JP2008038167A - Martensitic stainless steel excellent in machinability - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガソリン、ディーゼルエンジンの燃料噴射部材等のような断続的な高圧負荷に対する疲労特性が要求され、更には部品の加工精度が要求される用途に用いられるマルテンサイト系ステンレス鋼に関するものである。 The present invention relates to martensitic stainless steel used in applications that require fatigue characteristics against intermittent high-pressure loads such as gasoline and diesel engine fuel injection members, and that further require machining accuracy of parts. is there.
近年、自動車に関する環境保護対策の一環として、排ガス規制強化が挙げられる。特に、ディーゼルエンジンは環境に有害な粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）を多く含むことから、今後益々この規制が強化されることが予想される。
このような有害物質の排出に対し、例えばディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射圧の高圧化やコモンレール方式を用いた燃料噴射システム等の導入により、燃料の不完全燃焼を軽減し、上記有害物質を削減する試みがなされている。これに伴い、燃料噴射部材には断続的な高圧負荷が付与されるため、高疲労特性を兼ね備えた材料が必要であるが、これと同時に加工コストの点から、被削性の良い材料が要求される。
In recent years, exhaust gas regulations have been strengthened as part of environmental protection measures for automobiles. In particular, diesel engines contain a lot of particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) that are harmful to the environment.
For the discharge of such harmful substances, for example, in diesel engines, the fuel injection pressure is increased and the fuel injection system using the common rail system is introduced to reduce the incomplete combustion of the fuel and reduce the harmful substances. Attempts have been made. Along with this, intermittent high pressure load is applied to the fuel injection member, so a material with high fatigue characteristics is required, but at the same time, a material with good machinability is required from the viewpoint of processing cost. Is done.
一般に被削性を向上させるには、鋼組織中にＭｎＳ等のマトリックスよりも軟らかい介在物分散させておけば、例えばドリル加工に際して切粉の分断を促すとともにドリルの潤滑剤となるため凝着を防ぎ、良好な被削性を示すことは良く知られている。
しかしながら疲労環境下においては、この介在物に疲労応力が集中し、破壊に至るといった疲労破壊の要因にもなりうるため粗大な介在物は疲労特性から言えば好ましくない。このような問題に対して、疲労破壊の起点となる粗大な介在物の形成を抑制する方法として提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に示される提案はＳ量を適正化するとともに、Ｔｉ添加によりＴｉＮをＭｎＳの核生成サイトとして使用することで、ＭｎＳを微細化し、相反する特性である被削性、疲労特性を両立させたという点で優れたものである。
However, in a fatigue environment, fatigue stress concentrates on the inclusions, which may cause a fatigue failure such as a failure, so coarse inclusions are not preferable in terms of fatigue characteristics. In order to solve such a problem, a method for suppressing the formation of coarse inclusions that become the starting point of fatigue fracture has been proposed (for example, see Patent Document 1).
The proposal shown in Patent Document 1 optimizes the amount of S and uses TiN as a nucleation site for MnS by adding Ti, so that MnS is refined and the machinability and fatigue properties, which are contradictory properties, are improved. It is excellent in that it is compatible.
上述した特許文献１に開示される合金は、ＭｎＳの微細化に対しては有効である。しかしながら、活性元素のＴｉを添加しているため介在物としてＴｉＮ以外にもＴｉ酸化物や炭化物等のＴｉ系硬質介在物が新たに形成される危険性がある。また、形成したＴｉ系硬質介在物が、溶鋼中や溶融凝固時に粗大化してしまう可能性がある。
本発明の目的は、新たな、または粗大な介在物を形成することなく介在物を均一微細化し、疲労特性を向上させると共に優れた被削性を兼備するマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することである。
The alloy disclosed in Patent Document 1 described above is effective for miniaturization of MnS. However, since Ti as an active element is added, there is a risk that Ti-based hard inclusions such as Ti oxides and carbides are newly formed as inclusions in addition to TiN. Further, the formed Ti-based hard inclusions may become coarse in molten steel or during melt solidification.
