JP2001294987A - 工具鋼 - Google Patents
工具鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 JISで規格されているマルテンサイト系ス
テンレス鋼の中で最も高い硬度をもつ、SUS440C
の焼入れ焼もどし処理硬さ58HRC以上を満たす硬さ
と、SUS420J2の耐食性を超える耐食性を有し、
通常の水質などでの使用環境では錆を生ずることのない
程度の耐食性を持った高硬度工具鋼を提供する。 【解決手段】重量%で、C:0.35〜0.65%、S
i:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:12.
0〜18.0%、Mo:0.2〜1.0%、さらに、
V:0.05〜0.50%およびNb:0.05〜0.
50%の1種または2種、場合によってはさらにN:
0.05〜0.20%を含有し、残部が実質的にFeか
らなる合金組成を有する高硬度工具鋼。
テンレス鋼の中で最も高い硬度をもつ、SUS440C
の焼入れ焼もどし処理硬さ58HRC以上を満たす硬さ
と、SUS420J2の耐食性を超える耐食性を有し、
通常の水質などでの使用環境では錆を生ずることのない
程度の耐食性を持った高硬度工具鋼を提供する。 【解決手段】重量%で、C:0.35〜0.65%、S
i:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:12.
0〜18.0%、Mo:0.2〜1.0%、さらに、
V:0.05〜0.50%およびNb:0.05〜0.
50%の1種または2種、場合によってはさらにN:
0.05〜0.20%を含有し、残部が実質的にFeか
らなる合金組成を有する高硬度工具鋼。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性が良好で高
硬度であって焼入れし易く、さらに、耐摩耗性に優れ、
しかもゆるやかな酸化環境では錆の発生がないばかりで
なく、ある程度の腐食環境でも耐食性をもった高硬度の
工具用材料に好適な鋼に関するものである。
硬度であって焼入れし易く、さらに、耐摩耗性に優れ、
しかもゆるやかな酸化環境では錆の発生がないばかりで
なく、ある程度の腐食環境でも耐食性をもった高硬度の
工具用材料に好適な鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種の精密機械における固定用工具は、
56HRC以上で60HRC程度の硬度を要求されるた
め、従来はSKS3(C:0.90〜1.00%、S
i:0.35%以下、Mn:0.50%以下、P:0.
030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.50
%およびW:0.50%を含有し、残部が実質的にF
e)などの特殊工具鋼が使用されているが、放電加工機
やワイヤカット放電切断機のような軽腐食環境において
は錆の発生により円滑な動作ができない不良が発生して
いた。
56HRC以上で60HRC程度の硬度を要求されるた
め、従来はSKS3(C:0.90〜1.00%、S
i:0.35%以下、Mn:0.50%以下、P:0.
030%以下、S:0.030%以下、Cr:0.50
%およびW:0.50%を含有し、残部が実質的にF
e)などの特殊工具鋼が使用されているが、放電加工機
やワイヤカット放電切断機のような軽腐食環境において
は錆の発生により円滑な動作ができない不良が発生して
いた。
【0003】そこで、このような耐食性の必要な使用環
境においては、マルテンサイト系ステンレス鋼のSUS
440C(C:0.95〜1.20%、Si:1.00
%以下、Mn:1.00%以下、P:0.040%以
下、S:0.030%以下、Cr:16.00〜18.
00%を含有し、残部が実質的にFe)や、SUS42
0J2(C:0.26〜0.40%、Si:1.00%
以下、Mn:1.00%以下、P:0.040%以下、
S:0.030%以下、Cr:12.00〜14.00
%を含有し、残部が実質的にFe)が使用されていた。
境においては、マルテンサイト系ステンレス鋼のSUS
440C(C:0.95〜1.20%、Si:1.00
%以下、Mn:1.00%以下、P:0.040%以
下、S:0.030%以下、Cr:16.00〜18.
