JP2985338B2 - マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の加工方法 - Google Patents
マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の加工方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はＪＩＳ−ＳＵＳ６３
０，ＳＵＳ６３１等のマルテンサイト系の析出硬化型ス
テンレス鋼の加工方法に関する。
０，ＳＵＳ６３１等のマルテンサイト系の析出硬化型ス
テンレス鋼の加工方法に関する。
【０００２】［従来の技術及び発明が解決しようとする
課題］ステンレス鋼は、鉄にＣｒを含有させて合金表面
にＣｒの酸化膜を形成せしめ、合金表面を不動体化した
ものであって、これにはＣｒを合金元素の主成分とし、
焼入れによってマルテンサイト組織となる中炭素のマル
テンサイト系ステンレス鋼，同じくＣｒを合金元素の主
成分とし、焼入れしてもフェライト組織のままの、即ち
硬化することのできない低炭素のフェライト系ステンレ
ス鋼，Ｃｒ−Ｎｉを主成分とし、オ−ステナイト１相か
ら成るオ−ステナイト系ステンレス鋼、更にＣｒ−Ｎｉ
を主成分とし、これに特殊元素を加えた析出硬化型ステ
ンレス鋼などがある。
課題］ステンレス鋼は、鉄にＣｒを含有させて合金表面
にＣｒの酸化膜を形成せしめ、合金表面を不動体化した
ものであって、これにはＣｒを合金元素の主成分とし、
焼入れによってマルテンサイト組織となる中炭素のマル
テンサイト系ステンレス鋼，同じくＣｒを合金元素の主
成分とし、焼入れしてもフェライト組織のままの、即ち
硬化することのできない低炭素のフェライト系ステンレ
ス鋼，Ｃｒ−Ｎｉを主成分とし、オ−ステナイト１相か
ら成るオ−ステナイト系ステンレス鋼、更にＣｒ−Ｎｉ
を主成分とし、これに特殊元素を加えた析出硬化型ステ
ンレス鋼などがある。
【０００３】マルテンサイト系ステンレス鋼は強さ，硬
さ等に優れる反面耐食性，加工性が十分でなく、またフ
ェライト系ステンレス鋼は加工性，耐食性はマルテンサ
イト系ステンレス鋼よりも優れているが、硬さ，強度が
十分でない。
さ等に優れる反面耐食性，加工性が十分でなく、またフ
ェライト系ステンレス鋼は加工性，耐食性はマルテンサ
イト系ステンレス鋼よりも優れているが、硬さ，強度が
十分でない。
【０００４】一方オ−ステナイト系ステンレス鋼は、加
工性が良くまた非常に耐食性が良いが、硬さが低く、機
械的強度も低いので構造用などに好適な材料とは言えな
い。
工性が良くまた非常に耐食性が良いが、硬さが低く、機
械的強度も低いので構造用などに好適な材料とは言えな
い。
【０００５】析出硬化型ステンレス鋼は、強度，耐食
性，加工性などの特性を兼備した材料として開発された
ものであって、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉなど特殊元素を硬化元
素として含有し、熱処理によって強度を発現する。
性，加工性などの特性を兼備した材料として開発された
ものであって、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉなど特殊元素を硬化元
素として含有し、熱処理によって強度を発現する。
【０００６】即ちこの析出硬化型ステンレス鋼の場合、
一般に１０５０℃程度の温度に加熱してオ−ステナイト
化し、特殊添加元素を固溶化した後急冷してマルテンサ
イト組織とし（焼き入れし）、次いで４００〜５００℃
の低温で時効処理を行う。この時効処理によって硬化元
素が急冷による過飽和状態から微細な析出物として析出
し始め、ここで硬さ，強度を発現する。
一般に１０５０℃程度の温度に加熱してオ−ステナイト
化し、特殊添加元素を固溶化した後急冷してマルテンサ
イト組織とし（焼き入れし）、次いで４００〜５００℃
の低温で時効処理を行う。この時効処理によって硬化元
素が急冷による過飽和状態から微細な析出物として析出
し始め、ここで硬さ，強度を発現する。
【０００７】従ってこの析出硬化型ステンレス鋼の場
合、その加工手順として先ず素材を１０５０℃程度の高
温まで加熱してオ−ステナイトと成し、そのような高温
で熱間塑性加工して所要の形状を付与し、しかる後一旦
これを放冷により冷却した後上記のような熱処理、即ち
溶体化処理及び時効処理を行って強度を発現せしめる。
合、その加工手順として先ず素材を１０５０℃程度の高
温まで加熱してオ−ステナイトと成し、そのような高温
で熱間塑性加工して所要の形状を付与し、しかる後一旦
これを放冷により冷却した後上記のような熱処理、即ち
溶体化処理及び時効処理を行って強度を発現せしめる。
【０００８】ところで析出硬化型ステンレス鋼にもマル