An object of the present invention is to provide a martensitic stainless steel having uniform and fine inclusions without forming new or coarse inclusions, improving fatigue characteristics and having excellent machinability. is there.
本発明者は、硫化物介在物を微細化する方法について鋭意検討した。先ず、通常の溶製材を用いて検討したが、例えば図４に示すように鋳造後の金属組織観察において、１０μｍ程度の粗大な硫化物系介在物が確認される。この鋳造材は、その後に熱間・冷間の塑性加工に供され、硫化物系介在物は伸展・分断することになる。
しかしながら、鋳造時の硫化物系介在物が粗大であること、塑性加工により伸展した硫化物介在物長さの調整が難しいことから、高い被削性は付与できるものの、疲労強度を確実に向上させることは困難であった。
そこで、本発明者は硫化物系介在物を均一微細化させ、疲労特性を向上させると共に優れた被削性の両立を達成するための最適な方法として、粉末焼結法の適用を試みた。そして、化学組成的には、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに適用可能なように、高強度、高耐食性が得られ、表面処理時の軟化防止にも対応可能なようにマルテンサイト系ステンレス鋼の組成を選択し、鋭意検討した結果、硫化物系介在物の微細化、更には均一微細分散が可能であることを見いだし、本発明に到達した。
The present inventor has intensively studied a method for refining sulfide inclusions. First, examination was performed using a normal melted material. For example, as shown in FIG. 4, coarse sulfide inclusions of about 10 μm are confirmed in the observation of the metal structure after casting. This cast material is then subjected to hot and cold plastic working, and the sulfide inclusions are extended and divided.
However, since the sulfide inclusions at the time of casting are coarse and it is difficult to adjust the length of the sulfide inclusions extended by plastic working, high machinability can be imparted, but the fatigue strength is reliably improved. It was difficult.
Therefore, the present inventor tried to apply a powder sintering method as an optimal method for achieving uniform refining of sulfide inclusions, improving fatigue characteristics and achieving both excellent machinability. In terms of chemical composition, for example, high strength and high corrosion resistance can be obtained so that it can be applied to gasoline engines and diesel engines, and martensitic stainless steel can be used to prevent softening during surface treatment. As a result of selection of the composition and intensive studies, it was found that the sulfide inclusions can be refined and further uniformly dispersed, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明は、合金粉末が焼結したマルテンサイト系ステンレス鋼であって、質量％でＣ：０．３〜１．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜１．０％、Ｃｒ：９〜２０％、Ｓ：０．０１〜０．１５％、残部は実質的にＦｅからなり、断面の金属組織中に見られる硫化物系介在物サイズが、平均直径：５μｍ以下、最大：７μｍ以下、面積率：０．１〜１％の範囲である被削性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼である。 That is, the present invention is a martensitic stainless steel obtained by sintering an alloy powder, and in mass%, C: 0.3 to 1.5%, Si: 0.1 to 1.0%, Mn: 0.3 -1.0%, Cr: 9-20%, S: 0.01-0.15%, the balance is substantially made of Fe, and the size of the sulfide inclusions found in the metal structure of the cross section is an average. It is a martensitic stainless steel excellent in machinability having a diameter of 5 μm or less, a maximum of 7 μm or less, and an area ratio of 0.1 to 1%.
本発明の焼結合金製のマルテンサイト系ステンレス鋼は、ＭｎＳ等の硫化物系介在物が均一微細であるため被削性が良好で且つ疲労破壊の起点となる介在物サイズが小さいため、相反する疲労特性の向上も期待できる。 Since the martensitic stainless steel made of the sintered alloy of the present invention has uniform and fine sulfide inclusions such as MnS, the machinability is good and the inclusion size that is the starting point of fatigue fracture is small. It can also be expected to improve fatigue properties.
