JPH01100239A

JPH01100239A - 高硬度耐食合金

Info

Publication number: JPH01100239A
Application number: JP25633387A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Imamura; 今村　元昭
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高硬度耐食合金に関する。

（従来の技術）近年、機械部品の中には、耐゛食性と高硬度とを同時に
要求されるものがある。具体的には、亜鉛メツキ用の通
電部材として使用されるコンダククロール、プラスチッ
クの射出成形機用シャフト、ディーゼルエンジンにおけ
る燃料噴射ノズル等をあげることができる。コンダクク
ロールは亜鉛メツキ浴に浸漬して用いられ、通電中に腐
食が発生する。又、被メツキ材との摺接部分に摩耗が生
じる。プラスチックの射出成形機用シャフトにおいては
、特に、フッ素系の樹脂等腐食性の樹脂の成形時にはシ
ャフトが腐食する場合がある。更に、樹脂中にガラス繊
維等を混入させる所謂繊維強化型の樹脂の成形時にはシ
ャフトの摩耗を考慮する必要がある。ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射ノズルはニードル弁との摺動面を存するた
め耐摩耗性が要求されるのは勿論のこと、燃料残渣によ
る腐食を防止することが必要である。

従来このような機械部品の要求特性を満たす材料として
は、例えば、インコネル６２５、ハステロイＣ等の耐食
合金が用いられていた。しかし、これらの耐食合金は、
表面硬度が充分ではなく、耐摩耗性に劣るため、一般に
、冷間加工によりその表面を加工硬化させて実用に供し
ていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記したような耐食合金を冷間加工する
ことにより表面硬度を上げた機械部品においては、硬化
深さに限界があり、過酷な摩耗条件下で使用される機械
部品に適用することが困難であると共に、特に大型の部
品や複雑形状の部品を製造することが容易ではないとい
う問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、耐
食性と高硬度を兼ね備えると共に、大型或いは複雑形状
の部品を容易に適用することが可能な高硬度耐食合金を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明はＣ
ｒ、　Ｎ　ｉを多量に含有するＦｅ系合金に所定量のＡ
ｌを添加すると、熱処理、具体的には時効硬化処理を行
うことによって、Ａｆの金属間化合物γ’　　（Ｎｉ＊
ＡＩ）相が析出し、合金の基地を硬化させることができ
るという事実に着目しそなされたものである。

即ち、本発明の高硬度耐食合金は、重量％で、ｃ：ｏ、
ｚｏ％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下
、Ｃｕ：３．０％以下、Ｎｉ：３０〜４５％、Ｃｒ：２
５〜３５％、ｓ：ｏ、ｏｏｔ〜０．０１０％、Ｍｇ：０
．００５〜０．０３０％、Ａｌ：１．０〜５．０％、及
び残部実質的にＦｅと不可避不純物からなり、時効硬化
処理により高硬度を発揮することを特徴とする。

以下に、本発明の高硬度耐食合金の成分元素含有量の範
囲の限定理由を述べる。

Ｃ：０．２０％ｐ下Ｃは母相に固溶して基地を強化させるために必要な元素
であるが、０．２０％を超えて添加すると耐食性が低下
するため上限を０．２０％とした。

Ｓｉ：１．Ｏ％ｐＳｉは製鋼時の脱酸剤として有効な元素であるが、１．
０％を超えて添加するとフェライトが生成し易くなるの
でその上限を１．０％とした。

Ｍｎ：１．Ｏ％ｐＭｎは製鋼時の脱酸及び脱硫剤として有効な成分元素で
あるが、１．０％を超えて添加すると加工性が低下し、
しかも、耐食性が劣化するので、その上限を１．０％と
した。

Ｃｕ：３．０％ｐＣｕは耐食性を向上させ、加工硬化率を低下すると共に
、冷間加工性を向上させるために有効な成分元素である
が、余り多量に添加すると熱間加工性を低下させるため
、その上限を３．０％とした。

Ｎｉ：３０〜４５％Ｎｉは安定なオーステナイト組織を得るために重要な元
素であり、Ｃｒの含有量に応じてその含有量を決定する
ことが好ましい。例えば、Ｃｒの含有量が３５％の場合
、要求されるＮｉの含有量は少なくとも３０％である。

一方、Ｎｉの含有量が４５％を超えると、性能面では略
飽和に達する反面コストを捷に上昇させるので、その上
限を４５％とした。

Ｃｒ：２５〜３５％Ｃ「はＦｅ−Ｎｉと共にオーステナイト組織を形成する
ために重要な元素である。Ｃｒの含有量が２５％未満で
は充分な耐食性を得ることが困難であり、一方、３５％
を超えると熱間加工性が低下すると共に、時効硬化処理
により得られる硬度低くなるという不具合がある。

Ｂ：Ｏ，ＯＯ１〜０．０１０％Ｂは熱間加工性を向上させるために資する元素である。

その含有量が０．００１％未満では、その効果を充分に
発揮させることができず、又、ｏ　、ｏｔ。

％を超えて添加すると逆に加工性が低下してしまう。

Ｍ　　ｊｏ、００５〜０．０３０％ＭｇはＢと共に熱間加工性の向上に資する元素である。

その含有量が０．００５％未満では充分な効果を得るこ
とができず、又、０．０３０％を超えて添加すると、Ｎ
ｉとの低融点共晶化合物が生成して加工性を低下させる
。

Ａｌ：Ｌ、Ｏ〜５．０％Ａ２はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒのオーステナイト基地から金属
間化合物γ″　（Ｎｉ３Ａε）相を析出させて上記基地
全体を硬化させるために必須の元素である。Ａ２の含有
量が１．０％未満では充分な硬度が得られず、又、５，
０％を超えると熱間加工性が低下し、加工が困難になる
という問題が生じる。

