JP2665009B2 - 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents
高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、スクリュー、水車ランナーまたは高速船
の水中翼等のように、高速水流の環境下で使用されるマ
ルテンサイトステンレス鋼であって、特に高い強度と、
優れた耐食性、耐エロージョン特性及び溶接性とを兼ね
備える鋼を、その有利な製造方法とともに提案しようと
するものである。
の水中翼等のように、高速水流の環境下で使用されるマ
ルテンサイトステンレス鋼であって、特に高い強度と、
優れた耐食性、耐エロージョン特性及び溶接性とを兼ね
備える鋼を、その有利な製造方法とともに提案しようと
するものである。
（従来の技術） スクリュー、水車ランナー等には、耐食性の他、高強
度が要求されることから、従来からNiを含有した13Cr−
３〜5Ni鋼が用いられてきた。このような鋼は、特公昭4
2−16870号公報に示されているように、完全にオーステ
ナイト化したのち室温まで冷却し、次いで550〜650℃に
焼もどし処理を施し、15〜40％の残留オーステナイトを
生成させて強度、じん性を確保している。このような熱
処理を施した鋼の体力は、最高で60〜70kgf/mm2であ
る。
度が要求されることから、従来からNiを含有した13Cr−
３〜5Ni鋼が用いられてきた。このような鋼は、特公昭4
2−16870号公報に示されているように、完全にオーステ
ナイト化したのち室温まで冷却し、次いで550〜650℃に
焼もどし処理を施し、15〜40％の残留オーステナイトを
生成させて強度、じん性を確保している。このような熱
処理を施した鋼の体力は、最高で60〜70kgf/mm2であ
る。
ところで上記の鋼を一例とするマルテンサイトステン
レス鋼は、一般にフェライト系又はオーステナイト系ス
テンレス鋼に比較して溶接性や加工性が劣るため、従来
厚物の構造物には鋳鋼品として製造されていた。しかし
鋳鋼品は、鋳造時の鋳造欠陥が表面に現れると耐エロー
ジョン特性が著しく損なわれ、また鋳造欠陥が内部に存
在すると全体の健全性が損なわれるという問題があっ
た。そこで特開平１−127620号公報には、熱間圧延を施
すことによってかかるマルテンサイトステンレス鋼を製
造する方法が示されている。この方法に従いマルテンサ
イトステンレス鋼を鋳鋼品から熱間圧延材とすること
で、鋳造欠陥が少なくなり、耐エロージョン特性の劣
化、疲労強度の劣化が著しく減少した。
レス鋼は、一般にフェライト系又はオーステナイト系ス
テンレス鋼に比較して溶接性や加工性が劣るため、従来
厚物の構造物には鋳鋼品として製造されていた。しかし
鋳鋼品は、鋳造時の鋳造欠陥が表面に現れると耐エロー
ジョン特性が著しく損なわれ、また鋳造欠陥が内部に存
在すると全体の健全性が損なわれるという問題があっ
た。そこで特開平１−127620号公報には、熱間圧延を施
すことによってかかるマルテンサイトステンレス鋼を製
造する方法が示されている。この方法に従いマルテンサ
イトステンレス鋼を鋳鋼品から熱間圧延材とすること
で、鋳造欠陥が少なくなり、耐エロージョン特性の劣
化、疲労強度の劣化が著しく減少した。
さて最近、高速船のスピードアップ、回転機器の高速
化が指向されるようになり、より高強度のマルテンサイ
トステンレス鋼の開発が要望されている。しかし一般に
高強度になるほど溶接が難しく、また疲労強度や、エロ
ージョン等に対する耐食性が劣化することから、溶接
性、耐エロージョン特性、耐食性や疲労強度の低下なく
高強度を得ることが困難であった。
化が指向されるようになり、より高強度のマルテンサイ
トステンレス鋼の開発が要望されている。しかし一般に
高強度になるほど溶接が難しく、また疲労強度や、エロ
ージョン等に対する耐食性が劣化することから、溶接
