JP6207761B2 - マルテンサイトステンレス鋼、前記鋼からなる部品、及びこの部品を製造する方法 - Google Patents
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Description
‐微量≦C≦0.03%、好ましくは≦0.010%;
‐微量≦Si≦0.25%、好ましくは≦0.10%;
‐微量≦Mn≦0.25%、好ましくは≦0.10%;
‐微量≦S≦0.020%、好ましくは≦0.0005%;
‐微量≦P≦0.040%、好ましくは≦0.020%;
‐8%≦Ni≦14%、好ましくは11.3%≦Ni≦12.5%;
‐8%≦Cr≦14%、好ましくは8.5%≦Cr≦10%;
‐1.5%≦Mo+W/2≦3.0%、好ましくは1.5≦Mo+W/2≦2.5%;
‐1.0%≦Al≦2.0%、好ましくは1.0%≦Al≦1.5%;
‐0.5%≦Ti≦2.0%、好ましくは1.10%≦Ti≦1.55%;
‐2%≦Co≦9%、好ましくは2.5%≦Co≦6.5%;より良くは2.50〜3.50%
‐微量≦N≦0.030%、好ましくは≦0.0060%;
‐微量≦O≦0.020%、好ましくは≦0.0050%;
残部:鉄及び製鋼に由来する不純物
であることを特徴とし、かつ、
そのマルテンサイト変態の開始温度Msが、式(1)によって計算され、50℃以上、好ましくは75℃以上であることを特徴とする。
‐鋼半製品が、以下の方法のうちの1つによって前述の組成を有して準備され:
*液状鋼が前述の組成を有して準備され、この液状鋼からインゴットが鋳造され、凝固され、少なくとも1つの熱間変態によって半製品に変態される;
*前述の組成を有する鋼の焼結された半製品が粉末冶金によって準備される;
‐半製品の溶体化熱処理の完全な始まり(complete beginning)がオーステナイトの領域で、800〜940℃の温度で達成される;
‐半製品の焼入れが、−60℃以下、好ましくは−75℃以下の最終焼入れ温度まで行われる;
‐450〜600℃での時効が4〜32時間、行われる;
ことを特徴とする。
‐オーステナイトの領域における、したがって関連する鋼の温度Ac3を超えて行われる完全な溶体化熱処理であって;関連するグレードに対しては、この溶体化熱処理温度は800〜940℃であり;溶体化熱処理は30分〜3時間、行われ;1時間30分のオーダーの時間と組み合わされた850℃のオーダーの温度が、完全な溶体化と、結晶粒の穏やかな成長と、の両方を得るために一般的に十分であり;粗大すぎる結晶粒は、弾性、応力下の腐食、及び延性に有害である、完全な溶体化処理と、
‐次いで、好ましくは溶体化熱処置温度に近い温度から行われる焼入れであって、この焼入れは極低温度まで、すなわち−60℃以下、好ましくは−75℃以下、典型的には−80℃まで長くされた焼入れと、
によって得られる。
・クロム当量=Cr+2Si+Mo+1.5Ti+5.5Al+0.6W
・ニッケル当量=2Ni+0.5Mn+30C+25N+Co+0.3Cu
である。
したがって、疲労における長寿命を得ることができる。
‐標準的な、800〜940℃の溶体化熱処理が、半製品の全体に存在する析出物を溶解するために十分な、したがって前記半製品の寸法に密接に依存する時間で実践され、引き続いて−60℃以下、好ましくは−75℃以下の温度まで焼入れされ、この焼入れは好ましくは溶体化熱処理の温度に近い温度で始まり、中間温度(例えば室温、又はマルテンサイト変態の開始温度と終了温度との間の所定の温度、又はマルテンサイト変態の開始温度より高い温度)でのドウェリング(dwelling)によって、2つの別々のステップで行うことができる;
‐次いで、任意に、半製品の冷間成形が行われ、
‐次いで、450〜600℃で4〜32時間の時効が行われて、以下の基準に従って抵抗、靱性、及び延性の特性のバランスをとることができる。
・達成された最大強度は時効温度が上がると減少するが、延性と靱性は逆に増加する。
・所定の硬化を生じされるのに必要とされる時効時間は、時効温度が低下すると増加する。
・それぞれの温度レベルでは、強度は「硬化ピーク(hardening peak)」と呼ばれる、定められた時間に対する最大値を通過する。
・いくつかの時間‐時効温度の変数の対で達成することができるそれぞれの目標とする強度レベルに対して、鋼に対して許容される最良の強度/延性を与えるただ1つの対が存在し;これら最適な条件は構造の過時効の開始に対応し、硬化ピークを超える際に得られ;当業者は、ルーティンの熟慮及び試験によって最適な対を実験的に決定することができる。
上述したように、パーセントは重量パーセントである。
しかし、過剰な量のMoの添加は、μ相Fe7Mo6の形成をもたらし、したがって、腐食を制限するために使用可能なMoの量を減少させる場合がある。任意に、Moの少なくとも一部をWで置き換えることができる。鋼において、これら元素の両方が機能的に同等であることが多いということ、及び同じ重量パーセントでは、WがMoより2倍効果的であることが良く知られている。
これらのサンプルのいずれにも200時間の暴露後の腐食の痕跡は見られなかった。
したがって、本発明による鋼は、Coを含有しない参照鋼Dに対して劣化した、生理食塩水のミストを用いた腐食試験における結果を有しない。
Claims (26)
- マルテンサイトステンレス鋼であって、その組成が重量パーセントで:
‐微量≦C≦0.030%;
‐微量≦Si≦0.25%;
‐微量≦Mn≦0.25%;
‐微量≦S≦0.020%;
‐微量≦P≦0.040%;
‐8%≦Ni≦14%;
‐8%≦Cr≦14%;
‐1.5%≦Mo+W/2≦3.0%;
‐1.0%≦Al≦2.0%;
‐0.5%≦Ti≦2.0%;
‐2%≦Co≦9%;
‐微量≦N≦0.030%;
‐微量≦O≦0.020%;
‐残部は鉄及び製鋼に由来する不純物
であり、