テンサイト系のものとオ−ステナイト系のものとがあ
り、このうちマルテンサイト系のものは、マルテンサイ
ト組織状態での加工が難しいために一般に上記のような
高温に加熱してオ−ステナイト状態とし、その温度で塑
性加工、即ち熱間加工を行うようにしている。
テンサイト系のものとオ−ステナイト系のものとがあ
り、このうちマルテンサイト系のものは、マルテンサイ
ト組織状態での加工が難しいために一般に上記のような
高温に加熱してオ−ステナイト状態とし、その温度で塑
性加工、即ち熱間加工を行うようにしている。
【０００９】しかしながらこのような高温での熱間加工
の場合、その後の冷却によって大きな体積収縮が生じ、
加工寸法が大きく変化する。即ちこのような熱間加工で
は精密鍛造など精度の高い加工ができないのであり、そ
こで後において切削等加工が必要であってその際の削り
代も多くなり、製品の寸法出しも難しくなる。また加え
てこのような熱間加工の場合、表面に発生するスケール
の量が多いといった問題もある。
の場合、その後の冷却によって大きな体積収縮が生じ、
加工寸法が大きく変化する。即ちこのような熱間加工で
は精密鍛造など精度の高い加工ができないのであり、そ
こで後において切削等加工が必要であってその際の削り
代も多くなり、製品の寸法出しも難しくなる。また加え
てこのような熱間加工の場合、表面に発生するスケール
の量が多いといった問題もある。
【００１０】一方マルテンサイト系ステンレス鋼を冷材
から温間加工温度まで加熱してこれに塑性加工を施す方
法もあり、この場合その後の冷却による寸法変化を小さ
く抑え得、また発生するスケールの量を少なく抑え得る
が、この材料は温間加工温度ではマルテンサイト組織の
ままであり、従って硬い材料のままで加工を加えること
となるために加工し辛く、場合により材料割れが発生す
るなど加工性の点で問題がある。
から温間加工温度まで加熱してこれに塑性加工を施す方
法もあり、この場合その後の冷却による寸法変化を小さ
く抑え得、また発生するスケールの量を少なく抑え得る
が、この材料は温間加工温度ではマルテンサイト組織の
ままであり、従って硬い材料のままで加工を加えること
となるために加工し辛く、場合により材料割れが発生す
るなど加工性の点で問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
課題を解決するためになされたものであり、素材を一旦
１０００℃以上に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工温度
まで冷却して塑性加工を施すことを特徴とするものであ
る。
課題を解決するためになされたものであり、素材を一旦
１０００℃以上に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工温度
まで冷却して塑性加工を施すことを特徴とするものであ
る。
【００１２】また本願の別の発明は、素材を一旦１００
０℃以上に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工温度まで冷
却して塑性加工を施し、その後これを冷却した後に別途
溶体化処理を行うことなく時効処理することを特徴とす
る。
０℃以上に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工温度まで冷
却して塑性加工を施し、その後これを冷却した後に別途
溶体化処理を行うことなく時効処理することを特徴とす
る。
【００１３】［作用及び発明の効果］このように本発明
は、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼を一旦１
０００℃以上に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工温度
（例えば３００℃程度の温度）で塑性加工を加えるよう
にしたものである。
は、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼を一旦１
０００℃以上に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工温度
（例えば３００℃程度の温度）で塑性加工を加えるよう
にしたものである。
【００１４】一般に温間加工と言われるものは冷材を所
定の加工温度まで加熱した後その温度において鍛造など
の加工を加えるものであり、マルテンサイト系の析出硬
化型ステンレス鋼の場合、マルテンサイト組織状態で加
工することとなって前述したような不具合を発生する。
定の加工温度まで加熱した後その温度において鍛造など
の加工を加えるものであり、マルテンサイト系の析出硬
