JP2002167651A - マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents
マルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ボイラーフィードポンプ（Boiler feed pump）
用インペラ及びシャフトまたはナイフなどのように強度
と耐食性を同時に要求する部品に適用されるマルテンサ
イト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供する。 【解決手段】炭素：０．０６重量％以下、シリコン：
２．５重量％以下、マンガン：２．５重量％以下、ニッ
ケル：１．０〜６．０重量％、クロム：１０．０〜１
９．０重量％、タングステン：０．５〜６．０重量％、
モリブデン：３．５重量％以下、ニオブ：０．８重量％
以下、バナジウム：０．８重量％以下、銅：３．０重量
％以下、窒素：０．０４〜０．２５重量％を含み、残り
は鉄と不可避な不純物からなるマルテンサイト系ステン
レス鋼を提供する。
用インペラ及びシャフトまたはナイフなどのように強度
と耐食性を同時に要求する部品に適用されるマルテンサ
イト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供する。 【解決手段】炭素：０．０６重量％以下、シリコン：
２．５重量％以下、マンガン：２．５重量％以下、ニッ
ケル：１．０〜６．０重量％、クロム：１０．０〜１
９．０重量％、タングステン：０．５〜６．０重量％、
モリブデン：３．５重量％以下、ニオブ：０．８重量％
以下、バナジウム：０．８重量％以下、銅：３．０重量
％以下、窒素：０．０４〜０．２５重量％を含み、残り
は鉄と不可避な不純物からなるマルテンサイト系ステン
レス鋼を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はステンレス合金に係
り、より詳しくは、ボイラーフィードポンプ（Boiler f
eed pump）用インペラ及びシャフトまたはナイフなどの
ように強度及び耐食性を同時に要求する部品に適用され
るマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法に関
する。
り、より詳しくは、ボイラーフィードポンプ（Boiler f
eed pump）用インペラ及びシャフトまたはナイフなどの
ように強度及び耐食性を同時に要求する部品に適用され
るマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ステンレス鋼は主成分によって
クロム系とクロム−ニッケル系に大別され、金属組織上
ではマルテンサイト（Martensite）系、オーステナイト
（Austenite）系、フェライト（Ferrite）系、デュプレ
ックス（Duplex）系と析出硬化（Precipitation harden
ing）系などに区分され、ここにスーパーステンレス鋼
がさらに加わる。
クロム系とクロム−ニッケル系に大別され、金属組織上
ではマルテンサイト（Martensite）系、オーステナイト
（Austenite）系、フェライト（Ferrite）系、デュプレ
ックス（Duplex）系と析出硬化（Precipitation harden
ing）系などに区分され、ここにスーパーステンレス鋼
がさらに加わる。
【０００３】このように区分されるステンレス鋼は耐酸
化性及び耐腐食性が優れているため、このような特性が
要求される産業用設備構造物及びその部品を製造するこ
とに基本素材として広く使用されている。
化性及び耐腐食性が優れているため、このような特性が
要求される産業用設備構造物及びその部品を製造するこ
とに基本素材として広く使用されている。
【０００４】このようなステンレス鋼のうち、特にマル
テンサイト系である４１０系または４２０系ステンレス
鋼は強度が非常に優れているとともに、ある程度の耐食
性を有しているため、摩耗を誘発する粒子を含有する流
体移送用パイプラインまたは速い回転によって強い遠心
力を受けるポンプ用インペラの材料として多く利用され
ている。
テンサイト系である４１０系または４２０系ステンレス
鋼は強度が非常に優れているとともに、ある程度の耐食
性を有しているため、摩耗を誘発する粒子を含有する流
体移送用パイプラインまたは速い回転によって強い遠心
力を受けるポンプ用インペラの材料として多く利用され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の発電所
設備は燃料効率を向上させるためにボイラータービンの
入口の温度を増加させる傾向があり、また、ボイラータ
ービン用ポンプの場合にも回転速度がより一層増加して
いて次第に使用環境が苛酷化している。
設備は燃料効率を向上させるためにボイラータービンの
入口の温度を増加させる傾向があり、また、ボイラータ
ービン用ポンプの場合にも回転速度がより一層増加して
いて次第に使用環境が苛酷化している。
【０００６】特に、ボイラーフィードポンプに使用され
る部品の場合、砂や石炭のような微細な固体粒子または
酸化スケールのような摩耗粒子が含まれている流体を移
送しなければならないので高い耐摩耗性を備えなければ
ならず、さらに、移送される流体の種類によって必要な
耐腐食性を備えなければならない。
る部品の場合、砂や石炭のような微細な固体粒子または
酸化スケールのような摩耗粒子が含まれている流体を移
送しなければならないので高い耐摩耗性を備えなければ
ならず、さらに、移送される流体の種類によって必要な
耐腐食性を備えなければならない。
【０００７】しかし、既存のボイラーフィードポンプに
使用される部品を製作する時に適用される一般４１０系
あるいは４２０Ｊ系マルテンサイトステンレス鋼は、強