00%を含有し、残部が実質的にFe)や、SUS42
0J2(C:0.26〜0.40%、Si:1.00%
以下、Mn:1.00%以下、P:0.040%以下、
S:0.030%以下、Cr:12.00〜14.00
%を含有し、残部が実質的にFe)が使用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のSU
S440Cは、焼入れ焼もどし処理硬さの点では満足で
きるが、耐食性が低く、放電加工液中で錆が発生するこ
とがあるという問題があった。また、後者のSUS42
0J2は、耐食性はほぼ満足するが、焼入れ焼もどし処
理硬さ58HRC以上を得ることが困難であり、耐摩耗
性に劣るため固定用工具の精度が維持できないという問
題があった。
S440Cは、焼入れ焼もどし処理硬さの点では満足で
きるが、耐食性が低く、放電加工液中で錆が発生するこ
とがあるという問題があった。また、後者のSUS42
0J2は、耐食性はほぼ満足するが、焼入れ焼もどし処
理硬さ58HRC以上を得ることが困難であり、耐摩耗
性に劣るため固定用工具の精度が維持できないという問
題があった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、JISで規格されているマル
テンサイト系ステンレス鋼の中で最も高い硬度をもつ、
SUS440Cの焼入れ焼もどし処理硬さ58HRC以
上を満たす硬さと、SUS420J2の耐食性を超える
耐食性を有し、通常の水質などでの使用環境では錆を生
ずることのない程度の耐食性を持った高硬度工具鋼を提
供することを目的としている。
テンサイト系ステンレス鋼の中で最も高い硬度をもつ、
SUS440Cの焼入れ焼もどし処理硬さ58HRC以
上を満たす硬さと、SUS420J2の耐食性を超える
耐食性を有し、通常の水質などでの使用環境では錆を生
ずることのない程度の耐食性を持った高硬度工具鋼を提
供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の耐食性に優れた
高硬度工具鋼は、基本的な合金組成としては、重量%
で、C:0.35〜0.65%、Si:1.0%以下、
Mn:1.0%以下、Cr:12.0〜18.0%、M
o:0.2〜1.0%、さらに、V:0.05〜0.5
0%およびNb:0.05〜0.50%の1種または2
種を含有し、残部が実質的にFeからなる合金組成を有
する。
高硬度工具鋼は、基本的な合金組成としては、重量%
で、C:0.35〜0.65%、Si:1.0%以下、
Mn:1.0%以下、Cr:12.0〜18.0%、M
o:0.2〜1.0%、さらに、V:0.05〜0.5
0%およびNb:0.05〜0.50%の1種または2
種を含有し、残部が実質的にFeからなる合金組成を有
する。
【0007】そして、本発明の耐食性に優れた高硬度工
具鋼では、上記の基本的な合金組成に加えて、N:0.
05〜0.20%を含有するものとなすことができる。
具鋼では、上記の基本的な合金組成に加えて、N:0.
05〜0.20%を含有するものとなすことができる。
【0008】そしてまた、本発明の耐食性に優れた高硬
度工具鋼では、1040〜1080℃で焼入れし、サブ
ゼロ処理(−50℃以下)を施し、低温焼もどしにより
58HRC以上に調質したものとして使用するようにな
すことができる。
度工具鋼では、1040〜1080℃で焼入れし、サブ
ゼロ処理(−50℃以下)を施し、低温焼もどしにより
58HRC以上に調質したものとして使用するようにな
すことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係わる耐食性に優
れた高硬度工具鋼の成分範囲(重量%)の限定理由につ
いて説明する。
れた高硬度工具鋼の成分範囲(重量%)の限定理由につ
いて説明する。
【0010】C:0.35〜0.65% Cは鋼の硬さを得るために最も重要な元素の一つであ
る。しかし、0.35%未満では焼入れ焼もどし処理後
の硬さが58HRCを得ることが困難である。また、
0.65%を超える添加は、粗大な炭化物を生成させ
て、耐食性および加工性を低下させる。よって、Cの含
有量は0.35〜0.65%とした。
る。しかし、0.35%未満では焼入れ焼もどし処理後
の硬さが58HRCを得ることが困難である。また、
0.65%を超える添加は、粗大な炭化物を生成させ
て、耐食性および加工性を低下させる。よって、Cの含
有量は0.35〜0.65%とした。
【0011】Si:1.0%以下 Siは鋼溶製時の脱酸剤であり、必要な限度で添加する
がフェライト相を脆化する元素であり、靭性を低下する
ので、その上限を1.0%とした。
がフェライト相を脆化する元素であり、靭性を低下する
ので、その上限を1.0%とした。
【0012】Mn:1.0%以下 Mnはオーステナイト生成元素であり、同時に鋼中のS
を固定する働きをする。しかし、多量の添加は、焼入れ
時の残留オーステナイトを増加させ、焼入れ焼もどし処
理硬さの低下を招く。そこで、その上限を1.0%とし
た。
を固定する働きをする。しかし、多量の添加は、焼入れ
時の残留オーステナイトを増加させ、焼入れ焼もどし処
