JP4482174B2 - 析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法 - Google Patents

析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4482174B2
JP4482174B2 JP12802499A JP12802499A JP4482174B2 JP 4482174 B2 JP4482174 B2 JP 4482174B2 JP 12802499 A JP12802499 A JP 12802499A JP 12802499 A JP12802499 A JP 12802499A JP 4482174 B2 JP4482174 B2 JP 4482174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
treatment
precipitation hardening
stainless steel
subzero
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP12802499A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000319724A (ja
Inventor
敦彦 坂部
泰輔 草野
雅一 嶋貫
一夫 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Jukogyo KK filed Critical Fuji Jukogyo KK
Priority to JP12802499A priority Critical patent/JP4482174B2/ja
Publication of JP2000319724A publication Critical patent/JP2000319724A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4482174B2 publication Critical patent/JP4482174B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、17−4PH、15−5PH、PH13−8Mo等の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ステンレス鋼は、合金元素が多いために偏析が出やすく、形状やインゴット製造条件によっては過度の偏析が生じ易い。この偏析とは、インゴット製造段階で凝固が始まると残存溶湯の合金成分は本質的に濃縮されるので、凝固が終了した部分では化学成分が異なる現象である。
【0003】
析出硬化型ステンレス鋼を高温に加熱するとオーステナイト組織になるが、これを急冷すると、その冷却途上でマルテンサイト組織に変態する。このオーステナイト組織からマルテンサイト組織への変態が始まる温度をMs点と言い、その変態が終了する温度をMf点と言う。
【0004】
マルテンサイト組織は、オーステナイト組織に比べて合金元素の固溶度が極めて小さく、合金元素が過飽和に固溶した状態になっているので、その後、適当な温度で加熱すると合金元素自体、乃至はそれらが結合して金属間化合物となって析出する。これが析出硬化現象である。従って、析出硬化型ステンレス鋼では、常温で一旦マルテンサイト組織にする必要があるが、過度の偏析が存在すると、その個所のMs点が低下して、冷却温度によってはマルテンサイト組織に変態しないでオーステナイト組織が残留する、いわゆる残留オーステナイトが存在する場合がある。
【0005】
従来、このような残留オーステナイトが生じる場合には、0℃以下にまで急冷してサブゼロ処理を行ってマルテンサイト組織に変態させている。即ち、インゴットからステンレス鋼材にした後、合金元素を分散させるための溶体化処理を行い、この溶体化処理後、直ちにサブゼロ処理を行ってから、450〜680℃で1〜4時間の析出硬化処理を行って析出硬化させている。このようにすれば、上記の析出硬化処理条件では、オーステナイト組織にほとんど変態することはないとされていることから、用途に応じた条件の溶体化処理及び析出硬化処理が行われて使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
析出硬化型ステンレス鋼は、一般に溶体化処理された状態で部品製造メーカに供給され、析出硬化処理を行った後、仕上げ加工を行って部品を製造している。この際、航空機部品等の高い信頼性が要求される部品の場合には、仕上げ加工後に加工傷等のクラックを検出するために、例えば磁粉探傷法による非破壊検査が行われる。
【0007】
