析出硬化系ステンレス鋼は、SUS630とSUS631の２種類がJISで規定されています。表１に示すように、両鋼種とも固溶化熱処理後(熱処理記号：S)に析出硬化熱処理を行い、所定の強度を付与して使用されます。なお、両鋼種ともCr含有量は17%位ですが、Ni含有量はSUS630が4%位、SUS631が7%位ですから、Ni量とCr量を並べて、前者は17-4PH(precipitation hardening)、後者は17-7PHと呼ばれています。

表１　析出硬化系ステンレス鋼の熱処理と機械的性質

固溶化熱処理は1020～1060℃から急冷し、得られる金属組織はマルテンサイトですから、その後の冷間加工は困難です。固溶化熱処理後に析出硬化処理して、強じん性を付与しますが、そのときの処理温度は要求される硬さによって設定します。例えば、470～490℃で析出硬化させたときの硬さは375HBW以上の硬さが得られますが、処理温度が高くなるほど軟化しますから、マルテンサイト系ステンレス鋼の焼戻しに類似した現象を呈します。なお、この鋼種の析出硬化に寄与する合金元素は、銅(Cu)およびニオブ(Nb)です。

JISでは、この析出硬化処理温度によって熱処理記号を決めており、例えば、470～490℃で析出硬化する場合の記号はH900です。このHは硬化(Hardening)、900は華氏900度(482℃)の意味で、華氏による析出硬化処理温度を示しています。ちなみに、熱処理記号がH1075であれば、析出硬化処理温度は570～590℃になります。一例として、図１にH900処理したSUS630の顕微鏡組織を示します。

図１　SUS630の顕微鏡組織(H900)

固溶化熱処理は1000～1100℃から急冷し、得られる金属組織は準安定オーステナイトですから、200HBW程度の軟質です。したがって、一般には、固溶化熱処理後に冷間成形加工によって加工硬化させてから、析出硬化処理を実施します。ただし、析出硬化処理に際して、表1に示すように、不安定なオーステナイトから安定なマルテンサイトに変態させるための熱処理を行います。また、この場合も、析出硬化処理温度によって熱処理記号が決まっており、RH950およびTH1050の2種類があります。なお、この鋼種の析出硬化に寄与する合金元素は、アルミニウム(Al)です。また、析出硬化処理によって得られる硬さは、固溶化熱処理後の加工硬化程度が大きいものほど高い値が得られます。

ばね用ステンレス鋼帯として、2種類の析出硬化系ステンレス鋼がJISに規定されています。すなわち、表２に示すように、SUS631-CSPとSUS632J1-CSPがあり、これらを適用する製品の多くは高強度を得るために、固溶化熱処理後に冷間圧延してから析出硬化熱処理を行います。このときの冷間圧延の程度によって得られる硬さは異なり、冷間圧延後の硬さが高いものほど析出硬化熱処理後の硬さも高くなって高強度が得られます。

とくにSUS632J1-CSPは、このばね用ステンレス鋼帯としてのみ規定されているもので、析出硬化処理によって、他の鋼種よりも遥かに高い限界値が得られます。しかも、析出硬化処理前の複雑な熱処理は不要であり、冷間圧延後は直接析出硬化処理を行います。なお、この鋼種の析出硬化に寄与する合金元素は、チタン(Ti)および銅(Cu)です。

表２　ばね用析出硬化系ステンレス鋼帯の熱処理と機械的性質〔 JIS G 4313(1996)の表5、表６および参考表1より抜粋 〕

〔 O：固溶化熱処理状態　　1/2H、3/4H、H：冷間圧延状態　　CH：475℃で1時間保持後空冷 〕

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