度は非常に優れているが耐食性が劣るという問題点があ
る。
使用される部品を製作する時に適用される一般４１０系
あるいは４２０Ｊ系マルテンサイトステンレス鋼は、強
度は非常に優れているが耐食性が劣るという問題点があ
る。
【０００８】これは、マルテンサイト系ステンレス鋼の
場合、比較的高い炭素量と１２〜１８％のクロムを含有
しているため、熱処理によってマルテンサイト組織を有
するようになるので相当水準の高強度を得ることができ
る反面、高い炭素含量のため結晶粒界にクロム炭化物が
析出し粒界周囲のクロム欠乏層が容易に形成されること
により耐腐食性が相対的に低くなるからである。
場合、比較的高い炭素量と１２〜１８％のクロムを含有
しているため、熱処理によってマルテンサイト組織を有
するようになるので相当水準の高強度を得ることができ
る反面、高い炭素含量のため結晶粒界にクロム炭化物が
析出し粒界周囲のクロム欠乏層が容易に形成されること
により耐腐食性が相対的に低くなるからである。
【０００９】ボイラーフィードポンプのように高強度及
び高耐食性が同時に要求される部品を製作する時に使用
される他の材料としては、アヴェスタシェフィールド
（Avesta Sheffield）社で開発したスーパーマルテンサ
イト系２４８ＳＶ合金がある。
び高耐食性が同時に要求される部品を製作する時に使用
される他の材料としては、アヴェスタシェフィールド
（Avesta Sheffield）社で開発したスーパーマルテンサ
イト系２４８ＳＶ合金がある。
【００１０】この合金は炭素の含量を減少させることに
よって炭化物偏在による腐食を抑制し、クロムの含量を
増加させることによって耐食性をより向上させようとし
たものである。しかし、この合金は高強度のマルテンサ
イト組織を得ることが難しいため、オーステナイト安定
化元素としてニッケルを多量添加することによって強度
が多少増加するが、高強度ではなく、むしろ耐食性をよ
り向上させたものである。
よって炭化物偏在による腐食を抑制し、クロムの含量を
増加させることによって耐食性をより向上させようとし
たものである。しかし、この合金は高強度のマルテンサ
イト組織を得ることが難しいため、オーステナイト安定
化元素としてニッケルを多量添加することによって強度
が多少増加するが、高強度ではなく、むしろ耐食性をよ
り向上させたものである。
【００１１】一方、日本国特許ＪＰ−６１０３０６６５
号には、海水による腐食と流体による腐食を改善するた
めのステンレス鋼が開示されている。しかし、この合金
はコバルトが３．５〜７．０％含まれているため非常に
高価であり、炭素含有量が０．０８％以上で高いため耐
腐食性が多少低いという短所がある。
号には、海水による腐食と流体による腐食を改善するた
めのステンレス鋼が開示されている。しかし、この合金
はコバルトが３．５〜７．０％含まれているため非常に
高価であり、炭素含有量が０．０８％以上で高いため耐
腐食性が多少低いという短所がある。
【００１２】以上のようにボイラーフィードポンプのよ
うな高い耐摩耗性と耐腐食性が要求される部品に使用さ
れる従来のステンレス鋼は強度と耐食性のうちのいずれ
か１つの特性のみを満たすだけであり、ボイラーフィー
ドポンプなどの使用環境に適した２種類の特性を全て備
えたステンレス鋼は開発されていない。
うな高い耐摩耗性と耐腐食性が要求される部品に使用さ
れる従来のステンレス鋼は強度と耐食性のうちのいずれ
か１つの特性のみを満たすだけであり、ボイラーフィー
ドポンプなどの使用環境に適した２種類の特性を全て備
えたステンレス鋼は開発されていない。
【００１３】本発明は前記問題点を解決するためのもの
であって、その目的は、ボイラーフィードポンプ用イン
ペラ及びシャフトなどの部品製造に使用される耐摩耗性
及び耐腐食性を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼お
よびその製造方法を提供することにある。
であって、その目的は、ボイラーフィードポンプ用イン
ペラ及びシャフトなどの部品製造に使用される耐摩耗性
及び耐腐食性を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼お
よびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、炭素（Ｃ）： ０．０６重量％以下、シリ
コン（Ｓｉ）：２．５重量％以下、マンガン（Ｍｎ）：
２．５重量％以下、ニッケル（Ｎｉ）：１．０〜６．０
重量％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１９．０重量％、
タングステン（Ｗ）：０．５〜６．０重量％、モリブデ
ン（Ｍｏ）：３．５重量％、ニオブ（Ｎｂ）：０．８重
量％以下、バナジウム（Ｖ）：０．８重量％以下、銅
（Ｃｕ）：３．０重量％以下、窒素（Ｎ）：０．０４〜
０．２５重量％を含み残りは鉄（Ｆｅ）と不可避な不純
物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
に本発明は、炭素（Ｃ）： ０．０６重量％以下、シリ
コン（Ｓｉ）：２．５重量％以下、マンガン（Ｍｎ）：
２．５重量％以下、ニッケル（Ｎｉ）：１．０〜６．０
重量％、クロム（Ｃｒ）：１０．０〜１９．０重量％、
タングステン（Ｗ）：０．５〜６．０重量％、モリブデ
ン（Ｍｏ）：３．５重量％、ニオブ（Ｎｂ）：０．８重
量％以下、バナジウム（Ｖ）：０．８重量％以下、銅
（Ｃｕ）：３．０重量％以下、窒素（Ｎ）：０．０４〜
０．２５重量％を含み残りは鉄（Ｆｅ）と不可避な不純
物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
【００１５】さらに、本発明は、 炭素：０．０３５重