本発明の高硬度耐食合金においては、上記した各成分元
素に加えて、更に、所定量のＭＯ及びＮｂを添加しても
よい。これらの元素の限定理由は以下の通りである。

Ｍｏ：５．０％以下ＭｏはＣｒと共に耐食性を向上させる上で重要な元素で
ある。耐食性の向上効果は、例えば、次のように判断す
ることができる。即ち、Ｃｒ当量−Ｃｒ＋３．３Ｍ。

として、Ｃｒ当量が３０以上の場合に充分な効果を得る
ことができる。しかし、Ｍｏの含有量の増大に伴って熱
間加工性が損なわれ、しかも、コストの上昇を招来する
ので上限値を５％とした。

ＮｂＦ３．Ｏ％ｐ下Ｎｂは耐食性を損なわずに基地を強化すると共に、Ｔ′
相の析出による硬化量の増大に資する元素である。Ｎｂ
の含有量が増大するに伴い硬度は増加するが、逆に、熱
間加工性が低下し、更に、コストも上昇するため、その
上限値を５．０％とした。

本発明の高硬度耐食合金は、固溶化処理後に時効硬化処
理を行うことにより、耐食性を損なうことなく硬度を増
大させることができる。固溶化処理は、１１００〜１１
５０°Ｃで行い、時効硬化処理は、６５０〜７５０°Ｃ
で行うことが好ましい。

（実施例）第１表に示した各成分組成を有する合金Ａ−Ｋを小型真
空溶解炉にて溶製して、各々３０ｋｇのインゴットを得
た。しかるのち、このインゴットを鍛伸して４０ｍｍＸ
４０ｍ＋＋＋の角棒を製造した。夫々表に示したような
条件で熱処理を行った。尚、合金にはインコネル６２５
を示す。

このようにして得られた各合金角棒について、以下に述
べる耐食性試験及び熱間加工性試験を行い、その結果を
第１表中に示した。

（以下余白）１凹電気亜鉛メツキ浴中におけるパルス通電腐食試験を行い
、その際の腐食減量（■／Ｍ２）で耐食性を評価した。

然亘皿工箪成腋直接通電加熱後、高速で引張破断させ、破断後の絞りに
よって熱間加工性を評価し、その良否を第１表中に○及
び×で示した。

尚、第１表中には、各合金の硬度（ＨＲＣ）を併せて示
しである。

第１図は、合金Ａ〜Ｆ及びＫについて、上記の腐食Ｍｆ
ｆｉと硬度との関係を示したものである。

第１表から明らかなように、本発明の合金Ａ〜■］は何
れも高い硬度を存すると共に、耐食性にも優れ、しかも
、熱間加工性を損なうことがない。

そして、Ｍｏ、Ｎｂを含有するものは、更に硬度が高く
なる（実施例４〜６）ことが確認された。

一方、Ａβ含有量が５％を超えた合金Ｉは硬度は高い反
面熱間加工性が低下してしまう（比較例１）。

更に、Ａｌの含有量が本発明の限定範囲を下回る合金Ｊ
は（比較例２）は耐食性は向上するものの硬度が著しく
低下することが確認された。

更に、第１図によれば、硬度の増大に伴って、腐食Ｍ量
が増加する傾向にあることが確認された。

（発明の効果）以上説明したように本発明の高硬度耐食合金によれば、
重量％で、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ；１．０％以下、
Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｕ：３．０％以下、Ｎｉ：３０
〜４５％、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｂ　：　０．００１〜
０．０１０％、Ｍ　ｇ：　ｏ、ｏｏ　５〜０．０３０％
、Ａｌ：１．０〜５．０％、及び残部実質的にＦｅと不
可避不純物からなり、時効硬化処理により高硬度を発揮
することとしたので、座食環境下での使用にとって充分
な耐食性を保持すると共に、従来材に比べて極めて高い
硬度を有し、更に、熱処理を行うだけでこのような高い
硬度を実現することが可能であるため、大型或いは複雑
形状の部品を容易に製造することができる。

従って、例えば、亜鉛メツキ装置用のコンダククロール
、プラスチックの射出成形機用シャフト、燃料噴射装置
の噴射ノズル等の機械部品に適用すると極めて優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に示した合金の硬度と腐食減量との関係
を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：１．０％
以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｕ：３．０％以下、Ｎｉ
：３０〜４５％、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｂ：０．００１
〜０．０１０％、Ｍｇ：０．００５〜０．０３０％、Ａ
ｌ：１．０〜５．０％、及び残部実質的にＦｅと不可避
不純物からなり、時効硬化処理により高硬度を発揮する
ことを特徴とする高硬度耐食合金。
（２）更に、Ｍｏ：５．０％以下及び／又はＮｂ：５．
０％以下を含有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の高硬度耐食合金。