化型ステンレス鋼の場合、マルテンサイト組織状態で加
工することとなって前述したような不具合を発生する。
【００１５】しかるに本発明では鋼材を一旦１０００℃
以上の高温に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工領域まで
降温して塑性加工するようにしており、この場合鋼材を
軟らかいオ−ステナイト組織状態で加工できるため、加
工を容易に行うことができる。
以上の高温に加熱した後Ｍｓ点以上の温間加工領域まで
降温して塑性加工するようにしており、この場合鋼材を
軟らかいオ−ステナイト組織状態で加工できるため、加
工を容易に行うことができる。
【００１６】これはマルテンサイト系析出硬化型ステン
レス鋼の場合、一旦加熱してオ−ステナイトにするとこ
れを降温した場合でも長時間オ−ステナイト状態を保つ
特性がある（Ｍｓ点以上で）ことを利用したものであ
る。
レス鋼の場合、一旦加熱してオ−ステナイトにするとこ
れを降温した場合でも長時間オ−ステナイト状態を保つ
特性がある（Ｍｓ点以上で）ことを利用したものであ
る。
【００１７】因みに図２は鋼材（ＳＵＳ６３０）を一旦
１０５０℃まで昇温した後にＭｓ点以上の温度範囲内で
冷却して塑性加工（グリーブル試験）を行った場合と
（□印）、従来の方法に従って冷材を直接加工温度まで
加熱して塑性加工した場合（○印）とで変形抵抗，絞り
率（変形能）がどのように違ってくるかを示したもので
ある。但し図中横軸は加工時の温度を、縦軸は変形抵抗
及び絞り率を示している。
１０５０℃まで昇温した後にＭｓ点以上の温度範囲内で
冷却して塑性加工（グリーブル試験）を行った場合と
（□印）、従来の方法に従って冷材を直接加工温度まで
加熱して塑性加工した場合（○印）とで変形抵抗，絞り
率（変形能）がどのように違ってくるかを示したもので
ある。但し図中横軸は加工時の温度を、縦軸は変形抵抗
及び絞り率を示している。
【００１８】従来の方法による具体的な処理条件が図１
（イ）に示してある。具体的には冷材（ＳＵＳ６３０）
を２００℃／秒で温度Ｔ℃まで昇温し、その温度に１０
０秒間保持した後引張り試験している（引張速度２イン
チ／秒）。
（イ）に示してある。具体的には冷材（ＳＵＳ６３０）
を２００℃／秒で温度Ｔ℃まで昇温し、その温度に１０
０秒間保持した後引張り試験している（引張速度２イン
チ／秒）。
【００１９】一方本発明に従う処理方法による具体的処
理条件が図１（ロ）に示してある。具体的には冷材（Ｓ
ＵＳ６３０）を２００℃／秒の速度で１０５０℃まで昇
温して１００秒間保持した後温度Ｔ℃まで降温し、そし
てその温度に１００秒間保持した後引張り試験してい
る。
理条件が図１（ロ）に示してある。具体的には冷材（Ｓ
ＵＳ６３０）を２００℃／秒の速度で１０５０℃まで昇
温して１００秒間保持した後温度Ｔ℃まで降温し、そし
てその温度に１００秒間保持した後引張り試験してい
る。
【００２０】図２に示されているように、図１（ロ）の
処理方法の場合、（イ）の処理方法に比べて変形抵抗が
小さく、また絞り率も大きくなっている。これは（イ）
の処理方法の場合には鋼材をマルテンサイト状態のまま
で加工することとなるのに対し、（ロ）の方法の場合に
は鋼材をオ−ステナイト状態で加工できることによるも
のである。
処理方法の場合、（イ）の処理方法に比べて変形抵抗が
小さく、また絞り率も大きくなっている。これは（イ）
の処理方法の場合には鋼材をマルテンサイト状態のまま
で加工することとなるのに対し、（ロ）の方法の場合に
は鋼材をオ−ステナイト状態で加工できることによるも
のである。
【００２１】このように本発明によれば例えば３００℃
程度の低い温度での加工が可能であって加工性も良好で
あり、加工中に材料割れ等の不具合を発生しない。また
低い温度で加工を行うためにその後の冷却時に寸法変化
が少ない。即ち精密加工が可能となるのであり、加えて
低い温度での加工であるので表面に発生するスケールも
少なく抑えることができる。
程度の低い温度での加工が可能であって加工性も良好で
あり、加工中に材料割れ等の不具合を発生しない。また
低い温度で加工を行うためにその後の冷却時に寸法変化
が少ない。即ち精密加工が可能となるのであり、加えて
低い温度での加工であるので表面に発生するスケールも
少なく抑えることができる。
【００２２】本願の別の発明は、温間領域における塑性
加工後、溶体化処理を施すことなくこれを直接時効処理
をするものであり、これによって従来の処理におけると
同等以上の特性を得ることができる。
加工後、溶体化処理を施すことなくこれを直接時効処理
をするものであり、これによって従来の処理におけると
同等以上の特性を得ることができる。
【００２３】上述したように析出硬化型のステンレス鋼