式(1)によって計算される前記マルテンサイトステンレス鋼のマルテンサイト変態開始温度Msが、50℃以上であり、
Ms(°C)=1302−28Si−50Mn−63Ni−42Cr−30Mo+20Al−12Co−25Cu+10[Ti−4(C+N)] ・・・ (1)
ここで、種々の元素の含有量は重量パーセントである
クロム当量/ニッケル当量≦1.05であり、
クロム当量=Cr+2Si+Mo+1.5Ti+5.5Al+0.6W
ニッケル当量=2Ni+0.5Mn+30C+25N+Co+0.3Cu
であるマルテンサイトステンレス鋼。 - 式(1)によって計算される前記マルテンサイトステンレス鋼のマルテンサイト変態開始温度Msが75℃以上であることを特徴とする請求項1に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦C≦0.010%であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦Si≦0.10%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦Mn≦0.10%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦S≦0.005%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦P≦0.020%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 11.3%≦Ni≦12.5%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 8.5%≦Cr≦10%であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 1.5%≦Mo+W/2≦2.5%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 1.0%≦Al≦1.5%であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 1.10%≦Ti≦1.55%であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 2.5%≦Co≦6.5%であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 2.50%≦Co≦3.50%であることを特徴とする請求項13に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦N≦0.0060%であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 微量≦O≦0.0050%であることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 1.05%≦Al≦2.0%であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 1.05%≦Al≦1.5%であることを特徴とする請求項17に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- 前記マルテンサイトステンレス鋼の微細構造中のデルタフェライトの比率が1%以下であることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載のマルテンサイトステンレス鋼。
- マルテンサイトステンレス鋼からなる部品を製造する方法であって、
‐鋼の半製品を、以下の方法のうちの1つによって請求項1〜19のいずれか一項に記載の組成を有して準備するステップ;
*請求項1〜19のいずれか一項に記載の組成を有する液状鋼が準備され、該液状鋼から、インゴットが鋳込まれ、凝固されて、少なくとも1つの熱間変態によって半製品に変態される;
*請求項1〜19のいずれか一項に記載の組成を有する鋼の、焼結された半製品が、粉末冶金によって準備される;
‐前記半製品の完全な溶体化処理を、800〜940℃の温度で、オーステナイト領域において達成するステップ;
‐前記半製品の焼入れを、−60℃以下の最終焼入れ温度まで行うステップ;及び
‐450〜600℃で、4〜32時間、時効を行うステップ;
によって特徴づけられる方法。 - 前記半製品の焼入れが、−75℃以下の最終焼入れ温度まで行われることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- インゴットが鋳込まれ、凝固され、前記インゴットの凝固と、前記半製品の前記溶体化処理と、の間に、前記インゴット又は前記半製品の均質化が、1200〜1300℃で少なくとも24時間、行われることを特徴とする請求項20又は21に記載の方法。
- 前記焼入れと、前記時効と、の間に、前記半製品の冷間変態が達成されることを特徴とする請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記焼入れは、2つのステップで、2つの異なる焼入れ媒体中で行われることを特徴とする請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 第1の焼入れステップは、水中に行われることを特徴とする請求項24に記載の方法。
- 液状鋼が、真空中での溶融(VIM)及び鋳造による第1の処理と、鋳造されたインゴットの再溶融による第2の処理と、によって準備され、
前記第2の処理が、大気圧下のESR、真空中のESR、又はVARによって行われることを特徴とする請求項20〜25のいずれか一項に記載の方法。
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