
On the other hand, when the heating temperature is 1250 ° C. or higher, the hot deformation resistance of the material can be reduced. Moreover, the number of passes per heat can be increased by increasing the heating temperature. Therefore, even when a press having a relatively small pressing ability is used, the maximum strain (ε) per pass can be set to 0.2 or more. Further, when forging is performed under conditions of high temperature and high pressure so that the maximum strain (ε) is 0.2 or more and the forging ratio is 2S or more, a large forged product is produced. However, a huge cast structure can be destroyed reliably.
Further, by performing forging at a relatively high temperature, it is possible to reduce the number of times of heat performed until a predetermined product size is obtained. Therefore, the coarsening of the crystal grains resulting from reheating can be prevented, and the forging efficiency is greatly improved.
図2に、鍛造による再結晶及び粒成長の過程の概念図を示す。図2(a)に示すように、結晶粒が発達した初期状態にある材料を再結晶可能な温度に加熱し、再結晶に必要な臨界ひずみ以上のひずみを材料に与えると、図2(b)に示すように、主として旧粒界から再結晶の核が生成する。生成した核は、図2(c)に示すように、除々に成長し、やがて全体が微細な再結晶粒となる。この状態からさらに高温で保持を続けると、図2(d)に示すように、再結晶で得られた整細粒の粒成長が進行する。この場合、再結晶粒の大きさは、初期状態の結晶粒の粒径に依存し、初期粒径が小さくなるほど、再結晶粒の粒径は小さくなる。また、初期粒径が小さくなるほど、短時間で再結晶が完了する。繰り返し行われる鍛伸工程では、この繰り返しで細粒化が進む。 FIG. 2 shows a conceptual diagram of the process of recrystallization and grain growth by forging. As shown in FIG. 2 (a), when the material in the initial state where the crystal grains are developed is heated to a temperature at which recrystallization can be performed, and the strain more than the critical strain necessary for recrystallization is applied to the material, FIG. ), Recrystallization nuclei are generated mainly from the old grain boundaries. The generated nuclei gradually grow as shown in FIG. 2C, and eventually become fine recrystallized grains. When the holding is continued at a higher temperature from this state, as shown in FIG. 2 (d), the grain growth of the fine grain obtained by recrystallization proceeds. In this case, the size of the recrystallized grain depends on the grain size of the crystal grain in the initial state. The smaller the initial grain size, the smaller the grain size of the recrystallized grain. Further, the recrystallization is completed in a shorter time as the initial particle size becomes smaller. In the forging and stretching process that is repeatedly performed, the refining progresses by this repetition.
上述したように、高温・高圧下での鍛造は、巨大な鋳造組織を破壊するには有効である。しかしながら、加熱温度が高くなるほど、鍛伸前の初期粒径が大きくなり、かつ、鍛伸後に得られる微細な再結晶粒の粒成長が進行するので、組織が粗大化する。
これに対し、鍛伸工程を高温・高圧下で鍛伸を行う第1鍛伸工程と、低温・高圧下で鍛伸を行うと第2鍛伸工程の2段階に分けると、初期粒径が小さくなり、かつ、鍛伸により生成した再結晶粒の粒成長も抑制される。そのため、従来の方法に比べて、微細な組織を有する大型鍛造品を得ることができる。
As described above, forging under high temperature and high pressure is effective for destroying a huge cast structure. However, the higher the heating temperature, the larger the initial grain size before forging and the finer recrystallized grains obtained after forging progress, and the structure becomes coarser.
On the other hand, when the forging process is divided into two stages, the first forging process for forging under high temperature and high pressure, and the second forging process for forging under low temperature and high pressure, the initial particle size is The grain size of the recrystallized grains generated by forging is also suppressed. Therefore, compared with the conventional method, a large forged product having a fine structure can be obtained.
(実施例1)
以下の条件下でオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304N2)からなる鋼塊(1250mm角)の鍛伸を行い、丸棒(直径550mm)を作製した。
加熱条件: 1270℃×2ヒート(図3(a)参照)
圧下量: 100mm(最大ひずみ(ε)=0.5)
鍛錬比: 2.4S(粗鍛伸)、2.4S(仕上げ鍛伸)
得られた丸棒の断面を観察したところ、巨大な鋳造組織は、ほぼ完全に破壊されていた。
(Example 1)
A steel bar (1250 mm square) made of austenitic stainless steel (SUS304N2) was forged under the following conditions to produce a round bar (diameter 550 mm).