の場合、塑性加工後においてこれを１０５０℃程度の高
温まで昇温して溶体化処理し、しかる後急冷して焼入れ
し、その後４００〜５００℃程度の低い温度に昇温して
硬化元素を微細に析出させ若しくは析出直前の状態にも
ちきたす時効処理を施すのが従来行われている熱処理方
法である。
の場合、塑性加工後においてこれを１０５０℃程度の高
温まで昇温して溶体化処理し、しかる後急冷して焼入れ
し、その後４００〜５００℃程度の低い温度に昇温して
硬化元素を微細に析出させ若しくは析出直前の状態にも
ちきたす時効処理を施すのが従来行われている熱処理方
法である。
【００２４】しかるに本発明ではこの溶体化処理を省略
して直接に時効処理を行うのであり、これによって十分
な硬さ，強度が得られることが確認されている。
して直接に時効処理を行うのであり、これによって十分
な硬さ，強度が得られることが確認されている。
【００２５】これはマルテンサイト系析出硬化型ステン
レス鋼の場合、１０５０℃といった高温からの急冷によ
らなくても、即ち３００℃程度の温間加工温度からの冷
却によっても、これを１０００℃程度の高温から急冷し
た場合と同様の組織（マルテンサイト組織）状態を得る
ことができるという事実を利用したものである。
レス鋼の場合、１０５０℃といった高温からの急冷によ
らなくても、即ち３００℃程度の温間加工温度からの冷
却によっても、これを１０００℃程度の高温から急冷し
た場合と同様の組織（マルテンサイト組織）状態を得る
ことができるという事実を利用したものである。
【００２６】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。 ［実施例１］鋼材としてＳＵＳ６３０を用い、これを表
１に示す処理手順に従い且つ図３に示す工程（工程
（Ｉ）→（ＩＶ））で棒材１０からＭ１０ボルト１２を
製造し、その硬さを測定した。尚表中ＳＴとあるのは溶
体化処理で、ＡＧとあるのは時効処理である。それぞれ
の条件は、 ＳＴ：１０５０℃で３０分保持した後空冷 ＡＧ：４８０℃で一時間保持した後空冷 とした。
にその実施例を詳述する。 ［実施例１］鋼材としてＳＵＳ６３０を用い、これを表
１に示す処理手順に従い且つ図３に示す工程（工程
（Ｉ）→（ＩＶ））で棒材１０からＭ１０ボルト１２を
製造し、その硬さを測定した。尚表中ＳＴとあるのは溶
体化処理で、ＡＧとあるのは時効処理である。それぞれ
の条件は、 ＳＴ：１０５０℃で３０分保持した後空冷 ＡＧ：４８０℃で一時間保持した後空冷 とした。
【００２７】
【表１】
【００２８】この表から分かるように冷材を直接３００
℃まで加熱して温間鍛造した場合（比較例）には実際
上加工ができなかったのに対して、一旦１０５０℃まで
加熱した後２００℃以上の温度に降温して加工した場合
（実施例）、加工が容易に行い得、また加工後に溶体化
処理を行うことなく直接時効処理した場合でも従来の一
般的な加工処理方法（比較例）による場合と同等以上
の硬さを得ることができた。尚比較例に示してあるの
が従来の一般的な温間加工方法とされるもので、この場
合には溶体化処理が必須である。
℃まで加熱して温間鍛造した場合（比較例）には実際
上加工ができなかったのに対して、一旦１０５０℃まで
加熱した後２００℃以上の温度に降温して加工した場合
（実施例）、加工が容易に行い得、また加工後に溶体化
処理を行うことなく直接時効処理した場合でも従来の一
般的な加工処理方法（比較例）による場合と同等以上
の硬さを得ることができた。尚比較例に示してあるの
が従来の一般的な温間加工方法とされるもので、この場
合には溶体化処理が必須である。
【００２９】［実施例２］鋼材としてＳＵＳ６３０を用
い、これを１０５０℃に加熱して表２に示す各時間保持
し、その後３００℃まで降温してグリーブル試験を行
い、変形抵抗，絞り率を測定した。結果が同表に併せて
示してある。
い、これを１０５０℃に加熱して表２に示す各時間保持
し、その後３００℃まで降温してグリーブル試験を行
い、変形抵抗，絞り率を測定した。結果が同表に併せて
示してある。
【００３０】
【表２】
【００３１】この表から、極めて短時間の保持でも十分
特性を発現させ得ることが分かる
特性を発現させ得ることが分かる
【００３２】［実施例３］ＳＵＳ６３０を１０５０℃ま
で加熱してオーステナイト化した後Ｍｓ点以上の３００
℃まで降温して同温度で塑性加工（グリ−ブル試験）を
行い、冷却後４８０×１時間保持，その後空冷の条件で
時効処理を施した。結果が従来の加工処理方法との比較
において表３に示してある。
で加熱してオーステナイト化した後Ｍｓ点以上の３００
℃まで降温して同温度で塑性加工（グリ−ブル試験）を
行い、冷却後４８０×１時間保持，その後空冷の条件で
時効処理を施した。結果が従来の加工処理方法との比較