理硬さの低下を招く。そこで、その上限を1.0%とし
た。
【0013】Cr:12.0〜18.0% Crは、耐食性の確保に必須の元素であり、十分な耐食
性をもたせるためには12.0%以上の添加が必要であ
る。しかし、18.0%を超えるとM7C3型の粗大な
炭化物が晶出し加工性を低下する。そこで、Crの含有
量は12.0〜18.0%とした。
性をもたせるためには12.0%以上の添加が必要であ
る。しかし、18.0%を超えるとM7C3型の粗大な
炭化物が晶出し加工性を低下する。そこで、Crの含有
量は12.0〜18.0%とした。
【0014】Mo.0.2〜1.0% Moは、マトリックスに固溶し、耐食性をさらに向上さ
せ、固溶強化により硬さを高める。しかし、その効果は
0.2%未満では小さく、1.0%を超えると、炭化物
中にMoが含まれることにより炭化物が粗大化する。そ
こで、Moの含有量は0.2〜1.0%とした。
せ、固溶強化により硬さを高める。しかし、その効果は
0.2%未満では小さく、1.0%を超えると、炭化物
中にMoが含まれることにより炭化物が粗大化する。そ
こで、Moの含有量は0.2〜1.0%とした。
【0015】V:0.05〜0.50%およびNb:
0.05〜0.50%の1種または2種 V,Nbは、安定化した微細な炭化物を生成し、それに
よって結晶粒を微細化して、強度・靭性などの機械的性
質を向上する。しかし、0.05%未満ではほとんど効
果が無く、0.50%を超えると、加工性および靭性が
低下する。そこで、VおよびNbの含有量はそれぞれ
0.05〜0.50%とした。
0.05〜0.50%の1種または2種 V,Nbは、安定化した微細な炭化物を生成し、それに
よって結晶粒を微細化して、強度・靭性などの機械的性
質を向上する。しかし、0.05%未満ではほとんど効
果が無く、0.50%を超えると、加工性および靭性が
低下する。そこで、VおよびNbの含有量はそれぞれ
0.05〜0.50%とした。
【0016】N:0.05〜0.20% Nは、強度の向上に大きく寄与し、Cを低減して炭化物
の生成を抑えつつ硬度を高めることを可能にする結果、
耐食性および加工性が向上する。しかし、0.05%未
満ではその効果が小さく、0.20%を超えて添加する
と、凝固時に窒素ブローが発生して、製造が困難とな
る。そこで、Nの含有量は0.05〜0.20%とし
た。
の生成を抑えつつ硬度を高めることを可能にする結果、
耐食性および加工性が向上する。しかし、0.05%未
満ではその効果が小さく、0.20%を超えて添加する
と、凝固時に窒素ブローが発生して、製造が困難とな
る。そこで、Nの含有量は0.05〜0.20%とし
た。
【0017】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこのような実施例のみに限定されないことはい
うまでもない。
本発明はこのような実施例のみに限定されないことはい
うまでもない。
【0018】表1に示す化学組成の鋼を高周波誘導炉で
溶製した後、50kg鋼塊に鋳造し、熱間鍛造により直
径22mmの丸棒を製造して、諸特性を調べるサンプル
とした。
溶製した後、50kg鋼塊に鋳造し、熱間鍛造により直
径22mmの丸棒を製造して、諸特性を調べるサンプル
とした。
【0019】
【表1】
【0020】上記の各鋼について1030℃および10
50℃で焼入れし、さらに−75℃でサブゼロ処理を施
した後、180℃で焼もどしを行った。それら、各処理
後のサンプルの硬さおよび耐食性をつぎのようにして評
価した。
50℃で焼入れし、さらに−75℃でサブゼロ処理を施
した後、180℃で焼もどしを行った。それら、各処理
後のサンプルの硬さおよび耐食性をつぎのようにして評
価した。
【0021】<硬さ>硬さは、径20mm×長さ100
mmの試験片を使用して、サンプルの脱炭を防止するた
め、ソルト中で1030℃および1050℃の温度で焼
入れし、さらに一部については−75℃でサブゼロ処理
を施した後、180℃で焼もどしを行った。そして、各
材料の長さ方向中央の横断面でHRC硬さを測定した。
この結果は、表2に示した。
mmの試験片を使用して、サンプルの脱炭を防止するた
め、ソルト中で1030℃および1050℃の温度で焼
入れし、さらに一部については−75℃でサブゼロ処理
を施した後、180℃で焼もどしを行った。そして、各
材料の長さ方向中央の横断面でHRC硬さを測定した。
この結果は、表2に示した。
【0022】<耐食性I>1030℃および1050℃
で焼入れし、さらに一部については−75℃でサブゼロ
処理を施した後、180℃で焼もどしを行い、径20m
m×長さ20mmの試験片を使用して、1%HCl水溶
液に入れ、室温で24時間浸漬した後、腐蝕減量を測定
することで耐食性を評価した。
で焼入れし、さらに一部については−75℃でサブゼロ
処理を施した後、180℃で焼もどしを行い、径20m
m×長さ20mmの試験片を使用して、1%HCl水溶
液に入れ、室温で24時間浸漬した後、腐蝕減量を測定
することで耐食性を評価した。
【0023】その結果は、表2に、比較例2(SUS4
20J2)の値を基準値100としたときの、相対値で
表した。数字の大きいほうが耐食性が高い。