量％以下、シリコン：２．０重量％以下、マンガン：
２．０重量％以下、ニッケル：１．５〜４．５重量％、
クロム１２．０〜１６．０重量％、タングステン：０．
５〜４．５重量％、モリブデン：２．５重量％以下、ニ
オブ：０．３重量％以下、バナジウム：０．３重量％以
下、銅：２．０重量％以下、窒素：０．０８〜０．２０
重量％を含み残りは鉄と不可避な不純物からなるマルテ
ンサイト系ステンレス鋼を提供する。
量％以下、シリコン：２．０重量％以下、マンガン：
２．０重量％以下、ニッケル：１．５〜４．５重量％、
クロム１２．０〜１６．０重量％、タングステン：０．
５〜４．５重量％、モリブデン：２．５重量％以下、ニ
オブ：０．３重量％以下、バナジウム：０．３重量％以
下、銅：２．０重量％以下、窒素：０．０８〜０．２０
重量％を含み残りは鉄と不可避な不純物からなるマルテ
ンサイト系ステンレス鋼を提供する。
【００１６】また、本発明は前記の組成を有するステン
レス鋼に結晶粒界腐食敏感性をより抑制するためにチタ
ニウム（Ｔｉ）０．８重量％以下またはタンタル（Ｔ
ａ）１．０重量％以下をそれぞれまたは共に添加したス
テンレス鋼を提供する。
レス鋼に結晶粒界腐食敏感性をより抑制するためにチタ
ニウム（Ｔｉ）０．８重量％以下またはタンタル（Ｔ
ａ）１．０重量％以下をそれぞれまたは共に添加したス
テンレス鋼を提供する。
【００１７】このような組成を有する本発明の合金は、
鋳造した状態で８００〜１１５０℃の温度範囲で均質化
処理し、均質化処理された製品を３５０〜５７５℃の温
度範囲でテンパリング処理してボイラーフィードポンプ
用インペラ及びシャフトなどの部品を製造する。ここ
で、均質化処理またはテンパリング処理は二つの熱処理
を順次に全て行うこともでき、いずれか一つの熱処理の
みを選択的に行うこともできる。
鋳造した状態で８００〜１１５０℃の温度範囲で均質化
処理し、均質化処理された製品を３５０〜５７５℃の温
度範囲でテンパリング処理してボイラーフィードポンプ
用インペラ及びシャフトなどの部品を製造する。ここ
で、均質化処理またはテンパリング処理は二つの熱処理
を順次に全て行うこともでき、いずれか一つの熱処理の
みを選択的に行うこともできる。
【００１８】そして、本発明の組成を有する合金を鋳造
した後、合金組織が加工硬化を起こす程度に機械加工す
る場合には、まず、８００〜１１５０℃の温度範囲で均
質化処理し、このように均質化処理された製品を３５０
〜５７５℃でテンパリングして必要とする製品を製造す
る。ここで、このような均質化処理またはテンパリング
処理は二つを順次に全て行うこともでき、いずれか一つ
の熱処理のみを選択的に行うこともできる。
した後、合金組織が加工硬化を起こす程度に機械加工す
る場合には、まず、８００〜１１５０℃の温度範囲で均
質化処理し、このように均質化処理された製品を３５０
〜５７５℃でテンパリングして必要とする製品を製造す
る。ここで、このような均質化処理またはテンパリング
処理は二つを順次に全て行うこともでき、いずれか一つ
の熱処理のみを選択的に行うこともできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。
る。
【００２０】本発明の組成を有するマルテンサイト系ス
テンレス鋼は海水設備または化学、発電所用設備部品な
ど高強度及び高耐食性が同時に要求される部品を製造す
る時に主に使用することができる。このようなステンレ
ス鋼は鍛造または鋳造された状態そのままで使用したり
これを機械的に加工して使用することができる。以下、
本発明の構成成分の限定理由についてそれぞれ説明す
る。
テンレス鋼は海水設備または化学、発電所用設備部品な
ど高強度及び高耐食性が同時に要求される部品を製造す
る時に主に使用することができる。このようなステンレ
ス鋼は鍛造または鋳造された状態そのままで使用したり
これを機械的に加工して使用することができる。以下、
本発明の構成成分の限定理由についてそれぞれ説明す
る。
【００２１】まず、炭素はクロム、モリブデン、タング
ステン、ニオブ及びバナジウムなどのような炭化物形成
元素と結合して高硬度の炭化物を形成し、このような炭
化物はステンレス鋼の強度を増加させる。特に、炭素は
マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ）を低くするが、硬
化能を向上させる役割を果たす。炭素は一般マルテンサ
イト系４１０系合金のように０．１５重量％程度に多く
添加されると結晶粒界に粗大なクロム炭化物を容易に析
出させ耐腐食性を減少させるので、本発明ではその含量
を０．０６重量％以下に添加する。本発明で炭素添加効
果が最も良い範囲は０．０３５重量％以下である。
ステン、ニオブ及びバナジウムなどのような炭化物形成
元素と結合して高硬度の炭化物を形成し、このような炭
化物はステンレス鋼の強度を増加させる。特に、炭素は
マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ）を低くするが、硬
化能を向上させる役割を果たす。炭素は一般マルテンサ
イト系４１０系合金のように０．１５重量％程度に多く
添加されると結晶粒界に粗大なクロム炭化物を容易に析
出させ耐腐食性を減少させるので、本発明ではその含量
を０．０６重量％以下に添加する。本発明で炭素添加効
果が最も良い範囲は０．０３５重量％以下である。
【００２２】シリコンは主に基地金属に残留元素として
含まれたり鋳造品製造時に流動性を増加させるために添
加されるが、２．５重量％以上になれば機械的特性を大
きく減退させるので前記範囲以下で添加しなければなら
ない。シリコンの添加による流動性増加効果は２．０重
量％以下に添加する場合が最も大きい。
含まれたり鋳造品製造時に流動性を増加させるために添
加されるが、２．５重量％以上になれば機械的特性を大
