JP2005320606A - オーステナイト系鋳鋼品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明のオーステナイト系鋳鋼品は、母相がFe−Ni−Crを主体とするオーステナイト相からなる鋳鋼品であって、「スケール除去面の表層硬さが350HV以下」及び/又は「スケール除去面の表層における加工硬化層の厚さが0.05mm以下(0を含む)」であることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
「ショットブラスト処理」とは、被処理面に対して鋼等からなる小粒子等の投射材多数を高速度で投射することにより、被処理面を加工して一定の粗面にする表面処理法である。
しかしながら、スケール除去のためのショットブラスト処理を、例えば、砂落しのためのショットブラスト処理と同等の条件で行った場合等には、表層に厚い加工硬化層が形成されてしまい、これにより切削加工が困難となる。
基本的な合金成分の組成限定理由は、以下の通りである。
Cは、Nb及びWと結合して炭化物を形成し、高温強度を上昇させ、且つ、熱膨張係数を低下させるので、耐熱疲労特性を向上させるのに有効である。このような効果を得るには、0.2%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、靭延性を低下させ、かえって熱疲労特性を低下させてしまうので、0.6%を上限とする。
Siは、耐酸化性及び溶湯の湯流れ性を向上させるのに有効である。このような効果を得るには、0.1%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、高温強度を低下させてしまうので、2%を上限とする。
Mnは、脱酸剤として作用し、またSやSeと結合して、被削性を向上させる介在物を形成する。これらの効果を得るには、0.1%以上の添加が必要である。なお、積極添加を行わなくても、0.1%程度であれば、原料に由来して鋼中に通常存在する。他方、過度の添加は、耐酸化性を低下させてしまうので、2%を上限とする。
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、被削性を向上させるのに有効である。このような効果を得るには、0.05%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、靭延性を低下させ、熱疲労特性を低下させてしまうので、0.2%を上限とする。
Seは、Mnと結合してMnSeを形成し、被削性を向上させるのに有効である。過度の添加は、靭延性を低下させ、熱疲労特性を低下させてしまうので、0.05%を上限とする。
Niは、母相のオーステナイトを安定化させる元素であり、合金の耐熱性及び耐酸化性を高める。また、熱膨張係数を低下させる。このような効果を得るには、10.0%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、効果が飽和するだけでなく、コスト上昇を招いてしまうので、45.0%を上限とする。
Crは、Cと結合して主にM23C6型炭化物を形成し、高温強度の向上と熱膨張係数の低下に有効である。また、母相中のCrは、耐酸化性を確保し、耐熱性を高める。これらの効果を得るには、15.0%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、脆化相であるσ相を析出させ、熱疲労特性及び耐酸化性を低下させてしまうので、30.0%を上限とする。
Wは、Cと結合して主にM23C6型炭化物を形成し、高温強度の向上と熱膨張係数の低下に有効である。また、母相中に含有される場合でも、熱膨張係数の低下に非常に有効に作用する。過度の添加は、コストの上昇を招くだけでなく、脆化相であるμ相の増加を招き、熱疲労特性を低下させてしまうので、8.0%を上限とする。
Nbは、Cと結合して、前述のように主としてMC型炭化物を形成し、高温強度の向上と熱膨張係数の低下に有効である。過度の添加は、靭延性を低下させてしまうので、3.0%を上限とする。
任意的な合金成分の役割と、その組成限定理由は、以下の通りである。
Moは、Wと同様、Cと結合しM23C6型炭化物を形成する。過度の添加は、コスト上昇を招くだけでなく、耐酸化性を低下させてしまうことがあるので、5%を上限とすることが好ましい。
Tiは、Nbと同様にCと結合して、MC型炭化物を形成する。過度の添加は、靭延性を低下させてしまうことがあるので、1%を上限とすることが好ましい。
Zrは、Nbと同様にCと結合して、MC型炭化物を形成する。過度の添加は、靭延性を低下させてしまうことがあるので、1%を上限とすることが好ましい。
Bは、炭化物を微細にして高温強度を向上させ、耐熱疲労特性を良好にする。このような効果を積極的に得るには、0.001%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、粒界にホウ化物の析出を招き、粒界を弱化させ、高温強度を低下させてしまうことがあるので、0.01%を上限とすることが好ましい。
Nは、オーステナイト相を安定にする。また炭化物の粗大化を抑制し、耐熱疲労特性の低下を抑制する作用もある。このような効果を積極的に得るには、0.01%以上の添加が必要である。他方、過度の添加は、窒化物を形成し、靭延性の低下を招いてしまうことがあるので、0.3%を上限とすることが好ましい。
表1に示す成分組成の合金を高周波誘導炉で溶解し、φ90の切削試験片に砂型鋳造した。そして、砂を落とすためにφ1.7のショット粒を用いたドラムショットを20分間行い、さらに、組織を均質化するために1050℃で1時間の均質化熱処理を行った。その後、表2に示す条件で酸化スケールを除去した。ここで、酸化スケールの除去をショット粒をφ0.6とした低衝撃のショットブラストにより行ったものを実施例1、サンドブラストにより行ったものを実施例2、通常のドラムショットを用いたものを比較例1,2とした。
Claims (7)
- 母相がFe−Ni−Crを主体とするオーステナイト相からなる鋳鋼品であって、スケール除去面の表層硬さが350HV以下であることを特徴とするオーステナイト系鋳鋼品。
- 母相がFe−Ni−Crを主体とするオーステナイト相からなる鋳鋼品であって、スケール除去面の表層における加工硬化層の厚さが0.05mm以下であることを特徴とするオーステナイト系鋳鋼品。
- 母相がFe−Ni−Crを主体とするオーステナイト相からなる鋳鋼品であって、スケール除去面の表層硬さが350HV以下であり、且つ、当該スケール除去面の表層における加工硬化層の厚さが0.05mm以下であることを特徴とするオーステナイト系鋳鋼品。
- 前記スケール除去面は、ショットブラスト処理が施された被ショット処理面であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のオーステナイト系鋳鋼品。
- 質量%で、C:0.2〜0.6%、Si:0.1〜2%、Mn:0.1〜2%、S:0.05〜0.2%、Se:0.05%以下、Ni:10.0〜45.0%、Cr:15.0〜30.0%、W:8.0%以下、Nb:3.0%以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のオーステナイト系鋳鋼品。
- 鋼成分としてさらに、Mo:5%以下、Ti:1%以下、Zr:1%以下、B:0.001〜0.01%、N:0.01〜0.3%のうちのいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項5に記載のオーステナイト系鋳鋼品。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載のオーステナイト系鋳鋼品の製造方法であって、鋳造後、均質化熱処理を施し、その後、ショットブラスト処理を施すことにより前記スケール除去面を形成することを特徴とするオーステナイト系鋳鋼品の製造方法。
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