ところが、本発明者らが、溶体化処理後にサブゼロ処理を行ってマルテンサイト組織に変態させたPH13−8Moで製作された構造部材を磁粉探傷法により検査したところ、クラックを示す磁粉の付着が検出された。そして、この磁粉の付着した部分を詳しく調査したところ、この部分にはクラックは発見されず、残留オーステナイト組織が検出された。
【0008】
この磁粉探傷法による検査では、オーステナイト組織が一定幅、一定長さに残留すると、その磁性不均一さにより磁粉が付着し、あたかもそこにクラックや非金属介在物があるかのようなインディケーションとして、棒状及び管状の部品であれば線状に、板状の部品であれば面状に縞状残留オーステナイトが現れる。
【0009】
このように、磁粉の付着が検出されると、致命的な欠陥であるクラックや非金属介在物との区別がつかず、その見極めに多大な労力を要するばかりでなく、部品強度特性に影響を与えかねない。
【0010】
そこで、本発明者らは、このようなオーステナイト組織の残留は、溶体化処理後のサブゼロ処理の温度に原因があるものと考え、各種の析出硬化型ステンレス鋼について、溶体化処理後のサブゼロ処理の温度を、−70℃までの範囲で種々変化させて、析出硬化処理後における偏析組織の残留の有無を磁粉探傷法により検査した。その結果、いかなるサブゼロ処理を行っても析出硬化型ステンレス鋼の合金成分の量によっては、クラックがないのに磁粉の付着が検出される現象が見られた。
【0011】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、析出硬化型ステンレス鋼における縞状残留オーステナイト組織を有効に除去できる熱処理方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項1に記載の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法の発明は、析出硬化型ステンレス鋼を溶体化処理した後、引き続き急冷してサブゼロ処理を行い、次に450〜680℃で1〜4時間の、実質的に組織変態を生じない加熱条件で析出硬化処理を行った後、引き続き急冷してサブゼロ処理を行うことを特徴とする。
【0013】
この請求項1の発明は、本発明者らによる鋭意研究の結果として見出されたものである。即ち、本発明者らは、請求項1の発明に至る過程で、種々の実験検討を試みた。その一つは、磁粉探傷法による検査で磁粉が検出された鋼材に、サブゼロ処理を行うというものであり、もう一つは、溶体化処理状態で磁粉探傷法による検査で磁粉が検出された鋼材に、析出硬化処理直後に−70℃の雰囲気でサブゼロ処理を行うものであり、更に他の一つは、析出硬化処理後に磁粉探傷法による検査で磁粉が検出された鋼材再度溶体化処理を行い、その直後−25℃の雰囲気でサブゼロ処理を行い、その後析出処理を行うというものである。
【0014】
しかし、これらの方法によっては、いずれもオーステナイト組織の残留を有効に除去することはできなかった。そこで、請求項1に記載のように、溶体化処理直後のサブゼロ処理に加え、析出硬化処理直後にもサブゼロ処理を行ったところ、溶体化処理直後のサブゼロ処理では除去しきれない、たは除去されてもその後の析出硬化処理により現れてしまう縞状残留オーステナイト組織を、その直後のサブゼロ処理によってマルテンサイト組織に変態させることができ、オーステナイト組織の残留を有効に除去できることを見出した。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法において、上記析出硬化処理後のサブゼロ処理は、上記溶体化処理後のサブゼロ処理の温度よりも低い雰囲気中で行うことを特徴とする。
【0016】
請求項2の発明によると、析出硬化処理後のサブゼロ処理の温度が、前に施された溶体化処理後のサブゼロ処理の温度よりも低いので、析出硬化処理によって現れた残留オーステナイト組織をより確実にマルテンサイト組織に変態させることができ、これによりオーステナイト組織の残留をほぼ完全に除去することが可能となる。
【0017】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法において、上記溶体化処理後のサブゼロ処理は−5℃の雰囲気中で行い、上記析出硬化処理後のサブゼロ処理は−70℃の雰囲気中で行うことを特徴とする。
【0018】
請求項3の発明によると、溶体化処理後のサブゼロ処理の温度が略−25℃で、溶体化処理温度との差が比較的小さいので、急冷による材料の応力割れを有効に防止でき、また析出硬化処理後のサブゼロ処理の温度が略−70℃と低いので、残留するオーステナイト組織を完全にマルテンサイト組織に変態させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法の実施の形態を図1乃至図3によって説明する。
【0020】