きく減退させるので前記範囲以下で添加しなければなら
ない。シリコンの添加による流動性増加効果は２．０重
量％以下に添加する場合が最も大きい。
【００２３】マンガンはシリコンと同様に基地金属に残
留元素として含まれるが、２．５重量％を超過すると延
性のような機械的特性を低下させる。このようなマンガ
ンの添加量は２．０重量％以下が好ましい。
留元素として含まれるが、２．５重量％を超過すると延
性のような機械的特性を低下させる。このようなマンガ
ンの添加量は２．０重量％以下が好ましい。
【００２４】ニッケルはオーステナイトを形成させる元
素である。また、本発明によるステンレス鋼は炭素の含
量が０．０６重量％以下で一般４１０系合金に比べて低
い。このような点を考慮すれば、ニッケルの添加量は少
なくとも１．０重量％以上が必要である。しかし、その
添加量が６．０重量％以上になればマルテンサイト変態
開始温度及び共析変態温度（Ａｃ１）を大幅低下させる
だけでなく、過時効（over aging）を促進して焼入抵抗
性を低下させることがある。従って、ニッケルの添加量
は１．０乃至６．０重量％とする。しかし、均一なマル
テンサイト組織を形成させ強度の増加を図るために添加
されるニッケルの含量は１．５〜４．５重量％であるの
が最も好ましい。
素である。また、本発明によるステンレス鋼は炭素の含
量が０．０６重量％以下で一般４１０系合金に比べて低
い。このような点を考慮すれば、ニッケルの添加量は少
なくとも１．０重量％以上が必要である。しかし、その
添加量が６．０重量％以上になればマルテンサイト変態
開始温度及び共析変態温度（Ａｃ１）を大幅低下させる
だけでなく、過時効（over aging）を促進して焼入抵抗
性を低下させることがある。従って、ニッケルの添加量
は１．０乃至６．０重量％とする。しかし、均一なマル
テンサイト組織を形成させ強度の増加を図るために添加
されるニッケルの含量は１．５〜４．５重量％であるの
が最も好ましい。
【００２５】クロムは高温酸化及び腐食を効果的に防止
して耐食性を向上させるのに不可避な元素である。しか
し、クロム含有量が１０重量％以下になれば耐腐食性を
維持することが難しく、１９．０重量％以上になればデ
ルタ−フェライト（δ-Ferrite）を安定化させて強度特
性を低下させる。本発明で好ましいクロムの添加量は１
２．０〜１６．０重量％の範囲である。
して耐食性を向上させるのに不可避な元素である。しか
し、クロム含有量が１０重量％以下になれば耐腐食性を
維持することが難しく、１９．０重量％以上になればデ
ルタ−フェライト（δ-Ferrite）を安定化させて強度特
性を低下させる。本発明で好ましいクロムの添加量は１
２．０〜１６．０重量％の範囲である。
【００２６】タングステンは炭素と結合してＭ2Ｃ（こ
こでＭは金属元素）のような炭化物を形成させて高温強
度及びテンパリング抵抗性を向上させる。特に、耐腐食
性合金であるステンレス鋼において、タングステンの添
加は与えられた酸度（ｐＨ）で臨界孔食（pitting）抵
抗性を改善する。しかし、タングステンの添加量が０．
５重量％以下になればその効果が小さく、６．０重量％
以上になればその効果が飽和するだけでなく多量のフェ
ライト形成が容易になることにより強度が低下する問題
点がある。また、６．０重量％以上添加される場合、マ
ルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ）を大幅に低くするこ
とによってマルテンサイト組織を得ることが難しくな
る。本発明でタングステン添加効果が最も良い範囲は
０．５〜４．５重量％である。
こでＭは金属元素）のような炭化物を形成させて高温強
度及びテンパリング抵抗性を向上させる。特に、耐腐食
性合金であるステンレス鋼において、タングステンの添
加は与えられた酸度（ｐＨ）で臨界孔食（pitting）抵
抗性を改善する。しかし、タングステンの添加量が０．
５重量％以下になればその効果が小さく、６．０重量％
以上になればその効果が飽和するだけでなく多量のフェ
ライト形成が容易になることにより強度が低下する問題
点がある。また、６．０重量％以上添加される場合、マ
ルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ）を大幅に低くするこ
とによってマルテンサイト組織を得ることが難しくな
る。本発明でタングステン添加効果が最も良い範囲は
０．５〜４．５重量％である。
【００２７】モリブデンはタングステンと複合添加する
ことによって強度を向上させると共に孔食抵抗性をさら
に改善することができる。このようなモリブデン添加効
果は３．５重量％以下で期待することができ、２．５重
量％以下が最も好ましい。
ことによって強度を向上させると共に孔食抵抗性をさら
に改善することができる。このようなモリブデン添加効
果は３．５重量％以下で期待することができ、２．５重
量％以下が最も好ましい。
【００２８】ニオブとバナジウムはそれぞれＮｂＣとＶ
4Ｃ3などのような炭化物を形成して高温強度を向上させ
ることに必要な元素である。しかし、それぞれ０．８重
量％以上添加すると靭性及び軟性が減少するので、０．
８重量％以上添加しないのが良い。ニオブとバナジウム
の好ましい添加量はそれぞれ０．３重量％以下である。
4Ｃ3などのような炭化物を形成して高温強度を向上させ
ることに必要な元素である。しかし、それぞれ０．８重
量％以上添加すると靭性及び軟性が減少するので、０．
８重量％以上添加しないのが良い。ニオブとバナジウム
の好ましい添加量はそれぞれ０．３重量％以下である。
【００２９】銅は高温水蒸気に対する耐食性と焼入性を
向上させて組織の微細化に寄与し、銅複合物を析出させ
て強度を増加させることができる。しかし、その添加量
が３．０重量％以上になれば鋳塊で凝固偏析などを誘発
