JP2546550B2 - 衝撃靭性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレス鋼 - Google Patents
衝撃靭性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレス鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、時効処理後、優れた衝
撃靭性と耐粒界腐食性を有するマルテンサイト系析出硬
化型ステンレス鋼に関するものである。
撃靭性と耐粒界腐食性を有するマルテンサイト系析出硬
化型ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１７−４ＰＨステンレス鋼を代表とする
マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼は、固溶化熱
処理後の加工性や溶接性に優れているとともに、時効処
理を行うと高い降伏強度を有するマルテンサイト相を生
成することから主として構造部材として用いられ、ＳＵ
Ｓ６３０として棒鋼のみＪＩＳに規格化されている。そ
の主たる用途は高力ボルトであり、高い降伏強度ととも
に優れた衝撃特性が要求されている。
マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼は、固溶化熱
処理後の加工性や溶接性に優れているとともに、時効処
理を行うと高い降伏強度を有するマルテンサイト相を生
成することから主として構造部材として用いられ、ＳＵ
Ｓ６３０として棒鋼のみＪＩＳに規格化されている。そ
の主たる用途は高力ボルトであり、高い降伏強度ととも
に優れた衝撃特性が要求されている。
【０００３】従来、衝撃靭性の向上を図るため、Ｎｂ／
Ｃを６以下にすることによって、それが飛躍的に向上す
ることが知られている。しかし、この成分系では６００
℃以上の高い温度で時効処理すると粒界が鋭敏化し、耐
粒界腐食性が劣化する。高力ボルトの場合、時効温度が
比較的低く粒界鋭敏化が起こりにくいことや、その使用
条件から厳しい腐食環境にさらされることが少ないこと
から、時効処理後の耐粒界腐食性が問題となることがな
かった。しかし、近年ではＪＩＳに規格化されていない
厚板や大型の熱間鍛造品の需要がでてきており、粒界鋭
敏化が生ずる高温で時効処理を施す用途に使用されつつ
ある。
Ｃを６以下にすることによって、それが飛躍的に向上す
ることが知られている。しかし、この成分系では６００
℃以上の高い温度で時効処理すると粒界が鋭敏化し、耐
粒界腐食性が劣化する。高力ボルトの場合、時効温度が
比較的低く粒界鋭敏化が起こりにくいことや、その使用
条件から厳しい腐食環境にさらされることが少ないこと
から、時効処理後の耐粒界腐食性が問題となることがな
かった。しかし、近年ではＪＩＳに規格化されていない
厚板や大型の熱間鍛造品の需要がでてきており、粒界鋭
敏化が生ずる高温で時効処理を施す用途に使用されつつ
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記現状にかんがみ、
本発明者らは、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス
鋼の機械的性質および粒界の鋭敏化挙動について種々の
詳細な検討を行った結果、時効処理後の衝撃靭性の低下
が単にマルテンサイト相の生成やＮｂ／Ｃにのみ起因す
るものでなく、他の成分元素とも密接に関連することを
見出した。本発明は、この知見に基づくものであって、
時効処理後の衝撃靭性のみでなく耐粒界腐食性にも優れ
た析出硬化型ステンレス鋼を提供するものである。
本発明者らは、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス
鋼の機械的性質および粒界の鋭敏化挙動について種々の
詳細な検討を行った結果、時効処理後の衝撃靭性の低下
が単にマルテンサイト相の生成やＮｂ／Ｃにのみ起因す
るものでなく、他の成分元素とも密接に関連することを
見出した。本発明は、この知見に基づくものであって、
時効処理後の衝撃靭性のみでなく耐粒界腐食性にも優れ
た析出硬化型ステンレス鋼を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、重量％
で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以
下、Ｃｒ：１３．０〜１７．５％、Ｎｉ：４．５〜６．
０％、Ｃｕ：３．０〜５．０％、Ｎｂ：０．１５〜０．
２５％を含有し、かつ８≦Ｎｂ／Ｃ≦１６とするか、８
≦Ｎｂ／Ｃであると共にＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８とし、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする衝