Heating conditions: 1270 ° C x 2 heat (see Fig. 3 (a))
Reduction amount: 100 mm (maximum strain (ε) = 0.5)
Forging ratio: 2.4S (rough forge), 2.4S (finish forge)
When the cross section of the obtained round bar was observed, the huge cast structure was almost completely destroyed.
(比較例1)
以下の条件下でオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304N2)からなる鋳塊(1250mm角)の鍛伸を行い、丸棒(直径550mm)を作製した。
加熱条件: 1220℃×2ヒート、1180℃×2ヒート、1100℃×2ヒートの合計6ヒート(図3(b)参照)
圧下量: 30〜50mm(最大ひずみ(ε)=0.1〜0.19)
鍛錬比: 4.4S(粗鍛伸)、1.6S(仕上げ鍛伸)
得られた丸棒の断面を観察したところ、丸棒の中心に巨大な鋳造組織が十文字型に残存しているのが確認された。
(Comparative Example 1)
An ingot (1250 mm square) made of austenitic stainless steel (SUS304N2) was forged under the following conditions to produce a round bar (diameter 550 mm).
Heating conditions: 1220 ° C. × 2 heats, 1180 ° C. × 2 heats, 1100 ° C. × 2 heats, total 6 heats (see FIG. 3B)
Reduction amount: 30 to 50 mm (maximum strain (ε) = 0.1 to 0.19)
Training ratio: 4.4S (coarse forge), 1.6S (finish forge)
When the cross section of the obtained round bar was observed, it was confirmed that a huge cast structure remained in the cross shape at the center of the round bar.
(実施例2)
オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304N2)からなる鋳塊から、φ15×22.5(均一圧縮試験片:上下面にわずかな凹みを設けた円柱状試験片)を切り出した。試験片を1200℃で1分保持した後、種々の鍛造温度(900〜1200℃)に加熱し、圧下率55%(最大ひずみ(ε)=0.8相当)で鍛造を行った。鍛造後、さらに鍛造温度で0.1〜1800秒保持し、急冷した。
得られた試料の組織観察を行い、再結晶分率Xrex及び再結晶粒径dγrexを測定した。なお、「再結晶分率Xrex」とは、試料面積(S0)に対する再結晶が生じている領域の面積(S)の比(S/S0)をいう。また、「再結晶粒径dγrex」とは、組織写真上で再結晶粒か否か(大きさで区別できる)を判断し、該当した再結晶粒径の平均値をいう。
(Example 2)
From an ingot made of austenitic stainless steel (SUS304N2), φ15 × 22.5 (uniform compression test piece: a columnar test piece provided with slight depressions on the upper and lower surfaces) was cut out. After holding the test piece at 1200 ° C. for 1 minute, it was heated to various forging temperatures (900 to 1200 ° C.) and forged at a reduction ratio of 55% (corresponding to maximum strain (ε) = 0.8). After forging, it was further held at the forging temperature for 0.1 to 1800 seconds and quenched.
The structure of the obtained sample was observed, and the recrystallization fraction Xrex and the recrystallized grain size dγrex were measured. The “recrystallization fraction Xrex” refers to the ratio (S / S 0 ) of the area (S) of the region where recrystallization occurs to the sample area (S 0 ). Further, “recrystallized grain size dγrex” refers to the average value of the corresponding recrystallized grain sizes by judging whether or not they are recrystallized grains on the structure photograph (can be distinguished by size).
図4に、保持時間tと再結晶分率Xrexとの関係を示す。また、図5に、保持時間tと再結晶粒径dγrexとの関係を示す。図4及び図5より、
(1)鍛造温度が高くなるほど、短時間で再結晶が完了する、
(2)鍛造温度が高くなるほど、再結晶粒の粒成長が進行し易くなる、
(3)結晶粒の微細化を主目的として鍛造を行う場合(すなわち、仕上げ鍛造の場合)には、鍛造温度は、1050〜1150℃が好ましい、
ことがわかる。
FIG. 4 shows the relationship between the holding time t and the recrystallization fraction Xrex. FIG. 5 shows the relationship between the holding time t and the recrystallized grain size dγrex. From FIG. 4 and FIG.
(1) As the forging temperature increases, recrystallization is completed in a short time.
(2) The higher the forging temperature, the easier the growth of recrystallized grains proceeds.