して材料を脆化させる。銅の添加量は２．０重量％以下
が最も好ましい。
向上させて組織の微細化に寄与し、銅複合物を析出させ
て強度を増加させることができる。しかし、その添加量
が３．０重量％以上になれば鋳塊で凝固偏析などを誘発
して材料を脆化させる。銅の添加量は２．０重量％以下
が最も好ましい。
【００３０】本発明における特徴のうちの一つは、従来
のステンレス鋼とは異なり炭素添加量を減少させ窒素を
添加したことである。本発明によるステンレス鋼におい
て窒素はデルタ−フェライトを減少させオーステナイト
を安定化させる役割を果たす。また、窒素は合金鋼内で
Ｍ23Ｃ6のような粗大な炭化物への遷移を遅延させてク
ロム欠乏による耐腐食性をより向上させることができ
る。しかし、窒素は上記の効果を得るためには少なくと
も０．０４重量％以上添加しなければならず、その添加
量が０．２５重量％以上になればマルテンサイト変態開
始温度を低くしステンレス鋼の靭性を低下させる。この
ような窒素の添加量は０．０８〜０．２０重量％の範囲
内であるのが好ましい。
のステンレス鋼とは異なり炭素添加量を減少させ窒素を
添加したことである。本発明によるステンレス鋼におい
て窒素はデルタ−フェライトを減少させオーステナイト
を安定化させる役割を果たす。また、窒素は合金鋼内で
Ｍ23Ｃ6のような粗大な炭化物への遷移を遅延させてク
ロム欠乏による耐腐食性をより向上させることができ
る。しかし、窒素は上記の効果を得るためには少なくと
も０．０４重量％以上添加しなければならず、その添加
量が０．２５重量％以上になればマルテンサイト変態開
始温度を低くしステンレス鋼の靭性を低下させる。この
ような窒素の添加量は０．０８〜０．２０重量％の範囲
内であるのが好ましい。
【００３１】本発明の組成を有するマルテンサイト系ス
テンレス鋼は多様な鋳造法によって鋳造した状態で直接
使用することができる。また、鋳造されたインゴット
（ingot）を使用して鍛造、圧延または押出しなどのよ
うな加工法で機械加工して板材や棒材などとして製造さ
れ得る。
テンレス鋼は多様な鋳造法によって鋳造した状態で直接
使用することができる。また、鋳造されたインゴット
（ingot）を使用して鍛造、圧延または押出しなどのよ
うな加工法で機械加工して板材や棒材などとして製造さ
れ得る。
【００３２】また、本発明の組成を有するマルテンサイ
ト系ステンレス鋼は一般炭素鋼の表面に高機能素材を育
成する育成熔接用ワイヤーとしても使用され得る。
ト系ステンレス鋼は一般炭素鋼の表面に高機能素材を育
成する育成熔接用ワイヤーとしても使用され得る。
【００３３】本発明の組成を有するマルテンサイト系ス
テンレス鋼を鋳造品として製造したり、製造して加工硬
化が発生しない範囲内で最小限の機械的加工のみで製品
を製造する場合、８００〜１１５０℃の温度範囲で均質
化処理して鋳造組織内の鋳造偏析を除去し鋳造組織を改
善する。また、このように均質化処理された鋳造製品は
選択的に３５０〜５７５℃の温度範囲でテンパリングす
ることによって最終製品に必要な強度を付与することが
できる。
テンレス鋼を鋳造品として製造したり、製造して加工硬
化が発生しない範囲内で最小限の機械的加工のみで製品
を製造する場合、８００〜１１５０℃の温度範囲で均質
化処理して鋳造組織内の鋳造偏析を除去し鋳造組織を改
善する。また、このように均質化処理された鋳造製品は
選択的に３５０〜５７５℃の温度範囲でテンパリングす
ることによって最終製品に必要な強度を付与することが
できる。
【００３４】また、鋳造された本発明の組成を有する合
金を鍛造、圧延または押出しなどのような加工法で加工
硬化が発生する程度に機械的加工する場合には、加工方
法に関係なしに８００〜１１５０℃の温度で均質化処理
した後に３５０〜５７５℃でテンパリングする時、製品
の機械的特性が大幅改善される。
金を鍛造、圧延または押出しなどのような加工法で加工
硬化が発生する程度に機械的加工する場合には、加工方
法に関係なしに８００〜１１５０℃の温度で均質化処理
した後に３５０〜５７５℃でテンパリングする時、製品
の機械的特性が大幅改善される。
【００３５】以下、本発明の理解のために好ましい実施
例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより容
易に理解するために提供されるものにすぎず、本発明が
下記の実施例に限定されるのではない。
例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより容
易に理解するために提供されるものにすぎず、本発明が
下記の実施例に限定されるのではない。
【００３６】実施例１ 下記の表１のような組成を有する原料を真空溶解炉に装
入して溶融した後、１５０×１５０×３００ｍｍのサイ
ズのマルテンサイト系ステンレス鋼インゴットを鋳造し
た。
入して溶融した後、１５０×１５０×３００ｍｍのサイ
ズのマルテンサイト系ステンレス鋼インゴットを鋳造し
た。
【表１】
【００３７】鋳造されたインゴットを７５×７５×１５
０ｍｍのサイズに切断した。次いで、切断されたインゴ
ットを熱処理炉に入れて１１００℃で２時間均質化処理
して試片を制作した。
０ｍｍのサイズに切断した。次いで、切断されたインゴ
ットを熱処理炉に入れて１１００℃で２時間均質化処理
して試片を制作した。
【００３８】実施例によって製造された試片の機械的特
性はビッカース硬度計で硬度を測定し、万能試験器（Un
iversal Testing Machine）で降伏強度と延伸率を測定
し、腐食特性は臨界孔食温度を測定して評価した。
性はビッカース硬度計で硬度を測定し、万能試験器（Un
iversal Testing Machine）で降伏強度と延伸率を測定
し、腐食特性は臨界孔食温度を測定して評価した。
【００３９】一方、製造された試片の腐食試験は１０％