性、耐エロージョン特性、耐食性や疲労強度の低下なく
高強度を得ることが困難であった。
例えば耐力が80kgf/mm2以上の高強度ステンレス鋼と
して、17−4PHステンレス鋼がある。この鋼は、溶体化
処理後、時効処理を施して鋼中に炭化物やCu等の析出物
を析出させることにより高い耐力が付与されている。し
かし、かかる時効処理型の高強度鋼は、溶接時に高温加
熱された部分において析出物が再固溶し、強度の低下が
起こる。そのため所定の強度を得るために再度時効処理
する必要がある。すなわち従来鋼では、溶接組立後、煩
雑な熱処理を繰り返し施しているのが現状であり、加え
て大型構造物では熱処理炉の制限を受ける。
して、17−4PHステンレス鋼がある。この鋼は、溶体化
処理後、時効処理を施して鋼中に炭化物やCu等の析出物
を析出させることにより高い耐力が付与されている。し
かし、かかる時効処理型の高強度鋼は、溶接時に高温加
熱された部分において析出物が再固溶し、強度の低下が
起こる。そのため所定の強度を得るために再度時効処理
する必要がある。すなわち従来鋼では、溶接組立後、煩
雑な熱処理を繰り返し施しているのが現状であり、加え
て大型構造物では熱処理炉の制限を受ける。
また特開昭62−124218号公報には、Ni、Mn等の合金成
分の添加量を調整してMs点を室温付近とし、所定の温度
範囲及び時間で焼鈍することにより加工性に優れ溶接軟
化抵抗を有する高強度ステンレス鋼を製造する方法が示
されている。しかし合金成分の多量の添加は、経済的に
不利であり、多量添加の必要のない高強度ステンレス鋼
が要望されていた。
分の添加量を調整してMs点を室温付近とし、所定の温度
範囲及び時間で焼鈍することにより加工性に優れ溶接軟
化抵抗を有する高強度ステンレス鋼を製造する方法が示
されている。しかし合金成分の多量の添加は、経済的に
不利であり、多量添加の必要のない高強度ステンレス鋼
が要望されていた。
（発明が解決しようとする課題） 高強度、具体的には耐力が80〜110kgf/mm2であって、
かつ耐食性、耐エロージョン特性、溶接性に優れたマル
テンサイトステンレス鋼及びその製造方法を提案するこ
とがこの発明の目的である。
かつ耐食性、耐エロージョン特性、溶接性に優れたマル
テンサイトステンレス鋼及びその製造方法を提案するこ
とがこの発明の目的である。
（課題を解決するための手段） 発明者らは、マルテンサイトステンレス鋼の高強度化
について鋭意検討を重ねた結果、耐食性を低下させずに
高強度化を達成するためには、結晶粒界の粗大な炭化物
の析出を阻止することが最も重要であることに思い至っ
た。
について鋭意検討を重ねた結果、耐食性を低下させずに
高強度化を達成するためには、結晶粒界の粗大な炭化物
の析出を阻止することが最も重要であることに思い至っ
た。
そのころから、かかる炭化物の析出を阻止するために
は、Ｃ、Ｎ、Cr、Ni量の適正化及びMo、Ｖの添加が有効
であることを知見し、このことにより耐食性、溶接性も
向上することが判った。さらにNb、Cuの添加によりそれ
ぞれ強度、耐海水疲労特性の向上が図られることも併せ
て知見した。また製造過程においては、熱間圧延の仕上
温度を高め、引き続く冷却の速度を高めることが有利で
あることを知見した。
は、Ｃ、Ｎ、Cr、Ni量の適正化及びMo、Ｖの添加が有効
であることを知見し、このことにより耐食性、溶接性も
向上することが判った。さらにNb、Cuの添加によりそれ
ぞれ強度、耐海水疲労特性の向上が図られることも併せ
て知見した。また製造過程においては、熱間圧延の仕上
温度を高め、引き続く冷却の速度を高めることが有利で
あることを知見した。
この発明は、上記知見をもとに構成されたものであ
る。
る。
すなわちこの発明は、C:0.005〜0.04wt％（以下単に
％で示す）Si:1.0％以下、Mn:2.0％以下、Cr:12.0〜17.