(3) When forging is performed mainly for the purpose of refining crystal grains (that is, in the case of finish forging), the forging temperature is preferably 1050 to 1150 ° C.
I understand that.
(実施例3)
オーステナイト系ステンレス鋼(SUS304N2)からなる鋳塊から、φ15×22.5(均一圧縮試験片)を切り出した。試験片を1270℃又は1150℃で1分間保持した。鍛造前の初期粒径は、120μm(1270℃保持)又は35μm(1150℃)であった。次に、試験片を種々の鍛造温度(900〜1200℃)に加熱し、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が0.22〜0.52となるように鍛造を行った。鍛造後、直ちに水冷した。
図6及び図7に、それぞれ、初期粒径120μm(1270℃保持)及び35μm(1150℃保持)である試験片を各種の温度で鍛造した時の1パス当たりの最大ひずみ(ε)と再結晶分率との関係を示す。図6及び図7より、
(1)初期粒径が小さくなるほど、低温・低ひずみで再結晶が進行する、
(2)1パス当たりの最大ひずみ(ε)が大きくなるほど、低温で再結晶が進行する、
(3)鍛造温度が高くなるほど、低ひずみで再結晶が進行する、
(4)結晶粒の微細化を主目的として鍛造を行う場合(すなわち、仕上げ鍛造の場合)には、1パス当たりの最大ひずみ(ε)は0.2以上、鍛造温度は1050〜1150℃が好ましい、
ことがわかる。
(Example 3)
Φ15 × 22.5 (uniform compression test piece) was cut out from an ingot made of austenitic stainless steel (SUS304N2). The specimen was held at 1270 ° C. or 1150 ° C. for 1 minute. The initial particle size before forging was 120 μm (held at 1270 ° C.) or 35 μm (1150 ° C.). Next, the test piece was heated to various forging temperatures (900 to 1200 ° C.) and forged so that the maximum strain (ε) per pass was 0.22 to 0.52. Immediately after forging, it was water cooled.
6 and 7 show the maximum strain (ε) per pass and recrystallization when test pieces having initial grain sizes of 120 μm (held at 1270 ° C.) and 35 μm (held at 1150 ° C.) are forged at various temperatures, respectively. The relationship with the fraction is shown. From FIG. 6 and FIG.
(1) The smaller the initial grain size, the more recrystallization proceeds at low temperature and low strain.
(2) As the maximum strain (ε) per pass increases, recrystallization proceeds at a lower temperature.
(3) As the forging temperature increases, recrystallization proceeds with low strain.
(4) When forging is performed mainly for the purpose of refining crystal grains (that is, in the case of finish forging), the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more, and the forging temperature is 1050 to 1150 ° C. preferable,
I understand that.
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法は、原子力プラントなどの各種大型プラント用の大型鍛造品の製造方法として使用することができる。 The method for producing an austenitic stainless steel large forged product according to the present invention can be used as a method for producing large forged products for various large plants such as nuclear power plants.
Claims (5)
前記オーステナイト系ステンレス鋼の温度が再結晶開始温度(Trex(℃))未満に低下するまでの間に、1パス当たりの最大ひずみ(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する第1鍛伸工程とを備えたオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法。 A first heating step of heating an ingot made of austenitic stainless steel to a temperature of 1250 ° C. or higher and Tmp (° C.) or lower (where Tmp (° C. is the melting point of the austenitic stainless steel));
Until the temperature of the austenitic stainless steel falls below the recrystallization start temperature (Trex (° C.)), the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more and the forging ratio is 2S. As mentioned above, the manufacturing method of the austenitic stainless steel large forging product provided with the 1st forge process which forges the said austenitic stainless steel.
1パス当たりの最大ひずみ(ε)が0.2以上であり、かつ、鍛錬比が2S以上となるように、前記オーステナイト系ステンレス鋼を鍛伸する第2鍛伸工程と
をさらに備えた請求項1から3までのいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼大型鍛造品の製造方法。 A second heating step of heating the austenitic stainless steel to a temperature of 1050 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower after the temperature of the austenitic stainless steel is lowered below the recrystallization start temperature (Trex (° C.));
A second forging step of forging the austenitic stainless steel so that the maximum strain (ε) per pass is 0.2 or more and the forging ratio is 2S or more. The manufacturing method of the austenitic stainless steel large forging in any one of 1-3.
The method for producing a large austenitic stainless steel forged product according to any one of claims 1 to 4, wherein the austenitic stainless steel has a weight of 7 t or more.
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