ＦｅＣｌ3．６Ｈ2Ｏ溶液を使用してＡＳＴＭ Ｇ４８Ａ
基準によって氷水を用いて０℃から１０℃間隔で臨界孔
食温度を測定した。また、腐食速度の測定は１０％Ｆｅ
Ｃｌ3．６Ｈ2Ｏ溶液を使用してＡＳＴＭ Ｇ４６Ａ基準
によって測定した。
ＦｅＣｌ3．６Ｈ2Ｏ溶液を使用してＡＳＴＭ Ｇ４８Ａ
基準によって氷水を用いて０℃から１０℃間隔で臨界孔
食温度を測定した。また、腐食速度の測定は１０％Ｆｅ
Ｃｌ3．６Ｈ2Ｏ溶液を使用してＡＳＴＭ Ｇ４６Ａ基準
によって測定した。
【００４０】本発明の実施例によって製造されたマルテ
ンサイト系ステンレス鋼の硬度と引張特性、腐食特性を
表２に示した。
ンサイト系ステンレス鋼の硬度と引張特性、腐食特性を
表２に示した。
【表２】
【００４１】表２に示されているように、本発明の実施
例によって製造されたステンレス鋼は比較例に比べて硬
度及び降伏強度が同等であったり３０％まで増加する優
れた機械的特性を有しており、延伸率も比較例とほぼ同
等な水準を維持している。
例によって製造されたステンレス鋼は比較例に比べて硬
度及び降伏強度が同等であったり３０％まで増加する優
れた機械的特性を有しており、延伸率も比較例とほぼ同
等な水準を維持している。
【００４２】また、腐食特性は比較例の場合は全て０℃
以下で臨界孔食温度が形成される反面、実施例によって
製造されたステンレス鋼は全て１０〜３０℃以下で臨界
孔食が発生するので比較例に比べて非常に優れた耐腐食
性を有していることが分かる。
以下で臨界孔食温度が形成される反面、実施例によって
製造されたステンレス鋼は全て１０〜３０℃以下で臨界
孔食が発生するので比較例に比べて非常に優れた耐腐食
性を有していることが分かる。
【００４３】本発明の実施例によって製造されたマルテ
ンサイト系ステンレス鋼の腐食速度を表３に示した。
ンサイト系ステンレス鋼の腐食速度を表３に示した。
【表３】
【００４４】表３に示されているように、製造されたス
テンレス鋼は炭素含量が増加するほど腐食速度が増加す
ることが分かる。したがって、本発明の実施例のように
炭素含量が少ない場合、腐食速度を大幅に減少させるこ
とができる。
テンレス鋼は炭素含量が増加するほど腐食速度が増加す
ることが分かる。したがって、本発明の実施例のように
炭素含量が少ない場合、腐食速度を大幅に減少させるこ
とができる。
【００４５】本発明の実施例によって製造されたマルテ
ンサイト系ステンレス鋼の熱処理による腐食速度を表４
に示した。
ンサイト系ステンレス鋼の熱処理による腐食速度を表４
に示した。
【表４】
【００４６】表４に示されているように、鋳造状態の試
片は均質化熱処理を行った試片より腐食速度が約７倍程
度速いことが分かる。従って、均質化熱処理を行うこと
によって製造されたステンレス鋼の耐食性を大幅に向上
させることができる。
片は均質化熱処理を行った試片より腐食速度が約７倍程
度速いことが分かる。従って、均質化熱処理を行うこと
によって製造されたステンレス鋼の耐食性を大幅に向上
させることができる。
【００４７】次に、製造された試片のテンパリング熱処
理による機械的特性の変化を実験するために前記均質化
処理された試片を３５０〜７５０℃の温度範囲でそれぞ
れ２時間テンパリング処理し降伏強度と延伸率を測定し
た。
理による機械的特性の変化を実験するために前記均質化
処理された試片を３５０〜７５０℃の温度範囲でそれぞ
れ２時間テンパリング処理し降伏強度と延伸率を測定し
た。
【００４８】図１は均質化処理した後にテンパリング処
理した実施例６の試片に対して加熱温度によって降伏強
度（Yield stress）を測定したグラフである。図１に
示されているように、約３５０〜５７５℃範囲で最も高
い強度を維持することが分かる。このような降伏強度パ
ターンは他の実施例によって製造された試片でも同一で
あったりまたは類似しているように示される。
理した実施例６の試片に対して加熱温度によって降伏強
度（Yield stress）を測定したグラフである。図１に
示されているように、約３５０〜５７５℃範囲で最も高
い強度を維持することが分かる。このような降伏強度パ
ターンは他の実施例によって製造された試片でも同一で
あったりまたは類似しているように示される。
【００４９】図２は製造された実施例６の試片に対して
熱処理による延伸率（Elongation）変化を示したグラフ
である。図２に示されているように、均質化またはテン
パリングした試片の場合、鋳造状態の試片より延伸率が
大幅上昇したことが分かる。このような延伸率変化パタ
ーンは他の実施例によって製造された試片でも同一であ
ったりまたは類似しているように示される。
熱処理による延伸率（Elongation）変化を示したグラフ
である。図２に示されているように、均質化またはテン
パリングした試片の場合、鋳造状態の試片より延伸率が
大幅上昇したことが分かる。このような延伸率変化パタ
ーンは他の実施例によって製造された試片でも同一であ
ったりまたは類似しているように示される。
【００５０】本発明の単純な変形乃至変更はこの分野に
おける通常の知識を有する者によって容易に実施される
ことができ、このような変形あるいは変更は全て本発明
の領域に含まれるものと見なすことができる。
おける通常の知識を有する者によって容易に実施される
ことができ、このような変形あるいは変更は全て本発明
の領域に含まれるものと見なすことができる。
【００５１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の組成を
有するマルテンサイト系ステンレス鋼は一般４１０系ま
たは４２０Ｊ系ステンレス鋼より機械的特性が少なくと
も同等であったりまたは向上しており、耐腐食性も非常
に優れているので化学、発電所及び海水露出設備に使用
される各種部品に使用することができ、これら部品の耐
