JP3534998B2 - 衝撃特性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、耐衝撃特性に優れ
たマルテンサイト系ステンレス鋼であり、特にタービン
ブレード用材、冷間工具鋼や軸受用鋼等耐衝撃特性およ
び高強度、耐食性を必要とする材料に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、高強度、耐食性を必要とする材料
として、マルテンサイト系ステンレス鋼が使用されてい
るが、一般にオーステナイト系ステンレス鋼等に比べて
衝撃靱性が劣化するという問題がある。それに対し、例
えば、特開平６−１２８６２７号公報等では焼準処理法
による衝撃靱性の向上の検討がなされている。しかし、
そのＣｕレベルは１．０〜５．０重量％となっている。
また、他の報告でもマルテンサイト組織の安定化および
耐食性の向上として、Ｃｕを０．５重量％以下程度まで
含有するとしたものが一般に多く、Ｃｕ量の極低下によ
り衝撃靱性の向上は試みた報告はこれまでにない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の方法では、Ｃｕ添加量が多く、Ｃｕ添加量の極低下に
よる衝撃特性の向上は図られていない。従って、従来の
方法ではタービンブレード用材等の耐衝撃特性を特に必
要とする用途においては問題があった。本発明ではＣｕ
を低下させることによって、これらの問題を解決し、耐
衝撃特性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供
することを目的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明鋼の要旨とするところは、重量％で、Ｃ：
０．１０〜０．６０％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：
１．００％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．００
５％以下、Ｎｉ：０．６０％以下、Ｃｒ：８．００〜１
６．０％、Ｍｏ：０．１０〜２．０％、Ａｌ：０．００
５〜０．１％を含有し、さらにＣｕ：０．０５％以下に
低減し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる耐衝
撃特性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼にある。 【０００５】 【発明の実施の形態】次に、本発明を構成する合金の成
分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 Ｃ：０．１０〜０．６０％ Ｃはマルテンサイトに過飽和に固溶し強度の向上に有効
である。そのためには少なくとも０．１０％以上のＣを
必要とする。しかし、多量に添加すると耐衝撃特性が低
下する。また、Ｃｒ炭化物として析出すると粒界腐食、
孔食感受性が増大し、耐食性が劣化する。よって上限を
０．６０％とした。 【０００６】Ｓｉ：０．５０％以下 Ｓｉは脱酸剤として必要であるが、多量に添加すると衝
撃靱性を低下させるので上限を０．５０％とした。 Ｍｎ：１．００％以下 Ｍｎは脱酸、脱硫および強度確保に有効であるが、多量
に添加すると耐食性、耐酸化性は劣化し、また靱性も低
下させるため、上限を１．００％とした。 【０００７】Ｐ：０．０２５％以下 Ｐは偏析を起こしやすく、熱間割れ性を高め、溶接部の
き裂感受性を助長し、靱性も低下させるため、極力少な
い方が好ましく上限を０．０２５％とした。 Ｓ：０．００５％以下 Ｓは熱間加工性、靱性を劣化する。また、多量に添加す
ると孔食感受性も増大するため、極力少ない方が好まし
く上限を０．００５％とした。 【０００８】Ｎｉ：０．６０％以下 Ｎｉオーステナイト形成元素で、マルテンサイト相を安
定させ耐食性を向上させるが、Ｎｉは高価な元素であり
上限を０．６０％とした。 Ｃｒ：８．００〜１６．０％ Ｃｒは、強固な不動態膜を形成し、酸化性酸に対して耐
食性の向上に有効であるため、下限を８．００％とし
た。また、多量に添加するとマルテンサイト単相になら
ないので、上限を１６．０％とした。 【０００９】Ｍｏ：０．１０〜２．０％ Ｍｏは不動態を非常に安定化して耐食性を向上させ、塩
化物溶液中における孔食電位を貴にして耐孔食性の向上
に有効である。多量に添加すると耐衝撃特性は劣化する
ため上限を２．０％とした。 Ａｌ：０．００５〜０．１％ Ａｌは脱酸のために必要であり、０．００５未満ではそ
の効果が不十分であるため、下限を０．００５％とし
た。また、多量に添加すると粗大介在物となり、靱性を
低下させるため上限を０．１％とした。 Ｃｕ：０．０５％以下 Ｃｕの極力低減は、耐衝撃特性を著しく向上させるため
の本発明の重要な手段であり、０．０５％以下とした。 【００１０】 【実施例】本発明であるＣｕ低減による耐衝撃特性の向
上効果を評価するため、シャルピー衝撃試験をおこなっ
た。試験片はＪＩＳＺ２２０２の４号試験片を使用し
た。また、前処理として９８０℃×３０ｍｉｎ、油冷
（６５０，７００，７５０）℃×１ｈ．空冷の焼入焼戻
をおこなった。その結果を表１に示す。表１に示すよう
に、本発明鋼Ｎｏ１〜７の、いずれもＣｕを０．０５％
以下とした鋼については、シャルピー衝撃評価は良好な
結果を得た。一方、比較鋼Ｎｏ８〜１０については、い
ずれも満足なシャルピー評価を得ることはできなかっ
た。また、特に図１はＣｕ量がシャルピー衝撃値に影響
を及ぼすことを示したもので、その試験結果によれば、
Ｃｕ：０．０５重量％以下の場合は、７５０℃焼戻しで
の衝撃値は２５０Ｊ／ｍｍ² となっている。これから
も、Ｃｕ低減により耐衝撃特性は著しく向上することが
判る。 【００１１】 【表１】【００１２】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によるＣｕ極
低下により、マルテンサイト系ステンレス鋼の耐衝撃特
性を著しく向上させることができた。

【図面の簡単な説明】 【図１】Ｃｕ量がシャルピー衝撃値に与える影響を示す
図である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−213349（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104639（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】重量％で、 Ｃ ：０．１０〜０．６０％、 Ｓｉ：０．５０％以下、 Ｍｎ：１．００％以下、 Ｐ ：０．０２５％以下、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｎｉ：０．６０％以下、 Ｃｒ：８．００〜１６．０％、 Ｍｏ：０．１０〜２．０％、 Ａｌ：０．００５〜０．１％を含有し、さらにＣｕ：
   ０．０５％以下に低減し、残部がＦｅおよび不可避的不
   純物からなる耐衝撃特性の優れたマルテンサイト系ステ
   ンレス鋼。