図1(A)及び(B)は、各々熱処理に供した供試体を示す正面図及び側面図、図2は溶体化処理及びその直後のサブゼロ処理を説明するための図、図3は析出硬化処理及びその直後のサブゼロ処理を説明するための図である。
【0021】
本実施の形態では、供試体1として、析出硬化型ステンレス鋼の一種であるPH13−8Moよりなる長さ100mm、半径25.4mmの半円柱状のものを用いた。この供試体1を、図2に示すように、927℃に加熱された炉に90分間保持して溶体化処理を行い、その直後、−25℃に冷却された冷凍庫に供試体1を12時間保持してサブゼロ処理を行い、その後、室温大気中に放置した。
【0022】
次に、供試体1を粗加工した後、図3に示すように、538℃に加熱された炉に4時間保持して析出硬化処理を行い、その直後、−70℃に冷却された冷凍庫に供試体1を12時間保持してサブゼロ処理を行い、その後、室温大気中に放置した。
【0023】
以上の熱処理を行った供試体1に対して、磁粉探傷法による非破壊検査を行ったところ、加工によるクラック以外に、磁粉の付着は見られなかった。また、顕微鏡によりミクロ組織調査したところ、オーステナイト組織は全く観察されなかった。
【0024】
比較のために、図1に示した供試体1と同一ロットの供試体に対して、従来の熱処理を行った後、磁粉探傷法による非破壊検査及び顕微鏡によるミクロ組織調査を行った。即ち、供試体を、図4に示すように、927℃に加熱された炉に90分間保持して溶体化処理を行って室温大気中に放置し、次に、粗加工した後、図5に示すように、538℃に加熱された炉に4時間保持して析出硬化処理を行って室温大気中に放置し、その後、非破壊検査及びミクロ組織調査を行った。
【0025】
その結果、非破壊検査において、加工によるクラックではない、残留オーステナイトの偏析部分に磁粉の付着が見られ、また、ミクロ組織調査において、オーステナイト組織が線状に複数残留しているのが確認された。
【0026】
表1に本熱処理実施品と従来の熱処理実施品における残留オーステナイト量を示す。本実施品において残留オーステナイト量が大幅に減少していることが分かる。
【0027】
【表1】
Figure 0004482174
【0028】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、本発明はPH13−8Moに限らず、他の析出硬化型ステンレス鋼にも有効に適用することができる。また、上記実施の形態では、溶体化処理直後のサブゼロ処理の温度を−25℃としたが、この冷却温度は、溶体化処理温度との差を小さくして急冷による応力割れを防ぐために選んだ温度であって、サブゼロ処理される材料のMf点以下の温度で、応力割れが生じなければ、−25℃よりも更に下げてもよく、或いはそれ以上の温度とすることもできる。同様に、このサブゼロ処理の時間も12時間に限らず、適宜設定することができる。
【0029】
更に、析出硬化処理直後のサブゼロ処理では、冷却温度を−70℃としたが、この冷却温度は、析出硬化処理温度が低いことで急冷しても内部応力による割れのおそれがないこと、及び完全にマルテンサイト組織に変態させるためには、溶体化処理直後のサブゼロ処理の温度よりも低温とすることで選んだものであって、この温度に限定されるものではない。また、このサブゼロ処理の時間も12時間に限らず、適宜設定することができる。
【0030】
同様に、溶体化処理の温度及び時間や、析出硬化処理の温度及び時間も、析出硬化型ステンレス鋼の合金成分、質量等に応じて適宜設定することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明した本発明の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法によると、溶体化処理直後のサブゼロ処理に加え、析出硬化処理直後にもサブゼロ処理を行うので、溶体化処理直後のサブゼロ処理では除去されずに析出硬化処理によって現れる残留オーステナイト組織を、その直後のサブゼロ処理によってマルテンサイト組織に変態させることができ、オーステナイト組織の残留を有効に除去できることができる。従って、本発明による熱処理方法によって部品を製造すれば、磁粉探傷法による非破壊検査により致命的な欠陥であるクラックのみを検出することができるので、検査の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で用いた析出硬化型ステンレス鋼の共試体を示す正面図及び側面図である。
【図2】本発明の実施の形態による溶体化処理及びその直後のサブゼロ処理を説明するための図である。
【図3】同じく、析出硬化処理及びその直後のサブゼロ処理を説明するための図である。
【図4】従来の熱処理方法による溶体化処理を説明するための図である。
【図5】同じく、析出硬化処理を説明するための図である。
【符号の説明】
1 供試体