腐食性及び耐磨耗性を増加させて寿命を向上させること
ができる非常に経済的な素材を供給することができる。
有するマルテンサイト系ステンレス鋼は一般４１０系ま
たは４２０Ｊ系ステンレス鋼より機械的特性が少なくと
も同等であったりまたは向上しており、耐腐食性も非常
に優れているので化学、発電所及び海水露出設備に使用
される各種部品に使用することができ、これら部品の耐
腐食性及び耐磨耗性を増加させて寿命を向上させること
ができる非常に経済的な素材を供給することができる。
【図１】本発明の実施例による試片の熱処理による降伏
強度の変化を示すグラフである。
強度の変化を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例による試片の熱処理による延伸
率の変化を示すグラフである。
率の変化を示すグラフである。
Claims (8)
- 【請求項１】 炭素：０．０６重量％以下、シリコン：
２．５重量％以下、マンガン：２．５重量％以下、ニッ
ケル：１．０〜６．０重量％、クロム：１０．０〜１
９．０重量％、タングステン：０．５〜６．０重量％、
モリブデン：３．５重量％以下、ニオブ：０．８重量％
以下、バナジウム：０．８重量％以下、銅：３．０重量
％以下、窒素：０．０４〜０．２５重量％を含み、残り
は鉄と不可避な不純物からなるマルテンサイト系ステン
レス鋼。 - 【請求項２】 前記ステンレス鋼にチタニウム：０．８
重量％以下またはタンタル：１．０重量％以下を全てま
たはいずれか一つをさらに添加することを特徴とする請
求項１に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項３】 炭素：０．０３５重量％以下、シリコ
ン：２．０重量％以下、マンガン：２．０重量％以下、
ニッケル：１．５〜４．５重量％、クロム１２．０〜１
６．０重量％、タングステン：０．５〜４．５重量％、
モリブデン：２．５重量％以下、ニオブ：０．３重量％
以下、バナジウム：０．３重量％以下、銅：２．０重量
％以下、窒素：０．０８〜０．２０重量％を含み、残り
は鉄と不可避な不純物からなるマルテンサイト系ステン
レス鋼。 - 【請求項４】 前記ステンレス鋼にチタニウム：０．８
重量％以下またはタンタル：１．０重量％以下を全てま
たはいずれか一つをさらに添加することを特徴とする請
求項３に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項５】 炭素：０．０６重量％以下、シリコン：
２．５重量％以下、マンガン：２．５重量％以下、ニッ
ケル：１．０〜６．０重量％、クロム：１０．０〜１
９．０重量％、タングステン：０．５〜６．０重量％、
モリブデン：３．５重量％以下、ニオブ：０．８重量％
以下、バナジウム：０．８重量％以下、銅：３．０重量
％以下、窒素：０．０４〜０．２５重量％を含み、残り
は鉄と不可避な不純物からなる鋳造製品を鋳造する段階
と、前記鋳造製品を８００〜１１５０℃の温度範囲で均
質化処理する段階または３５０〜５７５℃の温度範囲で
テンパリングする段階のうちのいずれか一つの熱処理あ
るいは二つの熱処理を順次に実施する段階と、 を含むことを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼
の製造方法。 - 【請求項６】 前記ステンレス鋼にチタニウム：０．８
重量％以下またはタンタル：１．０重量％以下を全てま
たはいずれか一つをさらに添加することを特徴とする請
求項５に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方
法。 - 【請求項７】 炭素：０．０６重量％以下、シリコン：
２．５重量％以下、マンガン：２．５重量％以下、ニッ
ケル：１．０〜６．０重量％、クロム：１０．０〜１
９．０重量％、タングステン：０．５〜６．０重量％、
モリブデン：３．５重量％以下、ニオブ：０．８重量％
以下、バナジウム：０．８重量％以下、銅：３．０重量
％以下、窒素：０．０４〜０．２５重量％を含み、残り
は鉄と不可避な不純物からなる鋳造物を鋳造する段階
と、 前記鋳造物に対し、加工硬化を起こす程度に機械加工す
る段階と、 前記機械加工された製品を８００〜１１５０℃の温度範
囲で均質化処理する段階または３５０〜５７５℃の温度
範囲でテンパリングする段階のうちのいずれか一つの熱
処理あるいは二つの熱処理を順次に実施する段階と、 を含むことを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼
の製造方法。 - 【請求項８】 前記ステンレス鋼にチタニウム：０．８
重量％以下またはタンタル：１．０重量％以下を全てま
たはいずれか一つをさらに添加することを特徴とする請
求項７に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000350000A JP3768091B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 高強度及び高耐食性のマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000350000A JP3768091B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 高強度及び高耐食性のマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002167651A true JP2002167651A (ja) | 2002-06-11 |
| JP3768091B2 JP3768091B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=18823308
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000350000A Expired - Fee Related JP3768091B2 (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 高強度及び高耐食性のマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3768091B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104694832A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-10 | 钢铁研究总院 | 一种核反应堆用马氏体不锈钢及制备方法 |
| CN105420637A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-23 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种高弹耐腐蚀不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
| CN105420623A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-23 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种硬质不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
| CN105441818A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-30 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种具备减震降噪功能的高钼不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
| CN105441826A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-30 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种高硅低镍耐磨不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
| CN105463344A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-06 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种高光洁度抗菌型不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
| CN106756606A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 钢铁研究总院 | 一种马氏体热强钢及其晶粒显示方法 |
| WO2018002426A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Outokumpu Oyj | Martensitic stainless steel and method for the manufacture |
| CN111979471A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-24 | 沈阳科金特种材料有限公司 | 一种核电用密封室的制备方法 |
| CN113355494A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-09-07 | 西安文理学院 | 一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000350000A patent/JP3768091B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN105420637A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-23 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种高弹耐腐蚀不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
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| WO2018002426A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Outokumpu Oyj | Martensitic stainless steel and method for the manufacture |
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| CN113355494A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-09-07 | 西安文理学院 | 一种提高马氏体不锈钢耐腐蚀性的方法 |
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| JP3768091B2 (ja) | 2006-04-19 |
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