0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.1〜1.5％、V:0.02〜0.5％及
びN:0.005〜0.15％を、下記（１）式で表されるNieqが1
0.5〜12.9％の範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不
純物よりなる、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マル
テンサイトステンレス鋼（第１発明）である。
％で示す）Si:1.0％以下、Mn:2.0％以下、Cr:12.0〜17.
0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.1〜1.5％、V:0.02〜0.5％及
びN:0.005〜0.15％を、下記（１）式で表されるNieqが1
0.5〜12.9％の範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不
純物よりなる、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マル
テンサイトステンレス鋼（第１発明）である。
またこの発明は、C:0.005〜0.04％、Si:1.0％以下、M
n:2.0％以下、Cr:12.0〜17.0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.
1〜1.5％、V:0.02〜0.5％、Nb:0.02〜0.5％及びN:0.005
〜0.15％を、下記（１）式で表されるNieqが10.5〜12.9
％の範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりな
る、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサイト
ステンレス鋼（第２発明）である。
n:2.0％以下、Cr:12.0〜17.0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.
1〜1.5％、V:0.02〜0.5％、Nb:0.02〜0.5％及びN:0.005
〜0.15％を、下記（１）式で表されるNieqが10.5〜12.9
％の範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりな
る、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサイト
ステンレス鋼（第２発明）である。
またこの発明は、C:0.005〜0.04％、Si:1.0％以下、M
n:2.0％以下、Cr:12.0〜17.0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.
1〜1.5％、V:0.02〜0.5％、Cu:0.2〜2.0％及びN:0.005
〜0.15％を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜1
2.9％の範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よ
りなる、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサ
イトステンレス鋼（第３発明）である。
n:2.0％以下、Cr:12.0〜17.0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.
1〜1.5％、V:0.02〜0.5％、Cu:0.2〜2.0％及びN:0.005
〜0.15％を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜1
2.9％の範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よ
りなる、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサ
イトステンレス鋼（第３発明）である。
またこの発明は、C:0.005〜0.04％、Si:1.0％以下、M
n:2.0％以下、Cr:12.0〜17.0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.
1〜1.5％、V:0.02〜0.5％、Nb:0.02〜0.5％、Cu:0.2〜
2.0％及びN:0.005〜0.15％を、下記（１）′式で表され
るNieqが10.5〜12.9％の範囲で含有し、残部はFe及び不
可避的不純物よりなる、耐力80〜110kgf/mm2を有する高
強度マルテンサイトステンレス鋼（第４発明）である。
n:2.0％以下、Cr:12.0〜17.0％、Ni:1.5〜6.0％、Mo:0.
1〜1.5％、V:0.02〜0.5％、Nb:0.02〜0.5％、Cu:0.2〜
2.0％及びN:0.005〜0.15％を、下記（１）′式で表され
るNieqが10.5〜12.9％の範囲で含有し、残部はFe及び不
可避的不純物よりなる、耐力80〜110kgf/mm2を有する高
強度マルテンサイトステンレス鋼（第４発明）である。
記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕 …（１） Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕 ＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕＋〔Cu〕 …（１）′ ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（％）を表す（以下同じ）。