上述したように、本発明の重要な特徴は硫化物系介在物を微細化するため、マルテンサイト系ステンレス鋼組成の合金粉末を用いて焼結し、焼結合金としたことにある。
出発原料として合金粉末を用いることで、予め、硫化物系介在物を微細化させることが可能である。これにより、合金粉末を焼結した焼結合金の金属組織は硫化物系介在物が均一微細化し、被削性、疲労特性を両立させることが可能となる。
本発明において、出発原料となる合金粉末のサイズは、平均粒径で７０μｍ以下であることが好ましい。この程度のサイズであれば、合金粉末中に存在する硫化物系介在物サイズも微細であり、焼結時の密度向上も容易となる。
As described above, an important feature of the present invention is that a sintered alloy is obtained by sintering using an alloy powder having a martensitic stainless steel composition in order to refine the sulfide inclusions.
By using alloy powder as a starting material, it is possible to refine the sulfide inclusions in advance. As a result, the metal structure of the sintered alloy obtained by sintering the alloy powder can be uniformly refined with sulfide inclusions, and it is possible to achieve both machinability and fatigue characteristics.
In the present invention, the alloy powder used as a starting material preferably has an average particle size of 70 μm or less. With this size, the sulfide inclusions present in the alloy powder are fine, and the density during sintering can be easily improved.
合金粉末を得るための方法としてはガスアトマイズ、水アトマイズや機械的粉砕等が利用できる。ガスアトマイズ或いは水アトマイズは、溶けた鋼をノズルに通液し、これにガスや水を噴射することで溶鋼が飛散し、急速に冷却されることで粉末を得る方法である。これらの方法で得られる粉末に形成される硫化物系介在物は、冷却速度が速いため粗大化せず、微細化することが可能である。
また機械的な粉砕は、予め目的の組成に調整した合金を機械的な衝撃エネルギーにより細かく粉砕するものであり、鋼中の硫化物系介在物もこのエネルギーにより粉砕されるため微細化が可能となる。
このように何れの方法で形成される粉末においても硫化物系介在物の微細化が可能であり、更にはこの合金粉末を焼結することで、硫化物系介在物が凝集または群集することなく均一分散が可能となる。なお、作業性を考慮した場合、ガスアトマイズを利用するのが好適である。
As a method for obtaining the alloy powder, gas atomization, water atomization, mechanical pulverization, or the like can be used. Gas atomization or water atomization is a method in which molten steel is passed through a nozzle, gas or water is injected into the nozzle, the molten steel scatters, and is rapidly cooled to obtain powder. The sulfide inclusions formed in the powder obtained by these methods can be refined without being coarsened because the cooling rate is high.
In addition, mechanical pulverization is to finely pulverize an alloy that has been adjusted to the desired composition in advance by mechanical impact energy, and sulfide inclusions in steel are also pulverized by this energy, and can be refined. Become.
Thus, in any powder formed by any method, it is possible to refine the sulfide inclusions, and further, by sintering the alloy powder, the sulfide inclusions are not aggregated or crowded. Uniform dispersion is possible. In consideration of workability, it is preferable to use gas atomization.
本発明では焼結合金断面の金属組織中に見られる硫化物系介在物サイズが平均直径で５μｍ以下であり、最大で７μｍ以下と規定する。
これは、一般に疲労特性には介在物サイズの平均値よりも最大値が重要な因子であり、これを小さくすることが疲労特性を向上させるための最も有効な手法であるためである。本発明においては、平均直径が５μｍを超えても、或いは最大サイズが７μｍを超えても高い疲労強度を得ることが困難となる。そのため、焼結合金断面の金属組織中に見られる硫化物系介在物サイズが平均直径で５μｍ以下であり、最大で７μｍ以下と規定した。
なお、例えばドリル加工に際して切粉の分断を促すとともにドリルの潤滑剤となるため凝着を防ぎ、良好な被削性を確実に向上させるには、硫化物系介在物サイズが平均直径で０．１〜３μｍ、最大サイズが１〜５μｍの範囲内が特に好ましい。
In the present invention, the size of the sulfide inclusions found in the metal structure of the sintered alloy cross section is defined as an average diameter of 5 μm or less and a maximum of 7 μm or less.
This is because, in general, the maximum value is more important than the average value of the inclusion size for the fatigue characteristics, and reducing this is the most effective method for improving the fatigue characteristics. In the present invention, it is difficult to obtain high fatigue strength even if the average diameter exceeds 5 μm or the maximum size exceeds 7 μm. Therefore, the sulfide inclusion size found in the metal structure of the sintered alloy cross section is defined as an average diameter of 5 μm or less and a maximum of 7 μm or less.
For example, in order to promote the cutting of chips during drilling and to prevent adhesion due to the lubricant of the drill, and to reliably improve good machinability, the size of the sulfide inclusions is 0. A range of 1 to 3 μm and a maximum size of 1 to 5 μm are particularly preferable.
また、高い被削性を得るには、硫化物系介在物が均一微細に分散することが望まれる。そのため、本発明においては、硫化物系介在物が面積率として０．１〜１％とする必要がある。面積率が０.１％未満であると良好な被削性が得られない。また、面積率で硫化物系介在物が１％を超えると介在物を起点したクラックの伸展が進みやすくなり、その結果、疲労特性が低下する問題が生じる。好ましくは０．２〜０．８％の範囲が良い。
なお、本発明で硫化物系介在物の面積率を測定する場合、光学顕微鏡を用い、４００倍で観察する際のランダム視野で０．０２ｍｍ２の領域に存在する硫化物系介在物を測定するとよい。観察する面積は広ければ広いほど好ましいが、ランダム視野で０．０２ｍｍ２の領域を超えて観察した結果と、ランダム視野で０．０２ｍｍ２の領域を観察した結果に大きな差異はないという経験にもとづき、硫化物系介在物の面積率を測定する場合の視野面積は４００倍でのランダム視野で０．０２ｍｍ２の領域とすればよい。
In order to obtain high machinability, it is desired that sulfide inclusions are uniformly and finely dispersed. Therefore, in this invention, it is necessary to make a sulfide type inclusion into 0.1 to 1% as an area ratio. If the area ratio is less than 0.1%, good machinability cannot be obtained. Further, if the sulfide inclusions exceed 1% by area ratio, the extension of cracks starting from the inclusions easily proceeds, and as a result, the problem of deterioration of fatigue characteristics arises. The range of 0.2 to 0.8% is preferable.
When measuring the area ratio of sulfide inclusions in the present invention, using an optical microscope, measuring sulfide inclusions present in a 0.02 mm 2 region with a random field of view when observing at 400 times magnification Good. The larger the area to be observed, the better. However, based on the experience that there is no significant difference between the result of observation beyond the 0.02 mm 2 region in the random visual field and the result of observation of the 0.02 mm 2 region in the random visual field. The visual field area when measuring the area ratio of sulfide inclusions may be a 0.02 mm 2 region with a random visual field of 400 times.
また、上述の本発明で言う平均直径とは光学顕微鏡を用い、４００倍で観察する際のランダム視野で０．０２ｍｍ２の領域に存在する硫化物系介在物を円相当径により得られる直径の平均値であり、最大値とはこの視野で確認できる最大の硫化物系介在物の直径である。
円相当径とは、測定する物体（ここでは介在物）の面積と同じ面積の等価円の直径であり、物体の面積をＳ、直径をＤとする時、Ｄ＝２√（Ｓ／π）により求められる値である。
なお、本発明で言うマルテンサイト系合金鋼としては、加工や熱処理により金属組織がマルテンサイトを主体（体積％で５０％以上）とすることができるものを言う。
Also, using an optical microscope and the average diameter referred to in the present invention described above, the diameter obtained by an equivalent circle diameter sulfide inclusions existing in the area of 0.02 mm 2 in a random visual field when observed by 400-fold It is an average value, and the maximum value is the maximum diameter of sulfide inclusions that can be confirmed in this field of view.
The equivalent circle diameter is the diameter of an equivalent circle having the same area as the area of the object to be measured (inclusions here). When the area of the object is S and the diameter is D, D = 2√ (S / π) Is a value obtained by
The martensitic alloy steel referred to in the present invention refers to a steel whose metal structure can be mainly composed of martensite (50% or more by volume) by processing or heat treatment.
次に、本発明で規定した化学組成について説明する。なお、特に記載のない限り質量％として記す。
Ｃ：０．３〜１．５％
Ｃは侵入型元素であり、その一部が鋼中に固溶して強度、疲労特性が向上するとともに後述するＣｒと結合して焼戻し硬さを向上させる。このような効果を得るためにはＣが０．３％以上必要である。またＣが１．５％を超えると粗大な炭化物が形成され、マトリックス中の固溶Ｃｒが低下してしまい耐酸化性の劣化を招くとともに被削性や疲労特性、鍛造等の加工性を低下させる問題が生じやすいことからＣは０．３〜１．５％とした。Ｃの好ましい下限は０．３４、好ましい上限は１．２である。さらに好ましい下限は０．５％、上限は０．８％である。
Next, the chemical composition defined in the present invention will be described. Unless otherwise specified, the mass% is indicated.
C: 0.3 to 1.5%
C is an interstitial element, a part of which dissolves in steel and improves strength and fatigue characteristics, and combines with Cr described later to improve tempering hardness. In order to obtain such an effect, C is required to be 0.3% or more. Also, if C exceeds 1.5%, coarse carbides are formed, and the solid solution Cr in the matrix is lowered, leading to deterioration of oxidation resistance and machinability, fatigue characteristics, workability such as forging, etc. Therefore, C is set to 0.3 to 1.5%. The preferable lower limit of C is 0.34, and the preferable upper limit is 1.2. A more preferred lower limit is 0.5% and an upper limit is 0.8%.
Ｓｉ：０．１〜１．０％
Ｓｉは精錬時における脱酸剤として添加する。そのため、脱酸効果を得るために０．１％以上の添加が必要となる。一方、Ｓｉが１．０％を超えると鍛造や被削性等の加工性を低下させる問題が生じやすいことからＳｉは０．１〜１．０％とした。Ｓｉの好ましい下限は０．１５％、好ましい上限は０．８％である。さらに好ましい下限は０．２％、上限は０．５％である。
Ｍｎ：０．３〜１．０％、
本発明においてＭｎは被削性を向上させる硫化物系介在物（ＭｎＳ）を形成するために必要な元素である。Ｍｎが０．３％より少ないと、十分な被削性を得るに必要なＭｎＳが得られない。一方、Ｍｎが１．０％を超えると焼入れ性が大きくなり、加工性を低下させる問題が生じやすいことからＭｎは０．３〜１．０％とした。Ｍｎの好ましい下限は０．５％、好ましい上限は０．９％である。さらに好ましい下限は０．６％、上限は０．８％である。
Si: 0.1 to 1.0%
Si is added as a deoxidizer during refining. Therefore, 0.1% or more of addition is necessary to obtain the deoxidation effect. On the other hand, if Si exceeds 1.0%, problems such as forging and machinability are liable to occur, so Si is set to 0.1 to 1.0%. The preferable lower limit of Si is 0.15%, and the preferable upper limit is 0.8%. A more preferred lower limit is 0.2% and an upper limit is 0.5%.
Mn: 0.3 to 1.0%
In the present invention, Mn is an element necessary for forming a sulfide inclusion (MnS) that improves machinability. If Mn is less than 0.3%, MnS necessary for obtaining sufficient machinability cannot be obtained. On the other hand, if Mn exceeds 1.0%, the hardenability increases, and the problem of reducing workability tends to occur. Therefore, Mn is set to 0.3 to 1.0%. The preferable lower limit of Mn is 0.5%, and the preferable upper limit is 0.9%. A more preferred lower limit is 0.6% and an upper limit is 0.8%.
Ｃｒ：９〜２０％
Ｃｒはその一部が鋼中に固溶し、耐食性を向上させ、且つ焼戻し軟化抵抗を高める。Ｃｒが９％より少ないと前述した効果は得られない。またＣｒが２０％を超えるとＣと結合し、粗大な炭化物を形成するため、被削性や疲労特性を低下させる問題が生じやすい。よって、Ｃｒは９〜２０％とした。Ｃｒの好ましい下限は１０％、好ましい上限は１８％である。さらに好ましい下限は１１％、上限は１５％である。
Ｓ：０．０１〜０．１５％
ＳはＭｎと結合して被削性を向上させる硫化物系介在物（ＭｎＳ）を形成するために必要な元素である。０．０１％より少ないと十分な被削性を得るに必要なＭｎＳが得られない。一方、０．１５％より多いと必要以上にＭｎＳを形成して、疲労特性を低下させる問題が生じる。よって、Ｓは０．０１〜０．１５％とした。Ｓの好ましい下限は０．０３％、上限は０．１２％である。さらに好ましい下限は０．０６％、上限は０．１０である。
Cr: 9-20%
A part of Cr dissolves in steel, improving corrosion resistance and increasing temper softening resistance. When Cr is less than 9%, the above-described effects cannot be obtained. On the other hand, when Cr exceeds 20%, it combines with C to form coarse carbides, so that problems such as deterioration of machinability and fatigue characteristics are likely to occur. Therefore, Cr was 9 to 20%. The preferable lower limit of Cr is 10%, and the preferable upper limit is 18%. A more preferred lower limit is 11% and an upper limit is 15%.
S: 0.01 to 0.15%
S is an element necessary for forming sulfide-based inclusions (MnS) that combine with Mn to improve machinability. If it is less than 0.01%, MnS necessary for obtaining sufficient machinability cannot be obtained. On the other hand, if the content is more than 0.15%, MnS is formed more than necessary, resulting in a problem that fatigue characteristics are deteriorated. Therefore, S is set to 0.01 to 0.15%. The preferable lower limit of S is 0.03%, and the upper limit is 0.12%. A more preferred lower limit is 0.06% and an upper limit is 0.10.
本発明材においては、上述の元素の他は、残部は実質的にＦｅとしているが、当然のことながら不可避的に含有される不純物は存在する。
また、より高強度が要求される部材に用いられる際には固溶強化元素として効果があるだけでなく、焼戻し時にＣ，Ｎと結合して硬さの向上にも寄与するＭｏ，Ｗをそれぞれ５％以下の範囲で添加してもよく、衝撃的な応力が加わる部材に用いられる際には、Ｎと結合して結晶粒の微細化に寄与するとともに、固溶元素として靭性の向上に寄与するＶを１％以下の範囲で添加してもよい。
また製造性を考慮し、熱間加工性を向上させるためにＢを０．０１％以下の範囲で添加してもよく、また脱酸剤としてＡｌを０．１％以下の範囲で添加してもよい。
なお、不純物元素であるＣａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｎ、Ｏは、できるだけ低い方が好ましいが、極度に低減するには厳選した高価な原料を使用しなければならず、また、溶解精錬にも多くの費用がかかることとなる。しかしながら、本発明においては、特性上および製造上で特に大きな問題はない、Ｃａ≦０．０１％、Ｍｇ≦０．０１％、Ｐ≦０．１％、Ｎ≦０．５％、Ｏ≦０．０１％の範囲であれば、含有してもよい。
In the material of the present invention, in addition to the above-described elements, the balance is substantially Fe, but naturally there are impurities inevitably contained.
In addition, when used for members that require higher strength, Mo and W are not only effective as solid solution strengthening elements, but also contribute to improving hardness by combining with C and N during tempering, respectively. It may be added in a range of 5% or less, and when used in a member to which impact stress is applied, it contributes to refinement of crystal grains by combining with N and contributes to improvement of toughness as a solid solution element. V may be added within a range of 1% or less.
In consideration of manufacturability, in order to improve hot workability, B may be added in a range of 0.01% or less, and Al is added in a range of 0.1% or less as a deoxidizer. Also good.
The impurity elements Ca, Mg, P, N, and O are preferably as low as possible. However, in order to reduce them extremely, expensive and carefully selected raw materials must be used, and many are used for melting and refining. Will be costly. However, in the present invention, there is no particular problem in terms of characteristics and production, Ca ≦ 0.01%, Mg ≦ 0.01%, P ≦ 0.1%, N ≦ 0.5%, O ≦ 0. If it is in the range of 0.01%, it may be contained.
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
真空溶解で１０ｋｇ鋼塊を作製し、この鋼塊をマスター合金とした粉末をガスアトマイズ処理にて作製し、熱間等方加圧焼結法（ＨＩＰ）にて焼結を行い、φ７０ｍｍ、高さ１２０ｍｍの成形体を得た。その後、鍛造を経て、７８０℃で焼鈍を行い、１５ｍｍ角の棒材を作製した。化学組成を表１に本発明Ｎｏ．１として示す。
また、真空溶解で１０ｋｇ鋼塊を作製し、鍛造を経て、７８０℃で焼鈍を行い、１５ｍｍ角の棒材を作製した。比較例Ｎｏ．２として組成を表１に示す。
The following examples further illustrate the present invention.
A 10kg steel ingot is produced by vacuum melting, a powder having this steel ingot as a master alloy is produced by gas atomization treatment, and sintered by hot isostatic pressing (HIP), φ70mm, height A 120 mm shaped body was obtained. Then, after forging, annealing was performed at 780 ° C. to produce a 15 mm square bar. The chemical composition is shown in Table 1 of the present invention. Shown as 1.
Further, a 10 kg steel ingot was produced by vacuum melting, forged, and annealed at 780 ° C. to produce a 15 mm square bar. Comparative Example No. The composition is shown in Table 1 as 2.
次に、本発明Ｎｏ．１焼結合金の縦断面組織を観察し、円相当径による硫化物系介在物サイズの平均直径、最大値直径、面積率を表２に示す。また、比較例Ｎｏ．２溶製合金の縦断面組織を観察し、円相当径による硫化物系介在物サイズの平均直径、最大値直径、面積率も表２に示す。なお、硫化物系介在物はＭｎＳであった。
平均直径、最大値直径、面積率の測定は、上述した段落番号〔００１１〕欄に記載の方法にて行った。本発明Ｎｏ．１焼結合金の顕微鏡写真を図３に、比較例Ｎｏ．２溶製合金の顕微鏡写真を図４に示す。
なお、本発明Ｎｏ．１焼結合金、比較例Ｎｏ．２溶製合金の金属組織がマルテンサイト組織となっていることは金属組織観察及びエックス線回折を行って確認した。
Next, the present invention No. Table 2 shows the average diameter, maximum value diameter, and area ratio of the sulfide-based inclusion size by observing the longitudinal cross-sectional structure of one sintered alloy. Comparative Example No. Table 2 shows the average diameter, the maximum value diameter, and the area ratio of sulfide inclusions by observing the longitudinal sectional structure of the two melted alloys. The sulfide inclusion was MnS.
The average diameter, maximum value diameter, and area ratio were measured by the method described in the above paragraph [0011]. This invention No. A micrograph of the sintered alloy 1 is shown in FIG. A photomicrograph of the two melted alloy is shown in FIG.
In addition, this invention No. 1 Sintered Alloy, Comparative Example No. It was confirmed by performing metal structure observation and X-ray diffraction that the metal structure of the two melted alloys was a martensite structure.