撃靱性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレ
ス鋼である。
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、重量％
で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以
下、Ｃｒ：１３．０〜１７．５％、Ｎｉ：４．５〜６．
０％、Ｃｕ：３．０〜５．０％、Ｎｂ：０．１５〜０．
２５％を含有し、かつ８≦Ｎｂ／Ｃ≦１６とするか、８
≦Ｎｂ／Ｃであると共にＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８とし、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする衝
撃靱性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレ
ス鋼である。
【０００６】以下に本発明を詳細に説明する。前記のご
とく、本発明者らは、マルテンサイト系析出硬化型ステ
ンレス鋼の時効後の衝撃靭性および耐粒界腐食性は、Ｎ
ｂ／Ｃ，Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）とともにＮｂ，Ｎｉ含有量に
大きく依存することを見出した。図１は、１７−４ＰＨ
ステンレス鋼における、６２０℃時効処理後の耐粒界腐
食性（ＪＩＳ Ｇ ０５７１試験法）および４８０℃時
効後のシャルピー衝撃吸収エネルギーに及ぼすＮｂ／
Ｃ，Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）の影響を示している。時効処理後
の粒界鋭敏化は、ＮｂおよびＮｉの含有量によらず、Ｎ
ｂ／Ｃ＜８で起こる。一方、時効処理後の衝撃吸収エネ
ルギーは、Ｎｉ量が低くＮｂ量が高いと、Ｎｂ／Ｃ≧６
あるいはＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≧３で急激に低下する。しか
し、Ｎｉ量を４．５重量％以上、Ｎｂ量を０．２５重量
％以下とすることにより、Ｎｂ／Ｃ≧６あるいはＮｂ／
（Ｃ＋Ｎ）≧３においても高い衝撃吸収エネルギーを示
すことが明らかとなった。
とく、本発明者らは、マルテンサイト系析出硬化型ステ
ンレス鋼の時効後の衝撃靭性および耐粒界腐食性は、Ｎ
ｂ／Ｃ，Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）とともにＮｂ，Ｎｉ含有量に
大きく依存することを見出した。図１は、１７−４ＰＨ
ステンレス鋼における、６２０℃時効処理後の耐粒界腐
食性（ＪＩＳ Ｇ ０５７１試験法）および４８０℃時
効後のシャルピー衝撃吸収エネルギーに及ぼすＮｂ／
Ｃ，Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）の影響を示している。時効処理後
の粒界鋭敏化は、ＮｂおよびＮｉの含有量によらず、Ｎ
ｂ／Ｃ＜８で起こる。一方、時効処理後の衝撃吸収エネ
ルギーは、Ｎｉ量が低くＮｂ量が高いと、Ｎｂ／Ｃ≧６
あるいはＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≧３で急激に低下する。しか
し、Ｎｉ量を４．５重量％以上、Ｎｂ量を０．２５重量
％以下とすることにより、Ｎｂ／Ｃ≧６あるいはＮｂ／
（Ｃ＋Ｎ）≧３においても高い衝撃吸収エネルギーを示
すことが明らかとなった。
【０００７】すなわち、Ｎｉ量を４．５重量％以上、Ｎ
ｂ量を０．２５重量％以下かつ８≦Ｎｂ／Ｃとし、Ｎｂ
／Ｃ≦１６あるいは３≦Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８とするこ
とによって、時効処理後、高い衝撃靭性と優れた耐粒界
腐食性が得られることを見出した。本発明により、衝撃
靭性および耐粒界腐食性に優れたマルテンサイト系析出
硬化型ステンレス鋼の製造が可能となった。
ｂ量を０．２５重量％以下かつ８≦Ｎｂ／Ｃとし、Ｎｂ
／Ｃ≦１６あるいは３≦Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８とするこ
とによって、時効処理後、高い衝撃靭性と優れた耐粒界
腐食性が得られることを見出した。本発明により、衝撃
靭性および耐粒界腐食性に優れたマルテンサイト系析出
硬化型ステンレス鋼の製造が可能となった。
【０００８】次に、本発明の限定理由を以下に説明す
る。Ｃは、マルテンサイト相の強化に有効な元素である
が、時効処理後の衝撃靭性の低下や溶接熱影響部の脆化
を招くため、０．０５重量％を上限とした。Ｓｉは、強
度の向上に有効な元素である。しかし、溶接性あるいは
衝撃靭性の点から上限を１．０重量％とした。Ｍｎは、
加工性の向上に有効な元素である。しかし、多量に添加
するとオーステナイト相が安定化するため、時効処理後
の残留オーステナイト量が増加し強度が低下する。した
がって、上限を１．０重量％とした。Ｐは、多量に含有
すると焼戻し粒界脆化を誘発し、時効処理後の衝撃靭性
を低下させるため、上限を０．０４重量％とした。Ｓを
多量に含有すると熱間加工性が劣化し製造性を著しく阻
害することから、上限を０．０３重量％とした。
る。Ｃは、マルテンサイト相の強化に有効な元素である
が、時効処理後の衝撃靭性の低下や溶接熱影響部の脆化
を招くため、０．０５重量％を上限とした。Ｓｉは、強
度の向上に有効な元素である。しかし、溶接性あるいは
衝撃靭性の点から上限を１．０重量％とした。Ｍｎは、
加工性の向上に有効な元素である。しかし、多量に添加
するとオーステナイト相が安定化するため、時効処理後
の残留オーステナイト量が増加し強度が低下する。した
がって、上限を１．０重量％とした。Ｐは、多量に含有
すると焼戻し粒界脆化を誘発し、時効処理後の衝撃靭性
を低下させるため、上限を０．０４重量％とした。Ｓを
多量に含有すると熱間加工性が劣化し製造性を著しく阻
害することから、上限を０．０３重量％とした。
【０００９】Ｃｒは、ステンレス鋼として必要な耐食性
を得るに必要最小限度の１３．０重量％を下限とした。
しかし、１７．５重量％を越えると熱間加工性や固溶化
熱処理後の加工性が劣化するため、上限を２０重量％と
した。Ｎｉは、時効処理後に粒界鋭敏化が生じないＮｂ
／Ｃ≧６あるいはＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≧３の鋼成分で、高
い衝撃靭性を得るために必要最小限の４．５重量％を下
限とした。しかし、６．０重量％を越えると、オーステ
ナイト相が安定化するため、固溶化熱処理後あるいは時
効処理後の残留オーステナイト量が増加し硬化しない。
したがって、上限を６．０重量％とした。
を得るに必要最小限度の１３．０重量％を下限とした。
しかし、１７．５重量％を越えると熱間加工性や固溶化
熱処理後の加工性が劣化するため、上限を２０重量％と
した。Ｎｉは、時効処理後に粒界鋭敏化が生じないＮｂ
／Ｃ≧６あるいはＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≧３の鋼成分で、高
い衝撃靭性を得るために必要最小限の４．５重量％を下
限とした。しかし、６．０重量％を越えると、オーステ
ナイト相が安定化するため、固溶化熱処理後あるいは時
効処理後の残留オーステナイト量が増加し硬化しない。
したがって、上限を６．０重量％とした。
【００１０】Ｎｂは、オーステナイト粒の粗大化を抑制
し衝撃靱性の向上を図るために有効な元素である。しか
し、０．２５重量％を越えると、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）の析出
量や固溶Ｎｂ量が増大し、時効処理後の衝撃靱性が逆に
低下するため、上限を０．２５重量％とした。Ｃｕは、
時効処理によってマルテンサイト相中に微細に析出し硬
度の向上に必要最小限の３．０重量％を下限とした。し
かし、５．０重量％を越えると高温で粒界脆化を促進
し、熱間加工性が阻害され、高温割れに敏感になること
から、上限を５．０重量％とした。
し衝撃靱性の向上を図るために有効な元素である。しか
し、０．２５重量％を越えると、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）の析出
量や固溶Ｎｂ量が増大し、時効処理後の衝撃靱性が逆に
低下するため、上限を０．２５重量％とした。Ｃｕは、
時効処理によってマルテンサイト相中に微細に析出し硬
度の向上に必要最小限の３．０重量％を下限とした。し
かし、５．０重量％を越えると高温で粒界脆化を促進
し、熱間加工性が阻害され、高温割れに敏感になること
から、上限を５．０重量％とした。
【００１１】Ｎｂ／Ｃが低いと、マトリックス中の固溶
Ｃ量が増大し時効処理後の耐粒界腐食性が劣化する。し
たがって、この下限値を８とした。しかし、Ｎｂ／Ｃが
１６を越えると、時効処理後の衝撃靭性が著しく低下す
ることから、上限を１６とした。Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）が８
を越えると、時効処理後の衝撃靭性が急激に低下するこ
とから、上限を８とした。
Ｃ量が増大し時効処理後の耐粒界腐食性が劣化する。し
たがって、この下限値を８とした。しかし、Ｎｂ／Ｃが
１６を越えると、時効処理後の衝撃靭性が著しく低下す
ることから、上限を１６とした。Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）が８
を越えると、時効処理後の衝撃靭性が急激に低下するこ
とから、上限を８とした。
【００１２】
【実施例】表１に示す成分の鋼を１５０kg真空溶解炉に
て溶製した後、厚板圧延および固溶化熱処理を行い、表
２に示す条件で時効処理を施した。これらの材料からＪ
ＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を採取し、０℃で衝撃試
験を実施した。さらに、１０％しゅう酸電解エッチを施
し、粒界腐食の発生有無を評価した。
て溶製した後、厚板圧延および固溶化熱処理を行い、表
２に示す条件で時効処理を施した。これらの材料からＪ
ＩＳ４号シャルピー衝撃試験片を採取し、０℃で衝撃試
験を実施した。さらに、１０％しゅう酸電解エッチを施
し、粒界腐食の発生有無を評価した。
【００１３】その結果、表２に見られるように本発明鋼
であるNo．１〜３の試料はいずれも、時効処理後の衝撃
吸収エネルギーが６．５kgｆ・ｍ以上で粒界腐食も生じ
ないことがわかる。これに対して、従来のＮｂ／Ｃ＜６
の試料No．４は、時効処理後、６．０以上の衝撃吸収エ
ネルギーを有するものの、粒界鋭敏化により耐粒界腐食
性が著しく劣化することがわかる。８≦Ｎｂ／Ｃ≦１６
でＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８であるがＮｉが４．１重量％と
低いNo．５の試料は、耐粒界腐食性には優れているもの
の時効後の衝撃吸収エネルギーは極めて低い。Ｎｂ／Ｃ
≧１６，Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）≧８のNo．６の試料も同様
に、時効処理後の衝撃吸収エネルギーが著しく低いこと
がわかる。
であるNo．１〜３の試料はいずれも、時効処理後の衝撃
吸収エネルギーが６．５kgｆ・ｍ以上で粒界腐食も生じ
ないことがわかる。これに対して、従来のＮｂ／Ｃ＜６
の試料No．４は、時効処理後、６．０以上の衝撃吸収エ
ネルギーを有するものの、粒界鋭敏化により耐粒界腐食
性が著しく劣化することがわかる。８≦Ｎｂ／Ｃ≦１６
でＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８であるがＮｉが４．１重量％と
低いNo．５の試料は、耐粒界腐食性には優れているもの
の時効後の衝撃吸収エネルギーは極めて低い。Ｎｂ／Ｃ
≧１６，Ｎｂ／（Ｃ＋Ｎ）≧８のNo．６の試料も同様
に、時効処理後の衝撃吸収エネルギーが著しく低いこと
がわかる。
【００１４】以上の実施例から、本発明はＮｉ，Ｎｂと
ＣおよびＮの成分バランスが極めて効果的に作用し、優
れた衝撃靭性および耐粒界腐食性を有することが明らか
である。
ＣおよびＮの成分バランスが極めて効果的に作用し、優
れた衝撃靭性および耐粒界腐食性を有することが明らか
である。
【００１５】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明によれば時効処理後も耐粒界腐食性に優れ、さらに
高い衝撃靭性が得られるマルテンサイト系析出硬化型ス
テンレス鋼の製造が可能となる。この技術によって、１
７−４ＰＨをはじめとするマルテンサイト系析出硬化型
ステンレス鋼が、高温で時効処理した後、使用される厚
板や大型の熱間鍛造品に使用可能となるため、産業上の
寄与は極めて大きい。
発明によれば時効処理後も耐粒界腐食性に優れ、さらに
高い衝撃靭性が得られるマルテンサイト系析出硬化型ス
テンレス鋼の製造が可能となる。この技術によって、１
７−４ＰＨをはじめとするマルテンサイト系析出硬化型
ステンレス鋼が、高温で時効処理した後、使用される厚
板や大型の熱間鍛造品に使用可能となるため、産業上の
寄与は極めて大きい。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【図１】１７−４ＰＨステンレス鋼のシャルピー衝撃吸
収エネルギー、耐粒界腐食性に及ぼすＮｂ／Ｃ，Ｎｂ／
（Ｃ＋Ｎ）の影響を示す図である。
収エネルギー、耐粒界腐食性に及ぼすＮｂ／Ｃ，Ｎｂ／
（Ｃ＋Ｎ）の影響を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天藤 雅之 神奈川県相模原市淵野辺５−10−１ 新 日本製鐵株式会社 第２技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−127754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147855（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０５％以下、 Ｓｉ：１．０％以下、 Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ：０．０４％以下、 Ｓ：０．０３％以下、 Ｃｒ：１３．０〜１７．５％、 Ｎｉ：４．５〜６．０％、 Ｃｕ：３．０〜５．０％、 Ｎｂ：０．１５〜０．２５％ を含有し、かつ ８≦Ｎｂ／Ｃ≦１６ とし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなることを特
