CN112088226A

CN112088226A - 马氏体系不锈钢

Info

Publication number: CN112088226A
Application number: CN201980031075.7A
Authority: CN
Inventors: 阪本未来; 谷村圭宏; 草野茂之; 加藤典嗣; 加藤祐基
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-12-15
Also published as: US20210047715A1; JP2019196530A; DE112019002403T5; US11560613B2; WO2019216145A1

Abstract

马氏体系不锈钢包含0.20质量％≤C≤0.60质量％、0.10质量％≤N≤0.50质量％、14.00质量％≤Cr≤17.00质量％、1.00质量％≤Mo≤3.00质量％、0.20质量％≤V≤0.40质量％、Si≤0.30质量％、Mn≤0.80质量％、P≤0.040质量％、S≤0.040质量％、Cu≤0.25质量％、Ni≤0.20质量％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。

Description

马氏体系不锈钢

相关申请的相互参照

本申请基于2018年5月11日申请的日本申请号2018-92136号，在此引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及马氏体系不锈钢。

背景技术

以往，已知高强度且具有高耐腐蚀性的马氏体系不锈钢(例如，专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-133499号公报

专利文献2：日本特开2010-144204号公报

发明内容

但是，专利文献1、2中记载的马氏体系不锈钢例如在硫酸、硝酸等强酸存在的气氛等严酷的腐蚀环境下使用时，耐腐蚀性不充分。因此，期望具有高强度且在严酷的腐蚀环境下也具有优异的耐腐蚀性的马氏体系不锈钢。

本发明能够作为以下的方式来实现。

根据本发明的一个方式，提供马氏体系不锈钢。该马氏体系不锈钢含有0.20质量％≤C≤0.60质量％、0.10质量％≤N≤0.50质量％、14.00质量％≤Cr≤17.00质量％、1.00质量％≤Mo≤3.00质量％、0.20质量％≤V≤0.40质量％、Si≤0.30质量％、Mn≤0.80质量％、P≤0.040质量％、S≤0.040质量％、Cu≤0.25质量％、Ni≤0.20质量％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。

根据该方式的马氏体系不锈钢，具有高强度且在严酷的腐蚀环境下也具有优异的耐腐蚀性。

附图说明

关于本公开的上述目的以及其他目的、特征、优点，参照附图并通过下述详细的记述，变得更加明确。其附图是，

图1是本实施方式的马氏体系不锈钢的实施例和比较例的截面图，

图2是说明金属碳化物、金属氮化物及金属碳氮化物的长度L的测定方法的图，

图3是说明金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一个以上相连而形成的化合物组的长度LX的测定方法的图，

图4是说明表示3个化合物相邻的情况的化合物组的长度LX的测定方法的图，

图5是表示实施例和比较例的成分量等的图。

具体实施方式

A.实施方式

本实施方式的马氏体系不锈钢含有以下元素，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。在本说明书中，马氏体系不锈钢表示在常温(25℃)下含有50质量％以上的马氏体的不锈钢。以下，对本实施方式的马氏体系不锈钢所含有的元素进行说明。

(1)0.20质量％≤C≤0.60质量％

C在实现高硬度方面非常有效，马氏体系不锈钢含有0.20质量％以上的C。但是，C的含量超过0.60质量％时，助长凝固中的成分偏析。作为其结果，在硫酸、硝酸等强酸存在的气氛等严酷的腐蚀环境下使用时，耐腐蚀性降低。因此，C的含量为0.20质量％以上且0.60质量％以下。需要说明的是，从实现高硬度的观点出发，C的含量优选为0.30质量％以上。另一方面，从确保耐腐蚀性的观点出发，C的含量优选为0.50质量％以下。

(2)0.10质量％≤N≤0.50质量％

N具有极高的固溶强化能力，并且对耐腐蚀性有效，因此马氏体系不锈钢含有0.10质量％以上的N。但是，在N的含量超过0.50质量％的情况下，与C同样地助长凝固中的成分偏析。作为其结果，在硫酸、硝酸等强酸存在的气氛等严酷的腐蚀环境下使用时，耐腐蚀性降低。因此，N的含量为0.10质量％以上且0.50质量％以下。需要说明的是，从实现高硬度的观点出发，N的含量优选为0.2质量％以上。另一方面，从提高耐腐蚀性的观点出发，优选为0.40质量％以下。

(3)0.30质量％≤C+N≤0.80质量％

从提高耐腐蚀性且实现高硬度的观点出发，C与N的含量之和特别优选为0.30质量％以上，特别优选为0.80质量％以下。

(4)14.00质量％≤Cr≤17.00质量％

Cr具有使N的溶解度增加的效果，因此从提高硬度及耐腐蚀性的观点出发，马氏体系不锈钢含有14.00质量％以上的Cr。但是，Cr是铁素体相稳定化元素，因此助长δ铁素体的生成，招致强度降低、延展韧性的降低，因此将Cr的含量的上限设为17.00质量％。因此，Cr的含量为14.00质量％以上且17.00质量％以下。需要说明的是，从提高硬度及耐腐蚀性的观点出发，Cr的含量优选为15.00质量％以上。另一方面，从抑制残留奥氏体量过剩的观点出发，Cr的含量优选为16.00质量％以下。

(5)1.00质量％≤Mo≤3.00质量％，

Mo具有使N的溶解度增加的效果，因此从提高硬度及耐腐蚀性的观点出发，马氏体系不锈钢含有1.00质量％以上的Mo。但是，Mo的含量超过3.00质量％时，难以确保奥氏体相。因此，Mo的含量为1.00质量％以上且3.00质量％以下。需要说明的是，从提高硬度及耐腐蚀性的观点出发，Mo的含量优选为1.50质量％以上。另一方面，从确保奥氏体相的观点出发，Mo的含量优选为2.50质量％以下。

(6)0.20质量％≤V≤0.40质量％

V通过与C和N结合来提高硬度。因此，马氏体系不锈钢含有0.2质量％以上的V。但是，在V的含量超过0.40质量％的情况下，通过在马氏体系不锈钢中残留大量的碳化物、氮化物，耐腐蚀性降低。因此，V的含量为0.20质量％以上且0.40质量％以下。需要说明的是，从提高硬度的观点出发，V的含量优选为0.25质量％以上。另一方面，从抑制碳化物、氮化物的残留的观点出发，V的含量优选为0.35质量％以下。

(7)Si≤0.30质量％

Si具有抑制氧化物、氮化物的生成的功能。但是，若Si的含量过剩，则使韧性及延展性降低。因此，马氏体系不锈钢中的Si的含量为0.30质量％以下。

(8)Mn≤0.80质量％

Mn对于增加N的固溶量是有效的。但是，若Mn的含量过剩，则硬度降低。因此，马氏体系不锈钢中的Mn的含量为0.80质量％以下。

(9)P≤0.040质量％、S≤0.040质量％

P及S具有使韧性及延展性降低的功能。另一方面，必要以上的P以及S的减少会导致成本上升。因此，在马氏体系不锈钢中，P的含量为0.040质量％以下，S的含量为0.040质量％以下。

(10)Cu≤0.25质量％、Ni≤0.20质量％

Cu及Ni是奥氏体生成元素，但如果含量过剩，则具有使残留奥氏体量增大的功能。因此，在马氏体系不锈钢中，Cu的含量为0.25质量％以下，Ni的含量为0.20质量％以下。Cu的含量优选为0.10质量％以下，进一步优选为0.05质量％以下。

本实施方式的马氏体系不锈钢中，金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一个以上相连而形成的化合物组的长度为80μm以下。该化合物组的周边区域与其他区域相比，金属浓度变小。作为其结果，该化合物组的周边区域在例如硫酸、硝酸等强酸产生的气氛等严酷的腐蚀环境下进行耐腐蚀。因此，该化合物组的长度越短越优选，本实施方式的马氏体系不锈钢的化合物群的长度为0μm以上且80μm以下。化合物组的长度优选为70μm以下，更优选为60μm以下，进一步优选为50μm以下。在图1所示的本实施方式的马氏体系不锈钢的实施例和比较例的截面图中，被边界线封闭的区域分别表示金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一种。例如，区域H表示金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一种。并且，化合物组例如如图1所示的区域G所示那样存在。以下，对化合物组的长度的测定法进行说明。在化合物组的长度的测定中，使用马氏体系不锈钢中的1cm²的截面来进行。

如图2所示，在本说明书中，金属碳化物、金属氮化物及金属碳氮化物的长度L是指从一个端部到另一个端部的长度中的最大值。并且，如图3所示，金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一个以上相连而形成的化合物组的长度LX在切割马氏体系不锈钢而成的截面中被测定。在金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一个以上的化合物彼此相邻的情况下，根据到相邻的化合物的距离d1是否为相邻的化合物的长度中的较短一方的化合物b的长度L2以上，化合物组的长度LX的测量方法不同。另外，将相邻的化合物的长度中的较长一方的化合物a的长度设为L1。