被削性評価には、焼鈍状態の１５ｍｍ角サンプルを２５ｍｍ長さに切断し被削性試験に供した。被削性試験はφ４．０ｍｍ径の不二越製（ＮＡＣＨＩ（Ｒ））ストレートシャンクドリルを用い、一本のドリルで２０ｍｍ深さ、２０穴を開けたときのドリル刃の摩耗量で評価を行った。評価方法は図１に示すようにドリル先端部の最外部Ａとドリル径Ｄの１/４の位置Ｂの磨耗によるドリル刃の減少量（消失量）の測定とした。以下に被削性試験条件を示し、試験結果を図２に示す。図２中のＡおよびＢは、上述した摩耗量測定位置における減少量測定結果である。
なお、被削性試験条件は以下のとおりである。
For machinability evaluation, a 15 mm square sample in an annealed state was cut into a length of 25 mm and subjected to a machinability test. The machinability test was evaluated by wear amount of drill blade when drilling 20mm depth and 20 holes with one drill, using a φ4.0mm diameter Fujikoshi (NACHI (R) ) straight shank drill. . As shown in FIG. 1, the evaluation method was the measurement of the reduction amount (disappearance amount) of the drill blade due to wear at the outermost part A of the drill tip and the position B that is 1/4 of the drill diameter D. The machinability test conditions are shown below, and the test results are shown in FIG. A and B in FIG. 2 are the measurement results of the decrease amount at the above-described wear amount measurement position.
The machinability test conditions are as follows.
<<試験条件>>
ドリル ：φ４．０ｍｍ ストレートシャンクドリル
切削深さ：２０ｍｍ
切削速度：３０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
ステップフィード：１０ｍｍ
ステップバック ：無し
切削液 ：水溶性
<< Test conditions >>
Drill: φ4.0mm straight shank drill Cutting depth: 20mm
Cutting speed: 30 m / min
Feeding speed: 0.05mm / rev
Step feed: 10mm
Step back: None Cutting fluid: Water-soluble
図２に示すように、本発明焼結材、比較例溶製材共に、Ｓ添加により優れた被削性を得ることができた。本発明Ｎｏ．１のマルテンサイト系ステンレス鋼は、同じ成分の比較合金Ｎｏ．２よりも優れていた。これは、硫化物系介在物が微細に均一分散していたことによるものと考えられる。
また、表２及び図３の顕微鏡写真の結果から、断面金属組織中に観察された硫化物系介在物の平均粒径及び最大は、本発明Ｎｏ．１のマルテンサイト系ステンレス鋼の方が微細であることが分かる。このことから、優れた疲労強度も兼備していることが分かる。
As shown in FIG. 2, excellent machinability could be obtained by adding S to both the sintered material of the present invention and the comparative example melted material. This invention No. No. 1 martensitic stainless steel is a comparative alloy No. 1 having the same composition. It was better than 2. This is considered due to the fact that sulfide inclusions were finely and uniformly dispersed.
Moreover, from the results of the micrographs in Table 2 and FIG. It can be seen that the martensitic stainless steel No. 1 is finer. This shows that it also has excellent fatigue strength.
本発明は、被削性および疲労特性に優れているため、断続的な高圧負荷が加わり且つ加工精度が不可欠な用途に適用できる。 Since the present invention is excellent in machinability and fatigue characteristics, it can be applied to applications where intermittent high pressure load is applied and machining accuracy is indispensable.
１． ドリル
２． ドリル先端部
1. Drill 2. Drill tip
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006210949A JP2008038167A (en) | 2006-08-02 | 2006-08-02 | Martensitic stainless steel excellent in machinability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006210949A JP2008038167A (en) | 2006-08-02 | 2006-08-02 | Martensitic stainless steel excellent in machinability |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008038167A true JP2008038167A (en) | 2008-02-21 |
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ID=39173544
Family Applications (1)
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| JP2006210949A Pending JP2008038167A (en) | 2006-08-02 | 2006-08-02 | Martensitic stainless steel excellent in machinability |
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| JP (1) | JP2008038167A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015137381A (en) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Stainless steel having excellent machinability, hardness, abrasion resistance and corrosion resistance |
| US12006561B2 (en) * | 2016-07-06 | 2024-06-11 | Proterial, Ltd. | Martensitic stainless steel for fuel injection member and fuel injection member using same |
-
2006
- 2006-08-02 JP JP2006210949A patent/JP2008038167A/en active Pending
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| US12006561B2 (en) * | 2016-07-06 | 2024-06-11 | Proterial, Ltd. | Martensitic stainless steel for fuel injection member and fuel injection member using same |
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