徴とする衝撃靱性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化
型ステンレス鋼。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：０．０５％以下、 Ｓｉ：１．０％以下、 Ｍｎ：１．０％以下、 Ｐ：０．０４％以下、 Ｓ：０．０３％以下、 Ｃｒ：１３．０〜１７．５％、 Ｎｉ：４．５〜６．０％、 Ｃｕ：３．０〜５．０％、 Ｎｂ：０．１５〜０．２５％ を含有し、かつ ８≦Ｎｂ／Ｃ≦１６であると共にＮｂ／（Ｃ＋Ｎ）≦８ とし、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴
とする衝撃靱性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型
ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097689A JP2546550B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 衝撃靭性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097689A JP2546550B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 衝撃靭性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05112849A JPH05112849A (ja) | 1993-05-07 |
| JP2546550B2 true JP2546550B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=14198927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3097689A Expired - Lifetime JP2546550B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 衝撃靭性および耐粒界腐食性に優れた析出硬化型ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546550B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5599408A (en) * | 1992-09-04 | 1997-02-04 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method of producing a structural member |
| BR0010403A (pt) * | 1999-03-08 | 2002-01-08 | Crs Holdings Inc | Liga de aço inoxidável de endurecimento por precipitação de alta usinabilidade para aplicações crìticas e artigo do mesmo |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56127754A (en) * | 1980-03-11 | 1981-10-06 | Hitachi Metals Ltd | Improvement of nb containing martensite type precipitation hardening stainless steel |
| JPH0615704B2 (ja) * | 1984-12-18 | 1994-03-02 | 愛知製鋼株式会社 | 熱間加工性、熱処理性および機械加工性に優れた析出硬化型ステンレス鋼 |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3097689A patent/JP2546550B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05112849A (ja) | 1993-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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