（％）を表す（以下同じ）。
さらにこの発明は、上記した第１発明〜第４発明のそ
れぞれの成分組成範囲になる鋼素材に、最高加熱温度を
1250℃とする加熱を施し、次いで仕上温度を800℃以上
とする熱間圧延を施し、引き続き下記（２）式で計算さ
れるvc値（℃/min）以上の冷却速度で100℃以下まで冷
却し、次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理
を施すことを特徴とする、耐力80〜110kgf/mm2を有する
高強度マルテンサイトステンレス鋼の製造方法（第５発
明〜第８発明）である。
れぞれの成分組成範囲になる鋼素材に、最高加熱温度を
1250℃とする加熱を施し、次いで仕上温度を800℃以上
とする熱間圧延を施し、引き続き下記（２）式で計算さ
れるvc値（℃/min）以上の冷却速度で100℃以下まで冷
却し、次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理
を施すことを特徴とする、耐力80〜110kgf/mm2を有する
高強度マルテンサイトステンレス鋼の製造方法（第５発
明〜第８発明）である。
記 vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ …（２） （作 用） まずこの発明において、鋼の成分組成範囲を限定した
理由を以下に述べる。
理由を以下に述べる。
C:0.005〜0.04％、 Ｃは、Crと結合してCr炭化物を形成し、耐食性低下の
原因となる。またじん性の低下原因にもなるため少ない
方がよく、上限を0.04％とした。しかしＣ量が少なすぎ
ると強度を確保することが難しくなるため下限を0.005
％にした。
原因となる。またじん性の低下原因にもなるため少ない
方がよく、上限を0.04％とした。しかしＣ量が少なすぎ
ると強度を確保することが難しくなるため下限を0.005
％にした。
Si:1.0％以下、 Siは、脱酸するために不可欠な成分であり、そのため
には少なくとも0.1％程度の添加が好ましいが、過剰に
添加するとじん性を低下させるので上限は1.0％とし
た。
には少なくとも0.1％程度の添加が好ましいが、過剰に
添加するとじん性を低下させるので上限は1.0％とし
た。
Mn:2.0％以下、 Mnは、鋼中のＳを固定するとともに、高温のオーステ
ナイト域を広くして焼入れ性を改善する効果がある。か
かる効果を発揮させるためには、少なくとも0.2％程度
の添加が望ましいが、多量に添加するとじん性を低下さ
せるために上限を2.0％とした。
ナイト域を広くして焼入れ性を改善する効果がある。か
かる効果を発揮させるためには、少なくとも0.2％程度
の添加が望ましいが、多量に添加するとじん性を低下さ
せるために上限を2.0％とした。
Cr:12.0〜17.0％ Crは、耐食性を確保し、かつマルテンサイト組織を得
るために重要な成分であるが、12.0％に満たないとその
効果に乏しく、一方17.0％を超えると高温加熱時にδフ
ェライトを生成し、熱間加工性を低下させるという不利
があるので12.0〜17.0％の範囲に限定した。
るために重要な成分であるが、12.0％に満たないとその
効果に乏しく、一方17.0％を超えると高温加熱時にδフ
ェライトを生成し、熱間加工性を低下させるという不利
があるので12.0〜17.0％の範囲に限定した。
Ni:1.5〜6.0％ Niは、耐食性及びじん性を向上させるために有効な成
分であり、その効果が現れ始める1.5％を下限とした。
一方Ni量が多すぎると熱間圧延後又はは焼入れ処理後の
残留オーステナイト量が増加して、高強度が得られない
ため、上限を6.0％とした。
分であり、その効果が現れ始める1.5％を下限とした。
一方Ni量が多すぎると熱間圧延後又はは焼入れ処理後の
残留オーステナイト量が増加して、高強度が得られない
ため、上限を6.0％とした。
Mo:0.1〜1.5％ Moは、耐食性を向上させ、また焼もどし処理において
微細な炭化物を形成し、強度向上効果がある。かかる効
果を発揮させるためには、少なくとも0.1％の添加が必
要であるが、多く添加し過ぎると熱間加工性が低下する
ため上限を1.5％に限定した。
微細な炭化物を形成し、強度向上効果がある。かかる効
果を発揮させるためには、少なくとも0.1％の添加が必
要であるが、多く添加し過ぎると熱間加工性が低下する
ため上限を1.5％に限定した。
V:0.02〜0.5％ Ｖは、Ｃと結合して炭化物を形成し、粒内に析出する
ことから強度向上に効果があるが、その効果は0.02％以
上で現れることから0.02％を下限とし、一方多く添加し
過ぎるとじん性を低下させるために上限を0.5％に限定
した。
ことから強度向上に効果があるが、その効果は0.02％以
上で現れることから0.02％を下限とし、一方多く添加し
過ぎるとじん性を低下させるために上限を0.5％に限定
した。
N:0.005〜0.15％ Ｎは、高強度化に有効な成分であり、またＣと異なり
粒界に粗大なCr窒化物を作りにくいことから高強度化の
ためには積極的に添加するのが好ましいが、0.15％を超
えて添加すると熱間加工性を著しく低下させるという問
題が生じるのでＮの上限を0.15％とした。Ｎの添加量が
0.15％に満たないと強度増加効果が見られないために0.
15％を下限とした。
粒界に粗大なCr窒化物を作りにくいことから高強度化の
ためには積極的に添加するのが好ましいが、0.15％を超
えて添加すると熱間加工性を著しく低下させるという問
題が生じるのでＮの上限を0.15％とした。Ｎの添加量が
0.15％に満たないと強度増加効果が見られないために0.
15％を下限とした。
第２発明、第４発明では、Nb:0.02〜0.5％を含有させ
る。
る。
Nbは、Ｃと結合して炭化物を形成し、粒内に析出する
ことから粒界での粗大炭化物の析出を抑制し、強度を向
上させる。その効果は、0.02％以上の添加で現れること
から0.02％を下限とし、一方多く添加しすぎると熱間加
工性の低下をもたらすため上限を0.5％に限定した。
ことから粒界での粗大炭化物の析出を抑制し、強度を向
上させる。その効果は、0.02％以上の添加で現れること
から0.02％を下限とし、一方多く添加しすぎると熱間加
工性の低下をもたらすため上限を0.5％に限定した。
第３発明、第４発明では、Cu:0.2〜2.0％を含有させ
る。
る。
Cuは、耐海水疲労特性の向上に効果があるが、0.2％
以下ではその効果が小さく、一方2.0％を超えると熱間
加工性が低下するために添加量を0.2〜2.0％の範囲に限
定した。
以下ではその効果が小さく、一方2.0％を超えると熱間
加工性が低下するために添加量を0.2〜2.0％の範囲に限
定した。
Cuを添加しない第１発明、第２発明では（１）式、ま
たCuを添加する第３発明、第４発明では（１）′式で表
されるNieqを10.5〜12.9％の範囲とする。
たCuを添加する第３発明、第４発明では（１）′式で表
されるNieqを10.5〜12.9％の範囲とする。
高強度を得るためには、Nieqを低くしてMs点を高め、
残留オーステナイトを減少させる必要がある。そのため
に、Nieqは12.9％を上限とする。Nieqが10.5％未満では
固溶強化効果が少なく、強度が不足するため10.5％を下
限とした。
残留オーステナイトを減少させる必要がある。そのため
に、Nieqは12.9％を上限とする。Nieqが10.5％未満では
固溶強化効果が少なく、強度が不足するため10.5％を下
限とした。
次にこの発明の鋼の製造方法としては、最高加熱温度
を1250℃とする加熱を施し、次いで仕上温度800℃以上
とする熱間圧延を施し、引き続き（２）式で計算される
vc値（℃/min）以上の冷却速度で100℃以下まで冷却
し、次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理を
施す方法が有利である。
を1250℃とする加熱を施し、次いで仕上温度800℃以上
とする熱間圧延を施し、引き続き（２）式で計算される
vc値（℃/min）以上の冷却速度で100℃以下まで冷却
し、次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理を
施す方法が有利である。
マルテンサイトステンレス鋼は、従来焼入れ−焼もど
し処理が行われてきたが、耐食性、じん性の観点から上
述のように熱間加工後、冷却を行う加工熱処理が好まし
いのである。加工熱処理後は、焼戻しするのが好適であ
るが、通常の焼入れ−焼もどし処理を施してもよい。
し処理が行われてきたが、耐食性、じん性の観点から上
述のように熱間加工後、冷却を行う加工熱処理が好まし
いのである。加工熱処理後は、焼戻しするのが好適であ
るが、通常の焼入れ−焼もどし処理を施してもよい。
熱間圧延に先立つ鋼素材の最高加熱温度を1250℃に限
定したのは次の理由による。第１図に、C:0.04％、Si:
0.3％、Mn:0.6％、Cr:13.5％、Ni:5.3％、Mo:0.3％、V:
0.05％、N:0.02％の組成になる鋼に種々の温度に加熱し
たのち、高温高速引張試験を施し、熱間加工性について
調べた結果を示す。この高温高速引張試験は、第２図に
示す温度履歴を経て行われた。第１図の例のように、熱
間加工性は1250℃以下の加熱で良好となるため、加熱温
度の上限を1250℃に限定した。加熱温度の下限について
は、圧延機の負荷および圧延能率の点から1100℃以上が
好ましい。
定したのは次の理由による。第１図に、C:0.04％、Si:
0.3％、Mn:0.6％、Cr:13.5％、Ni:5.3％、Mo:0.3％、V:
0.05％、N:0.02％の組成になる鋼に種々の温度に加熱し
たのち、高温高速引張試験を施し、熱間加工性について
調べた結果を示す。この高温高速引張試験は、第２図に
示す温度履歴を経て行われた。第１図の例のように、熱
間加工性は1250℃以下の加熱で良好となるため、加熱温
度の上限を1250℃に限定した。加熱温度の下限について
は、圧延機の負荷および圧延能率の点から1100℃以上が
好ましい。
熱間圧延の圧下率については、特に限定はしないが、
１パス毎の圧下率が10％未満では、熱間圧延時に再結晶
が促進しないために一部に粗大粒が残留し、じん性が低
下するという不利があるため、１パス毎に10％以上が好
ましい。
１パス毎の圧下率が10％未満では、熱間圧延時に再結晶
が促進しないために一部に粗大粒が残留し、じん性が低
下するという不利があるため、１パス毎に10％以上が好
ましい。
熱間圧延の仕上温度が下がり過ぎると熱間圧延中に炭
化物が析出し、耐食性を低下させるために仕上温度は80
0℃以上に限定した。
化物が析出し、耐食性を低下させるために仕上温度は80
0℃以上に限定した。
熱間圧延に引き続く冷却の速度については、冷却途中
の炭化物の析出を抑えるために vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ （℃/min）で計算される値以上の速度が必要である。
の炭化物の析出を抑えるために vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ （℃/min）で計算される値以上の速度が必要である。
この冷却の停止温度については、熱延後の冷却でオー
ステナイトが残留したまま焼もどし処理を施すとじん性
が著しく低下するため、冷却停止温度は、100℃以下で
あることが必要である。
ステナイトが残留したまま焼もどし処理を施すとじん性
が著しく低下するため、冷却停止温度は、100℃以下で
あることが必要である。
次に焼もどし処理については、この発明で耐力80〜11
0kgf/mm2を確保するための焼もどし温度の範囲は、鋼の
組成に依存していて、Cu、Nbを添加しない成分鋼では焼
もどし温度400〜500℃が好ましい。すなわち400℃より
低いと微細炭化物が析出しないために耐力が80kgf/mm2
以上にならず、また500℃を超えると焼もどし時に粒界
に粗大炭化物が析出し、耐食性が低下する。Cu、Nbを添
加する成分鋼では、焼もどし温度は、650℃まで拡大で
きる。
0kgf/mm2を確保するための焼もどし温度の範囲は、鋼の
組成に依存していて、Cu、Nbを添加しない成分鋼では焼
もどし温度400〜500℃が好ましい。すなわち400℃より
低いと微細炭化物が析出しないために耐力が80kgf/mm2
以上にならず、また500℃を超えると焼もどし時に粒界
に粗大炭化物が析出し、耐食性が低下する。Cu、Nbを添
加する成分鋼では、焼もどし温度は、650℃まで拡大で
きる。
（実施例） 表１に示す化学組成の鋼を溶製した。
これら鋼について、表２に示す製造プロセスで厚さ11
0mmのスラブから25mmの鋼板に仕上げた。
0mmのスラブから25mmの鋼板に仕上げた。
得られた鋼板の機械的性質及び耐食性、溶接性につい
て調べた結果を表３に示す。
て調べた結果を表３に示す。
なお耐食性は、65％硝酸腐食試験で評価し、粒界腐食
が顕著なものには×印をつけた。また耐エロージョン特
性は、対向型磁歪振動式キャビテーションエロージョン
試験機を用いて調べ、腐食減量15g/m2・ｈ以下のものに
は○印、それより多くの減量を示したものには×印をつ
けた。また鋼板の表面をTIGでなめ付け溶接した時の硬
度で溶接部強度を評価した。また溶接性については、ｙ
−スリット法で判定した。すなわち予熱120℃の試験で
割れのないものには○印を、割れのあるものには×印を
つけた。疲労試験は3.5％NaCl溶液中で応力400MPa、繰
り返し速度毎秒１サイクルで単軸引張疲労試験を行い、
Nfが23×105サイクル以上のものには○印を、それ未満
のものには×印をした。
が顕著なものには×印をつけた。また耐エロージョン特
性は、対向型磁歪振動式キャビテーションエロージョン
試験機を用いて調べ、腐食減量15g/m2・ｈ以下のものに
は○印、それより多くの減量を示したものには×印をつ
けた。また鋼板の表面をTIGでなめ付け溶接した時の硬
度で溶接部強度を評価した。また溶接性については、ｙ
−スリット法で判定した。すなわち予熱120℃の試験で
割れのないものには○印を、割れのあるものには×印を
つけた。疲労試験は3.5％NaCl溶液中で応力400MPa、繰
り返し速度毎秒１サイクルで単軸引張疲労試験を行い、
Nfが23×105サイクル以上のものには○印を、それ未満
のものには×印をした。
この発明の鋼は、強度、じん性、耐食性の点で従来成
分の鋼、又は従来プロセスで製造した鋼に比べて優れて
いる。また溶接部強度もHv330以上であり、溶接のまま
で十分な強度を確保できた。
分の鋼、又は従来プロセスで製造した鋼に比べて優れて
いる。また溶接部強度もHv330以上であり、溶接のまま
で十分な強度を確保できた。
（発明の効果） この発明の高強度マルテンサイトステンレス鋼は、
Ｃ、Ｎ、Cr及びNiの量を適正化し、かつMo、Ｖを添加す
ることによって、耐食性、耐エロージョン特性、溶接性
を損なうことなく耐力が80〜110kgf/mm2という高強度を
確保することができ、耐エロージョン特性が要求される
用途、また高強度、耐食性が要求される溶接構造用材料
として有用である。
Ｃ、Ｎ、Cr及びNiの量を適正化し、かつMo、Ｖを添加す
ることによって、耐食性、耐エロージョン特性、溶接性
を損なうことなく耐力が80〜110kgf/mm2という高強度を
確保することができ、耐エロージョン特性が要求される
用途、また高強度、耐食性が要求される溶接構造用材料
として有用である。
また第２発明、第４発明では、Nbを添加することによ
って、さらなる強度の向上が可能となる また第３発明、第４発明では、Cuを添加することによ
って、耐海水疲労特性の向上が可能となる。
って、さらなる強度の向上が可能となる また第３発明、第４発明では、Cuを添加することによ
って、耐海水疲労特性の向上が可能となる。
またこの発明の高強度マルテンサイトステンレス鋼の
製造方法は、熱間加工後、冷却を行う加工熱処理を施す
ことによって有利に高強度のマルテンサイトステンレス
鋼を製造することができる。
製造方法は、熱間加工後、冷却を行う加工熱処理を施す
ことによって有利に高強度のマルテンサイトステンレス
鋼を製造することができる。
第１図は、マルテンサイトとステンレス鋼の熱間加工性
に及ぼす加熱温度の影響を示すグラフ、 第２図は、高温高速引張試験の加熱パターンを示すグラ
フである。
に及ぼす加熱温度の影響を示すグラフ、 第２図は、高温高速引張試験の加熱パターンを示すグラ
フである。
Claims (8)
- 【請求項１】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の範
囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる、耐
力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサイトステン
レス鋼。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕
…（１） ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項２】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％、 Nb:0.02〜0.5wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の範
囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる、耐
力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサイトステン
レス鋼。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕
…（１） ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項３】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％、 Cu:0.2〜2.0wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の
範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる、
耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサイトステ
ンレス鋼。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕 ＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕＋〔Cu〕 …（１）′ ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項４】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.05〜0.5wt％、 Nb:0.02〜0.5wt％、 Cu:0.2〜2.0wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の
範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる、
耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度マルテンサイトステ
ンレス鋼。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕 ＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕＋〔Cu〕 …（１）′ ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項５】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の
範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる鋼
素材に、 最高加熱温度を1250℃とする加熱を施し、 次いで仕上温度を800℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるvc値（℃/min）以上
の冷却速度で100℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理を施す ことを特徴とする、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度
マルテンサイトステンレス鋼の製造方法。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕
…（１） vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ …（２） ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項６】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％、 Nb:0.02〜0.5wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の範
囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる鋼素
材に、 最高加熱温度を1250℃とする加熱を施し、 次いで仕上温度を800℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるvc値（℃/min）以上
の冷却速度で100℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理を施す ことを特徴とする、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度
マルテンサイトステンレス鋼の製造方法。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕
…（１） vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ …（２） ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項７】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％、 Cu:0.2〜2.0wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の
範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる鋼
素材に、 最高加熱温度を1250℃とする加熱を施し、 次いで仕上温度を800℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるvc値（℃/min）以上
の冷却速度で100℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理を施す ことを特徴とする、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度