20J2)の値を基準値100としたときの、相対値で
表した。数字の大きいほうが耐食性が高い。
【0024】<耐食性II>塩水噴霧試験は、1030
℃および1050℃で焼入れし、さらに一部については
−75℃でサブゼロ処理を施した後、180℃で焼もど
しを行い、径15mm×長さ100mmの試験片を使用
して、5%NaCl、35℃で24時間実施してその腐
蝕の有無を確認することにより耐食性を評価した。
℃および1050℃で焼入れし、さらに一部については
−75℃でサブゼロ処理を施した後、180℃で焼もど
しを行い、径15mm×長さ100mmの試験片を使用
して、5%NaCl、35℃で24時間実施してその腐
蝕の有無を確認することにより耐食性を評価した。
【0025】試験後の評価は、次の3段階とした。
【0026】 ◎:全く腐蝕せず ○:軽度の腐蝕 ×:全面に発銹 <実機試験>実際の使用条件における耐食性を評価する
ため、ワイヤー放電加工機の加工液中に1年間浸漬し、
浸漬後の錆の発生状況を観察した。
ため、ワイヤー放電加工機の加工液中に1年間浸漬し、
浸漬後の錆の発生状況を観察した。
【0027】試験後の評価は、次の3段階とした。
【0028】 A:全く腐蝕せず B:軽度の腐蝕 C:全面に発銹
【0029】
【表2】
【0030】表2に示すように、本発明の鋼は、105
0℃で焼入れ後、サブゼロ処理を施すことで硬さ58H
RC以上を有し、かつ耐食性は、SUS420J2以上
であることが認められた。
0℃で焼入れ後、サブゼロ処理を施すことで硬さ58H
RC以上を有し、かつ耐食性は、SUS420J2以上
であることが認められた。
【0031】他方、比較例1(SUS440C)は、高
耐食で硬さを必要とする場合に使用される鋼であるが、
得られる硬さは60HRCで十分であるものの、耐食性
に問題がある。また、比較例2(SUS420J2)
は、得られる硬さが56HRCであり、耐摩耗性に若干
の問題がある。さらに、比較例3(SKS3)は、硬さ
は十分であるが、耐食性に問題がある。
耐食で硬さを必要とする場合に使用される鋼であるが、
得られる硬さは60HRCで十分であるものの、耐食性
に問題がある。また、比較例2(SUS420J2)
は、得られる硬さが56HRCであり、耐摩耗性に若干
の問題がある。さらに、比較例3(SKS3)は、硬さ
は十分であるが、耐食性に問題がある。
【0032】
【発明の効果】本発明により、耐食性に優れた高硬度工
具鋼が提供される。そして、この材料を使用することに
より、各種機械類の部品(たとえば、水中で使用される
ようなバイス類)において、耐食性と高硬度の要求を同
時に満たすことができるという著しく優れた効果がもた
らされる。
具鋼が提供される。そして、この材料を使用することに
より、各種機械類の部品(たとえば、水中で使用される
ようなバイス類)において、耐食性と高硬度の要求を同
時に満たすことができるという著しく優れた効果がもた
らされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/26 C22C 38/26 (72)発明者 山 崎 正 典 東京都大田区下丸子3丁目28番4号 日本 オートマチックマシン株式会社内 (72)発明者 荒 勝 東京都大田区下丸子3丁目28番4号 日本 オートマチックマシン株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.35〜0.65%、
Si:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:1
2.0〜18.0%、Mo:0.2〜1.0%、さら
に、V:0.05〜0.50%およびNb:0.05〜
0.50%の1種または2種を含有し、残部が実質的に
Feからなる合金組成を有することを特徴とする工具
鋼。 - 【請求項2】 重量%で、C:0.35〜0.65%、
Si:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:1
2.0〜18.0%、Mo:0.2〜1.0%、さら
に、V:0.05〜0.50%およびNb:0.05〜
0.50%の1種または2種に加えてN:0.05〜
0.20%を含有し、残部が実質的にFeからなる合金
組成を有することを特徴とする工具鋼。 - 【請求項3】 1040〜1080℃で焼入れし、サブ
ゼロ処理(−50℃以下)を施し、低温焼もどしにより
58HRC以上に調質した請求項1または2に記載の高
硬度工具鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000109595A JP2001294987A (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | 工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000109595A JP2001294987A (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | 工具鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001294987A true JP2001294987A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18622266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000109595A Pending JP2001294987A (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | 工具鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001294987A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007147797A2 (de) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Wera Werk Hermann Werner Gmbh & Co. Kg | Edelstahlschraubwerkzeug und verfahren zu dessen herstellung |
JP2015094015A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 日本精工株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた機構部品の製造方法および回転装置 |
-
2000
- 2000-04-11 JP JP2000109595A patent/JP2001294987A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007147797A2 (de) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Wera Werk Hermann Werner Gmbh & Co. Kg | Edelstahlschraubwerkzeug und verfahren zu dessen herstellung |
WO2007147797A3 (de) * | 2006-06-23 | 2008-02-14 | Werner Hermann Wera Werke | Edelstahlschraubwerkzeug und verfahren zu dessen herstellung |
JP2015094015A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 日本精工株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた機構部品の製造方法および回転装置 |
WO2015072523A1 (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | 日本精工株式会社 | マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた機構部品の製造方法および回転装置、転がり軸受、並びに転がり軸受ユニット |
US20160289785A1 (en) * | 2013-11-13 | 2016-10-06 | Nsk Ltd. | Manufacturing method of mechanical component using martensitic stainless steel, rotating device, rolling bearing and rolling bearing unit |
US20190112686A1 (en) * | 2013-11-13 | 2019-04-18 | Nsk Ltd. | Manufacturing method of mechanical component using martensitic stainless steel, rotating device, rolling bearing and rolling bearing unit |
US10494692B2 (en) | 2013-11-13 | 2019-12-03 | Nsk Ltd. | Manufacturing method of mechanical component using martensitic stainless steel, rotating device, rolling bearing and rolling bearing unit |
US10851433B2 (en) | 2013-11-13 | 2020-12-01 | Nsk Ltd. | Manufacturing method of mechanical component using martensitic stainless steel, rotating device, rolling bearing and rolling bearing unit |
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