において表３に示してある。
【００３３】
【表３】
【００３４】この表から分かるように本発明に従って加
工処理を行った場合、加工後別途に溶体化処理を行わな
くても従来と同等ないしそれ以上の特性を発現させるこ
とができる。
工処理を行った場合、加工後別途に溶体化処理を行わな
くても従来と同等ないしそれ以上の特性を発現させるこ
とができる。
【００３５】以上本発明の実施例を詳述したが、これは
あくまで一例示であって、本発明はＳＵＳ６３１その他
のマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼にも適用可
能であるなど、その主旨を逸脱しない範囲において、当
業者の知識に基づき様々な変更を加えた態様で実施可能
である。
あくまで一例示であって、本発明はＳＵＳ６３１その他
のマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼にも適用可
能であるなど、その主旨を逸脱しない範囲において、当
業者の知識に基づき様々な変更を加えた態様で実施可能
である。
【図１】本発明の特徴を説明するために示した鋼材に対
する加工手順を具体的に表した図である。
する加工手順を具体的に表した図である。
【図２】その加工方法の効果を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に従ってボルトを製造する際
の工程説明図である。
の工程説明図である。
１０ 棒材 １２ ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21J 1/06,5/00 C21D 8/00
Claims (2)
- 【請求項１】 素材を一旦１０００℃以上に加熱した後
Ｍｓ点以上の温間加工温度まで冷却して塑性加工を施す
ことを特徴とするマルテンサイト系析出硬化型ステンレ
ス鋼の加工方法。 - 【請求項２】 素材を一旦１０００℃以上に加熱した後
Ｍｓ点以上の温間加工温度まで冷却して塑性加工を施
し、その後これを冷却した後に別途溶体化処理を行うこ
となく時効処理することを特徴とするマルテンサイト系
析出硬化型ステンレス鋼の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068974A JP2985338B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068974A JP2985338B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280918A JPH04280918A (ja) | 1992-10-06 |
| JP2985338B2 true JP2985338B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=13389155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068974A Expired - Fee Related JP2985338B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2985338B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6478900B1 (en) | 1994-12-30 | 2002-11-12 | Diado Tokushuko Kabushiki Kaisha | Method of forging precipitation hardening type stainless steel |
| DE19821797C1 (de) * | 1998-05-15 | 1999-07-08 | Skf Gmbh | Verfahren zur Herstellung von gehärteten Teilen aus Stahl |
| CN105458134B (zh) * | 2015-11-17 | 2017-10-17 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 一种含钨马氏体不锈钢的锻造方法 |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP3068974A patent/JP2985338B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04280918A (ja) | 1992-10-06 |
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