Claims (3)

  1. 析出硬化型ステンレス鋼を溶体化処理した後、引き続き急冷してサブゼロ処理を行い、次に450〜680℃で1〜4時間の析出硬化処理を行った後、引き続き急冷してサブゼロ処理を行うことを特徴とする析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法。
  2. 上記析出硬化処理後のサブゼロ処理は、上記溶体化処理後のサブゼロ処理の温度よりも低い雰囲気中で行うことを特徴とする請求項1に記載の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法。
  3. 上記溶体化処理後のサブゼロ処理は−25℃の雰囲気中で行い、上記析出硬化処理後のサブゼロ処理は−70℃の雰囲気中で行うことを特徴とする請求項2に記載の析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法。
JP12802499A 1999-05-10 1999-05-10 析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法 Expired - Fee Related JP4482174B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12802499A JP4482174B2 (ja) 1999-05-10 1999-05-10 析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12802499A JP4482174B2 (ja) 1999-05-10 1999-05-10 析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000319724A JP2000319724A (ja) 2000-11-21
JP4482174B2 true JP4482174B2 (ja) 2010-06-16

Family

ID=14974613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12802499A Expired - Fee Related JP4482174B2 (ja) 1999-05-10 1999-05-10 析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4482174B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421938A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 沈阳透平机械股份有限公司 一种叶轮用fv520b-s材料的热处理工艺

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100390305C (zh) * 2005-06-28 2008-05-28 大连理工大学 一种高速钢刀具深冷处理方法
KR101177488B1 (ko) 2009-12-29 2012-08-27 주식회사 포스코 초고강도 고내식 스테인리스 합금 및 그 제조방법
CN103352112B (zh) * 2013-07-12 2015-03-25 上海汇众汽车车桥系统有限公司 一种提高喷射成型高速钢铣刀寿命的深冷工艺
CN104372136A (zh) * 2014-11-14 2015-02-25 无锡阳工机械制造有限公司 一种PH13-8Mo不锈钢的热处理方法
CN104694709A (zh) * 2015-03-09 2015-06-10 中船重工西安东仪科工集团有限公司 一种提高05Cr17Ni4Cu4Nb钢制零件硬度的热处理工艺方法
CN110724797B (zh) * 2019-10-23 2022-05-06 成都飞机工业(集团)有限责任公司 一种航空用PH13-8Mo零件的加工方法
CN111074048A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 苏州雷格姆海洋石油设备科技有限公司 一种17-4ph材耐高温高压锻件的制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421938A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 沈阳透平机械股份有限公司 一种叶轮用fv520b-s材料的热处理工艺
CN103421938B (zh) * 2012-05-14 2015-08-12 沈阳透平机械股份有限公司 一种叶轮用fv520b-s材料的热处理工艺

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000319724A (ja) 2000-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Skryabin et al. Investigation of the effect of thin films of aluminum nitride on the stone-like destruction of cast steel
KR102208870B1 (ko) 알루미늄 열간 가공의 최적화
Thomas et al. The effect of shot peening on the microstructure and properties of a near-alpha titanium alloy following high temperature exposure
Smith et al. M echanical properties and microstructural evolution of in-service Inconel 718 superalloy repaired by linear friction welding
JP6312157B2 (ja) ニッケル基超合金のための溶接前熱処理
JP4482174B2 (ja) 析出硬化型ステンレス鋼の熱処理方法
CN107299202B (zh) 渗碳淬火齿轮抗畸变的预备热处理工艺选择方法
CN112828310B (zh) 一种提高3d打印镍基高温合金件韧性的方法
JP7485830B2 (ja) 転がり疲れ試験方法
JP4358807B2 (ja) 高張力鋼の連鋳片の置き割れ防止方法
CN110625223B (zh) 一种用于TiAl基铸件铸造缺陷的氩弧焊修补方法
JPH0849053A (ja) α+β型チタン合金板の製造方法
CN114908306B (zh) 一种评估易偏析钛合金铸锭微观成分均匀性的方法
JP2008149340A (ja) 冷間加工性に優れた線材の製造方法
Brewster et al. Surface segregation during directional solidification of Ni-base superalloys
RU2015147608A (ru) Способ анализа поверхности разрыва детали турбомашины
TWI643959B (zh) Wire, steel wire and components
CN111534768B (zh) 一种含Cu铸造Al-Si-Mg铝合金铸件的分级热等静压方法
Chaudhury et al. Fatigue performance of fluidized bed heat treated 319 alloy diesel cylinder heads
Phi et al. Solution for heat treatment in quenching process of S45C steel small diameter machine parts having strong texture
US20140311207A1 (en) Thermo-mechanical process to enhance the quality of grain boundary networks in metal alloys
CN102747368A (zh) 马氏体时效钢的浸蚀剂及其低倍组织的检验方法
KR102024618B1 (ko) 고탄소강의 제조방법
JP2642739B2 (ja) 高靭性球状黒鉛鋳物鋳物およびその製造方法
DE102015207212B4 (de) Reparatur von einkristallinen Strömungskanalsegmenten mittels einkristallinem Umschmelzen

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060509

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080701

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080828

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100223

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100319

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees