JPH0219445A - マルテンサイト系ステンレス鋼の熱処理方法 - Google Patents
マルテンサイト系ステンレス鋼の熱処理方法Info
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- JPH0219445A JPH0219445A JP63170170A JP17017088A JPH0219445A JP H0219445 A JPH0219445 A JP H0219445A JP 63170170 A JP63170170 A JP 63170170A JP 17017088 A JP17017088 A JP 17017088A JP H0219445 A JPH0219445 A JP H0219445A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
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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。
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）
本発明はマルテンサイト系ステンレス鋼の改良に関し、
より具体的には、腐食環境下にて高い疲労強度が要求さ
れる用途、例えば製紙用サクションロール、海水ポンプ
、その他各種化学装置に用いられる材料として好適なマ
ルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
より具体的には、腐食環境下にて高い疲労強度が要求さ
れる用途、例えば製紙用サクションロール、海水ポンプ
、その他各種化学装置に用いられる材料として好適なマ
ルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
（従来技術とその問題点）
例えば製紙工業におけるサクションロールは白水環境の
もとで使用されるため、優れた耐食性と高い腐食疲労強
度が必要とされる。これらの特性に優れた材料として、
フエライトーオーステナイトニ相ステンレス鋼、析出硬
化型ステンレス鋼等が挙げられるが、これらの材料は一
般的に切削性、特にドリル加工性が悪く、例えばツイス
トドリルによる切削は非常に困難である。
もとで使用されるため、優れた耐食性と高い腐食疲労強
度が必要とされる。これらの特性に優れた材料として、
フエライトーオーステナイトニ相ステンレス鋼、析出硬
化型ステンレス鋼等が挙げられるが、これらの材料は一
般的に切削性、特にドリル加工性が悪く、例えばツイス
トドリルによる切削は非常に困難である。
このため、製紙用サクションロールにはＪＩＳｓｃｓｔ
材に代表されるマルテンサイト系ステンレス鋼が広く使
用されている。この材料はドリル加工性にすぐれ、しか
も安価であるからである。
材に代表されるマルテンサイト系ステンレス鋼が広く使
用されている。この材料はドリル加工性にすぐれ、しか
も安価であるからである。
しかし乍ら、従来のマルテンサイト系ステンレス鋼は、
腐食環境下での疲労強度に劣るため、短期間の使用でロ
ールの折損事故が発生し、部材としての安定性に欠ける
問題があった。
腐食環境下での疲労強度に劣るため、短期間の使用でロ
ールの折損事故が発生し、部材としての安定性に欠ける
問題があった。
特に製紙ミルの場合、近年における操業条件の高速化や
、ｐ）！値の低下、Ｓ ２０３ ”−イオンの増加等に
よる白水の腐食性環境が苛酷となるにつれ、腐食環境下
での疲労強度の改善が強く要請されている。
、ｐ）！値の低下、Ｓ ２０３ ”−イオンの増加等に
よる白水の腐食性環境が苛酷となるにつれ、腐食環境下
での疲労強度の改善が強く要請されている。
本発明はかかる要請を満たした新規な材料を提供するも
のである。即ち、腐食疲労強度は耐食性と耐力とに密接
な関係を有するとの知見に基づき、これらの両特性の改
善によって腐食疲労強度を向上させたものである。
のである。即ち、腐食疲労強度は耐食性と耐力とに密接
な関係を有するとの知見に基づき、これらの両特性の改
善によって腐食疲労強度を向上させたものである。
（技術的手段及び作用）
本発明にかかるマルテンサイト系ステンレス鋼は、重量
％にて、Ｃ：０ 、ｏ ６％以下、Ｓ ｉ：２．０％以
下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１４〜１７％、Ｎｉ：
４．５〜７．０％、Ｍｏ＝１〜３％、Ｃｕ：０．５〜１
．５％を含有し残部実質的にＦｅからなる。
％にて、Ｃ：０ 、ｏ ６％以下、Ｓ ｉ：２．０％以
下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１４〜１７％、Ｎｉ：
４．５〜７．０％、Ｍｏ＝１〜３％、Ｃｕ：０．５〜１
．５％を含有し残部実質的にＦｅからなる。
また、本発明にかかるマルテンサイト系ステンレス鋼に
すぐれた耐食性と十分な耐力を付与し、高い腐食疲労強
度を具備させるためには適正な熱処理が必要である。そ
こで、本発明では鋼の焼戻しを、Ａ ｅ 、変態点より
も２０℃乃至８０℃低い温度範囲にて行なうものである
。本発明のステンレス鋼のＡｃ１変態点は約６１０乃至
６２０℃であると考えられるから、本発明鋼の場合、約
５３０乃至６００℃の温度範囲にて焼戻しを行なうこと
により、常に一定して高い腐食疲労強度を具備した部材
を得ることができる。
すぐれた耐食性と十分な耐力を付与し、高い腐食疲労強
度を具備させるためには適正な熱処理が必要である。そ
こで、本発明では鋼の焼戻しを、Ａ ｅ 、変態点より
も２０℃乃至８０℃低い温度範囲にて行なうものである
。本発明のステンレス鋼のＡｃ１変態点は約６１０乃至
６２０℃であると考えられるから、本発明鋼の場合、約
５３０乃至６００℃の温度範囲にて焼戻しを行なうこと
により、常に一定して高い腐食疲労強度を具備した部材
を得ることができる。
本発明のステンレス鋼の成分限定理由は次のとおりであ
る。
る。
Ｃ：０．０６％以下
Ｃは、オーステナイト相に固溶されて素地を強化する働
きを有する。しかし、含有量が多くなると、Ｃｒ炭化物
を形成し、耐食性改善に有効なＣｒが消費されることに
よって耐食性の低下を招く。
きを有する。しかし、含有量が多くなると、Ｃｒ炭化物
を形成し、耐食性改善に有効なＣｒが消費されることに
よって耐食性の低下を招く。
又、Ｃｒ炭化物が多量に析出すると靭性が悪化する。よ
って、０．０６％を上限とする。
って、０．０６％を上限とする。
Ｓ ｉ：２．０％以下
Ｓ；は、溶製時の脱酸剤としての役割を有する。
しかし、多量に含むと脆化等の材料特性の劣化を招くの
で、２．０％を上限とするや Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは上記Ｓｉと同様に脱酸剤として作用する他、溶製
中のイオウ（Ｓ）を固定する役割を有する。しかし、多
量に含まれると耐食性が低下するので、上限は２，０％
とする。
で、２．０％を上限とするや Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは上記Ｓｉと同様に脱酸剤として作用する他、溶製
中のイオウ（Ｓ）を固定する役割を有する。しかし、多
量に含まれると耐食性が低下するので、上限は２，０％
とする。
Ｃｒ：１４〜１７％
Ｃｒは、高強度化と、ステンレス鋼としてのすぐれた耐
食性を得るために必要であり、本発明の目的とする腐食
疲労強度の向上に欠くことの出来ない基本元素である。
食性を得るために必要であり、本発明の目的とする腐食
疲労強度の向上に欠くことの出来ない基本元素である。
これらの効果を発揮させるため、少なくとも１４％含有
させる必要がある。
させる必要がある。
しかし、多量に含有するとミクロ組織におけるフェライ
ト相が増加し、耐食性及び靭性が低下する。
ト相が増加し、耐食性及び靭性が低下する。
従って上限は１７％とする。
Ｎ ｉ：４．５〜７．０％
Ｎｉは、鋳造性を改善させる作用があり、凝固時の凝固
形態に良好に作用することにより、鋳造工程における割
れ等の欠陥を防止できる。また、Ｎｉはミクロ組織中に
残留オーステナイト相を生成させ、靭性の改善に有効で
ある。このため、４，５％以上含有する必要がある。し
かし乍ら、Ｎｉを多量に含有すると残留オーステナイト
量が過度に増加し、却って好ましくない、更にＮｉは高
価な元素であるから、コストアップともなる。従って、
７．０％を上限とする。
形態に良好に作用することにより、鋳造工程における割
れ等の欠陥を防止できる。また、Ｎｉはミクロ組織中に
残留オーステナイト相を生成させ、靭性の改善に有効で
ある。このため、４，５％以上含有する必要がある。し
かし乍ら、Ｎｉを多量に含有すると残留オーステナイト
量が過度に増加し、却って好ましくない、更にＮｉは高
価な元素であるから、コストアップともなる。従って、
７．０％を上限とする。
Ｍｏ：１〜３％
Ｍｏは、耐食性、特に孔食に対する抵抗性の改善に大き
な効果を有する。含有量が１％に満たないとその効果が
十分でなく、一方３％を超えると靭性が低下し、又コス
トアップにもなるため、上限は３％とする。
な効果を有する。含有量が１％に満たないとその効果が
十分でなく、一方３％を超えると靭性が低下し、又コス
トアップにもなるため、上限は３％とする。
Ｃｕ：０．５〜１．５％
Ｃｕは、全面腐食に対する抵抗性の改善に効果があり、
耐力を向上させ、腐食疲労強度の向上に著しく寄与する
。その効果を十分なものとするために、少なくとも０．
５％の含有を必要とするが、あまり多くなると靭性の低
下を招くので１．５％を上限とする。
耐力を向上させ、腐食疲労強度の向上に著しく寄与する
。その効果を十分なものとするために、少なくとも０．
５％の含有を必要とするが、あまり多くなると靭性の低
下を招くので１．５％を上限とする。
本発明のステンレス鋼は上記成分元素を含有し、残部は
実質的にＦｅからなる。不純物は、Ｐ、Ｓその他、鋼の
溶製時に不可避的に混入するものであって、この種の鋼
に通常許容される範囲内であれば存在しても構わない。
実質的にＦｅからなる。不純物は、Ｐ、Ｓその他、鋼の
溶製時に不可避的に混入するものであって、この種の鋼
に通常許容される範囲内であれば存在しても構わない。
本発明のステンレス鋼は、９００℃〜１１００℃の温度
にて加熱後焼入れ処理し、その後Ａ ｃ 、変態点より
も２０〜８０℃低い温度にて焼戻し処理することによっ
て、すぐれた耐食性と高い腐食疲労強度を確実に具備さ
せることができる。
にて加熱後焼入れ処理し、その後Ａ ｃ 、変態点より
も２０〜８０℃低い温度にて焼戻し処理することによっ
て、すぐれた耐食性と高い腐食疲労強度を確実に具備さ
せることができる。
次に、実施例を挙げて本発明にかかるマルテンサイト系
ステンレス鋼の改善結果を具体的に説明する。
ステンレス鋼の改善結果を具体的に説明する。
（実施ＩＭ）
高周波誘導加熱炉で２種類の合金を溶製し、遠心力鋳造
にて供試材を製造した。供試材の化学成分組成を第１表
に示す。
にて供試材を製造した。供試材の化学成分組成を第１表
に示す。
第１表
なお、従来鋼とはＪＩＳＳＣＳＩ相当材、発明鋼とは特
許請求の範囲に規定された成分範囲に含まれる本発明の
一実施例である。
許請求の範囲に規定された成分範囲に含まれる本発明の
一実施例である。
第７Ｉ２Ｉに示す形状の試験片（１）を用いて腐食疲労
強度について発明鋼と従来鋼との比較を行なった。腐食
疲労強度は、小野式回転曲げ試験機（試験機回転数３０
００ｒｐｍ）を用い、標準液（Ｃｒ−イオン１０００ｐ
ｐ輪、ｓｏ、２−イオン１１０００ｐｐ、ｐＨ３，５）
の中で荷重条件を種々設定し、破断に要したサイクル数
を調べた。その結果を第１図に示す。
強度について発明鋼と従来鋼との比較を行なった。腐食
疲労強度は、小野式回転曲げ試験機（試験機回転数３０
００ｒｐｍ）を用い、標準液（Ｃｒ−イオン１０００ｐ
ｐ輪、ｓｏ、２−イオン１１０００ｐｐ、ｐＨ３，５）
の中で荷重条件を種々設定し、破断に要したサイクル数
を調べた。その結果を第１図に示す。
次に、発明鋼について、焼戻し温度と機械的性質との関
係を調べた。その結果を第２図乃至第５図に示す。第２
図は、引張強度及び耐力と、焼戻し温度との関係を示す
。第３図は絞り及び伸びと、焼戻し温度との関係を示す
。第４図は硬度と焼戻し温度、第５図はシャルピー衝撃
値と焼戻し温度との関係を夫々示している。
係を調べた。その結果を第２図乃至第５図に示す。第２
図は、引張強度及び耐力と、焼戻し温度との関係を示す
。第３図は絞り及び伸びと、焼戻し温度との関係を示す
。第４図は硬度と焼戻し温度、第５図はシャルピー衝撃
値と焼戻し温度との関係を夫々示している。
更に、第８図に示す形状の試験片（２）を用いて焼戻し
温度と腐食減量との関係を発明鋼について調べた。腐食
減量はＪＩＳＧＯ５９１に基づく全面腐食試験に準拠し
、５％沸騰硫酸中に各供試材を６時間浸漬し、浸漬後の
１１自２当たりの腐食減量を調べたものである。その結
果を第６図に示す。
温度と腐食減量との関係を発明鋼について調べた。腐食
減量はＪＩＳＧＯ５９１に基づく全面腐食試験に準拠し
、５％沸騰硫酸中に各供試材を６時間浸漬し、浸漬後の
１１自２当たりの腐食減量を調べたものである。その結
果を第６図に示す。
第１図の結果から明らかな如く、本発明のステンレス鋼
は、従来鋼に比べてすぐれた腐食疲労強度を備えている
ことがわかる。
は、従来鋼に比べてすぐれた腐食疲労強度を備えている
ことがわかる。
なお、腐食疲労強度は、前述したように耐食性及び耐力
と密接な関係を有しており、これらの両特性のバランス
を考慮する必要がある。第２図の耐力と第６図の腐食減
量のデータを比較すると、焼戻し温度が低いときく５３
０℃）、耐力は大きいが腐食減量は多くなり、焼戻し温
度が高いとき（６００℃）、耐力は小さいが腐食減量は
少なくなる。なお、第６図において、５３０℃の焼戻し
温度では腐食減量が約１００ ｇ／ｍ２ｈであるが、従
来鋼の場合だと約１０００ ｇ／ｍ２ｈであるので、こ
の数値でも十分にすぐれた耐食性を具備していると考え
られる。耐食性と耐力のバランスを考慮した場合、本発
明鋼の場合、焼戻し温度は約５７０℃前後が最適である
と考えられる。
と密接な関係を有しており、これらの両特性のバランス
を考慮する必要がある。第２図の耐力と第６図の腐食減
量のデータを比較すると、焼戻し温度が低いときく５３
０℃）、耐力は大きいが腐食減量は多くなり、焼戻し温
度が高いとき（６００℃）、耐力は小さいが腐食減量は
少なくなる。なお、第６図において、５３０℃の焼戻し
温度では腐食減量が約１００ ｇ／ｍ２ｈであるが、従
来鋼の場合だと約１０００ ｇ／ｍ２ｈであるので、こ
の数値でも十分にすぐれた耐食性を具備していると考え
られる。耐食性と耐力のバランスを考慮した場合、本発
明鋼の場合、焼戻し温度は約５７０℃前後が最適である
と考えられる。
本発明のステンレス鋼は、第２図乃至第５図の結果から
も明らかなように、前述した温度範囲にて焼戻しを実施
することによって、一定してすぐれた機械的性質を具備
させることができる。具体的には、引張強さ約９０ ｋ
ｇ７ａｍ”以上、耐力的６０ｋｇ／ｍ輸２以上、伸び約
１５％以上、絞り約３５％以上、硬度約２９５８Ｂ以上
、シャルピー衝撃吸収工木ルギー約１０ｋｇｆ−論量上
を確保できる。更に、第６図の結果から明らかなように
、腐食減量は約１００ ｇ／＋ｍ２ｈ以下を確保するこ
とができる。
も明らかなように、前述した温度範囲にて焼戻しを実施
することによって、一定してすぐれた機械的性質を具備
させることができる。具体的には、引張強さ約９０ ｋ
ｇ７ａｍ”以上、耐力的６０ｋｇ／ｍ輸２以上、伸び約
１５％以上、絞り約３５％以上、硬度約２９５８Ｂ以上
、シャルピー衝撃吸収工木ルギー約１０ｋｇｆ−論量上
を確保できる。更に、第６図の結果から明らかなように
、腐食減量は約１００ ｇ／＋ｍ２ｈ以下を確保するこ
とができる。
（発明の効果）
本発明のステンレス鋼は、安定した機械的特性を備える
と共に、耐食性及び腐食疲労強度に優れている。従って
、これ等の特性が要求される製紙用ロール、化学装置、
ポンプ部品、海水機器等の材料として好適である。
と共に、耐食性及び腐食疲労強度に優れている。従って
、これ等の特性が要求される製紙用ロール、化学装置、
ポンプ部品、海水機器等の材料として好適である。
第１図は腐食疲労強度の試験結果を示すグラフ、第２図
は本発明鋼の引張強度、降伏強さと焼戻し温度との関係
を示すグラフ、第３図は本発明鋼の絞り、伸びと焼戻し
温度との関係を示すグラフ、第４図は本発明鋼の硬度と
焼戻し温度との関係を示すグラフ、第５図は本発明鋼の
シャルピー衝撃値と焼戻し温度との関係を示すグラフ、
第６図は本発明鋼の腐食減量と焼戻し温度との関係を示
すグラフ、第７図は腐食疲労試験片の正面図、第８図は
腐食試験片の斜面図である。
は本発明鋼の引張強度、降伏強さと焼戻し温度との関係
を示すグラフ、第３図は本発明鋼の絞り、伸びと焼戻し
温度との関係を示すグラフ、第４図は本発明鋼の硬度と
焼戻し温度との関係を示すグラフ、第５図は本発明鋼の
シャルピー衝撃値と焼戻し温度との関係を示すグラフ、
第６図は本発明鋼の腐食減量と焼戻し温度との関係を示
すグラフ、第７図は腐食疲労試験片の正面図、第８図は
腐食試験片の斜面図である。
Claims (2)
- （１）重量％にて、Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：２．０
％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：１４〜１７％、Ｎ
ｉ：４．５〜７．０％、Ｍｏ：１〜３％、Ｃｕ：０．５
〜１．５％、残部実質的にＦｅからなる高腐食疲労強度
マルテンサイト系ステンレス鋼。 - （２）焼入れ後、Ａｃ＿１変態点よりも２０℃乃至８０
℃低い温度範囲にて焼戻しを行なうことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63170170A JP2658210B2 (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | マルテンサイト系ステンレス鋼の熱処理方法 |
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