具体而言，在到相邻的化合物的距离d1为相邻的化合物的长度中的较短一方的化合物b的长度L2以上的情况下，即在d1≥L2的情况下，化合物组的长度LX为L1。另一方面，在到相邻的化合物的距离d1小于相邻的化合物的长度中的较短一方的化合物b的长度L2的情况下，即在d1＜L2的情况下，化合物组的长度LX为L1与d1与L2之和。

另外，在3个化合物相邻的情况下也设为同样的测定方法。如图4所示，在存在与化合物b相邻的化合物c的情况下，在到相邻的化合物的距离d2为相邻的化合物的长度中的较短一方的化合物c的长度L3以上的情况下，即d2≥L3的情况下，在化合物组的长度LX中不包含d2和L3。另一方面，在到相邻的化合物的距离d2小于相邻的化合物的长度中的较短一方的化合物c的长度L3的情况下，即，在d2＜L3的情况下，在化合物组的长度LX中包含L3和d2。例如，在L1＞L2＞L3且d1小于L2且d2小于L3的情况下，化合物组的长度LX为L1、d1、L2、L3和d2之和。在4个以上的化合物相邻的情况下也同样。

图5示出实施例及比较例中的各原料的成分[质量％]、化合物组的长度[μm]、维氏硬度[Hv]和腐蚀试验结果。以下示出实施例和比较例的制造方法。

试验者首先以成为图5所示的成分量的方式将各原料混合后，依次进行熔解、精炼、铸造，得到钢锭。试验者对得到的钢锭进行ESR(Electro-Slag Remelting process，电渣重熔工艺)后，实施均质化处理。然后，试验者通过进行热轧来调整材料直径后，通过退火处理促进球状化，由此得到实施例及比较例。另外，作为组织形成的方法，不限于ESR和均质化处理，例如也可以使用对粉末进行烧结的方法、MIM(金属粉末注射成形法)。

图5中的维氏硬度按照JIS Z 2244的维氏硬度试验进行。在图5中，将维氏硬度为600Hv以上的情况设为“良”，将小于600的情况设为“不良”。在此，n数为5，将维氏硬度的平均值示于括号内。

图5中的腐蚀试验是测定在pH2的硫酸溶液中浸渍24小时后的试样的截面中的最大侵蚀深度而进行的。在此，最大侵蚀深度是从试样的表面进行侵蚀的深度中的最大值。在图5中，将最大侵蚀深度小于50μm的情况设为“良”，将50μm以上的情况设为“不良”。

如图5所示，实施例与比较例相比，可知硬度足够大，且耐腐蚀性高。

本实施方式的马氏体系不锈钢能够用于车辆的构件、飞机的构件等各种构件。马氏体系不锈钢可以用于在产生硫酸、硝酸等强酸的气氛下使用的部件，作为这样的部件，例如可以举出内燃机的部件。而且，在内燃机中，有进行EGR(排气再循环)的内燃机，在进行EGR的内燃机中，通过在内燃机中引入燃烧后的废气的一部分，从而再次进行进气。因此，在进行EGR的内燃机内，从废气中的硫、氮产生硫酸、硝酸。在这样的环境中，也优选使用本实施方式的马氏体系不锈钢。具体而言，本实施方式的马氏体系不锈钢适合用于例如燃料喷射阀、高压泵。更具体而言，本实施方式的马氏体系不锈钢例如适合用于作为燃料喷射阀的一个构件的能暴露于硫酸、硝酸的构件，即针、本体阀、芯。

B.其他实施方式

本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种结构实现。例如，与发明内容一栏中记载的各方式中的技术特征对应的本实施方式中的技术特征为了解决上述课题的一部分或全部，或者为了实现上述效果的一部分或全部，可以适当进行替换、组合。另外，如果该技术特征在本说明书中没有作为必需的技术特征进行说明，则能够适当地删除。

Claims

1.一种马氏体系不锈钢，其包含

0.20质量％≤C≤0.60质量％、

0.10质量％≤N≤0.50质量％、

14.00质量％≤Cr≤17.00质量％、

1.00质量％≤Mo≤3.00质量％、

0.20质量％≤V≤0.40质量％、

Si≤0.30质量％、

Mn≤0.80质量％、

P≤0.040质量％、

S≤0.040质量％、

Cu≤0.25质量％、

Ni≤0.20质量％，

剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，

金属碳化物、金属氮化物、金属碳氮化物中的任一个以上相连而形成的化合物组的长度为80μm以下。

2.根据权利要求1所述的马氏体系不锈钢，其中，

所述马氏体系不锈钢用于内燃机的部件。

3.根据权利要求2所述的马氏体系不锈钢，其中，

所述马氏体系不锈钢用于燃料喷射阀。

4.根据权利要求2所述的马氏体系不锈钢，其中，

所述马氏体系不锈钢用于高压泵。