マルテンサイトステンレス鋼の製造方法。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕 …（１） vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ …（２） ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。 - 【請求項８】C:0.005〜0.04wt％、 Si:1.0wt％以下、 Mn:2.0wt％以下、 Cr:12.0〜17.0wt％、 Ni:1.5〜6.0wt％、 Mo:0.1〜1.5wt％、 V:0.02〜0.5wt％、 Nb:0.02〜0.5wt％、 Cu:0.2〜2.0wt％及び N:0.005〜0.15wt％ を、下記（１）′式で表されるNieqが10.5〜12.9wt％の
範囲で含有し、残部はFe及び不可避的不純物よりなる鋼
素材に、 最高加熱温度を1250℃とする加熱を施し、 次いで仕上温度を800℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるvc値（℃/min）以上
の冷却速度で100℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もどし処理を施す ことを特徴とする、耐力80〜110kgf/mm2を有する高強度
マルテンサイトステンレス鋼の製造方法。 記 Nieq＝〔Ni〕＋〔Mn〕＋0.5〔Cr〕＋0.3〔Si〕＋〔Mo〕 …（１） vc＝２×｛〔Ni〕＋100（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝ …（２） ここに右辺各項の〔 〕は、〔 〕内成分の鋼中含有量
（wt％）を表す。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32272989A JP2665009B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 |
| NO905321A NO177190C (no) | 1989-12-11 | 1990-12-10 | Martensittisk rustfritt stål og fremstilling og anvendelse av dette |
| KR1019900020352A KR930007141B1 (ko) | 1989-12-11 | 1990-12-11 | 고강도 마르텐사이트 스테인레스강 및 그 제조방법 |
| DE4039538A DE4039538C2 (de) | 1989-12-11 | 1990-12-11 | Tragflügel eines Tragflügelbootes |
| US07/820,560 US5232520A (en) | 1989-12-11 | 1992-01-14 | High-strength martensitic stainless steel having superior fatigue properties in corrosive and erosive environment and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32272989A JP2665009B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188240A JPH03188240A (ja) | 1991-08-16 |
| JP2665009B2 true JP2665009B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=18146972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32272989A Expired - Fee Related JP2665009B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-14 | 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2665009B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| JP3854392B2 (ja) | 1996-11-11 | 2006-12-06 | 同和鉱業株式会社 | 光学的フィルター |
| DE60228395D1 (de) * | 2001-12-26 | 2008-10-02 | Jfe Steel Corp | Strukturbauelement eines Fahrzeuges aus Martensitischem Rostfreistahlblech |
| JP5046398B2 (ja) * | 2008-12-17 | 2012-10-10 | 株式会社日本製鋼所 | 高窒素マルテンサイト系ステンレス鋼 |
| US10281903B2 (en) * | 2015-07-27 | 2019-05-07 | Hitachi, Ltd. | Process for design and manufacture of cavitation erosion resistant components |
| US10870900B2 (en) * | 2017-06-07 | 2020-12-22 | A. Finkl & Sons Co. | High toughness martensitic stainless steel and reciprocating pump manufactured therewith |
-
1989
- 1989-12-14 JP JP32272989A patent/JP2665009B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH03188240A (ja) | 1991-08-16 |
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