JPH0225541A

JPH0225541A - 加工可能なホウ素含有ステンレス鋼合金から製造される物品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0225541A
Application number: JP1134827A
Authority: JP
Inventors: Corso Gregory J Del; グレゴリー・ジェイ・デル・コルソ; James W Martin; ジェイムズ・ダブリュー・マーティン; David L Strobel; ディビッド・エル・ストローベル
Original assignee: Carpenter Technology Corp
Current assignee: Carpenter Technology Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1989-05-30
Publication date: 1990-01-29
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: GB2219602A; FR2632323B1; FR2632323A1; JPH068484B2; GB2219602B; US4891080A; GB8912715D0

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、ホウ５（ｂｏｒｏｎ）を含むオーステナイト
系ステンレス鋼合金に関し、特に、中性子ｉｌｌ獲力（
ｎｅｕｔｒｏｎ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）及び腐食抵抗
性に加えて。

荷重を支える構ａ部材のｍ遺に特に好適な引張延性、強
度及び靭性の独自の組合せ特性を有する合金及びこの合
金から製造される物品に関する。

従来技術及びその！ＩＩ題従来、最大約０．０８％の炭素、最大２．００％のマグ
ネシウム、最大１．００％のシリコン、最大０．０４５
％の燐、最大０．０３％の硫黄９．１８．０−２０゜０
％のクロム、ａ、ｏ−ｉｏ、ｓ％のニッケル、最大約２
．０％のホウ素及び残余の鉄を含むＡｌ５Ｉタイプ３０
４のステンレス鋼の合金は、その合金に備わった中性子
捕獲力及び腐食抵抗性が優れているという理由で、原子
カニ業に使用される物品を生産するために用いられきた
。明′ａ書を通じて、パーセント（％）は。

特に断りがないかぎり１重量％を意味する。１−２％の
ホウ素は合金の引張強度を改善するが、合金の引張延性
及び靭性を低下させることが知られている。合金中に存
在するホウ素が約１％未満であると、その合金は、充分
な延性を示すが、反面、中性子捕獲能力の実質的な犠牲
を伴う、従って、合金が１％以上のホウ素を含む場合に
は、！ＩＩ靭性と引張延性が不十分という理由で、構造
部材や荷重を支える物品の使用には適していないとされ
てきた。そこで、構ｉ１部材として使用にコえうるよう
に、良好な腐食抵抗性、強度及び高い中性子捕獲力を有
するとともに、高い街掌靭性を兼ね備えた合金が近年に
なって切望されてきている。

本発明１１次の発見に基づいてなされたものである。そ
の発見とは、本発明の合金においてホウ素含有１の種々
のレベルで、ホウ素は常にそうであるというわけではな
いが、通常はＭ２Ｒり、イブのホウ化物の形態の複合ホ
ウ化物（ｃｏｍｐｌｅｘ　ｂｏｒｉｄｇｓ）として存在
するという発見、及びホウ化物の量と分布がコントロー
ルされた場合に、以下のｍ　Ｉｌｌでより詳細に開示さ
れるように、ホウ素の種々のレベルで、従来では得るこ
とのできなかった高い強度、高い延性、高い傭撃靭性、
及び高い熱中性子捕獲力の独自の組合せ特性が一貫して
得られるという発見である。従来、中性子捕獲力を改善
するために０．２％を越えてホウ素を増加させること１
よ、得られる材料の大部分が所望の機械的特性な有しな
いものになるという困難性及び不揃性を増大させること
が知られていた。従って、本発明の重要な特徴は、合金
中に含有されるホウ素の所与のレベルに対して、合金中
に存在するホウ化物の面積密度（ａｒｅａｌ　ｄｅｎｓ
ｉｔｙ；　　ＡＮ　）の容易に決定できる標準化（ｎｏ
ｒｍａｌｉｚｅｄ）最小値が存在するという発見に基づ
いている。この最小値は、合金からｌ造される物品の特
性を示し、本発明の特徴である中性子捕獲力、強度、延
性、［２靭性及び腐食抵抗の優れた独自の組合おせ特性
を一貫して実施できるようにすることを確実にする。

本発明の主たる目的は、中性子捕獲力、腐食抵抗性、引
張延性、強度、街！！靭性が独自の、かつ望ましい組合
おせ特性を具えた合金、及びこの合金から１１ｍされる
物品を提供することである。

発　　明　　の　　概　　要前述の目的及び追加的目的並びに効果１よ、大体におい
′Ｃ１本発明による加工可能な（ｗｏｒｋａｂｌｅ）オ
ーステナイト系ステンレス鋼合金及びこの合金から製造
される加工物品を提供することにより実現される。この
ような合金ｉよ、単位を重量パーセントとして、実質的
に略々次の成分からなる。

Ｌ産蓋Ｉ　　虹處亙訓　　Ｌ１蓋１Ｃ最大０．１０　　　最大０．０８　　　最大０．Ｏ５
Ｍｎ　　　最大２．００　　　最大２．００　　　ｉ、
ｏｏ−ｚ、ｏ。

Ｓｉ　　　ｉｋ大１．００．　　ａ大０．７５　　　０
．２−０．７５ＰＭ大０．０４５　　＆大０．０４５　
　最大０．０２５Ｓ　　　＆大０．０１０　　最大０．
００５　　最大０，００２Ｃｒ　　　１８．００−２２
．００１６．００−２２．００１８．００−２０．０Ｏ
Ｎ　ｉ　　　１０．００−１５．００１０．５０−１５
．００１２．００−１５．００Ｍｏ　　　　　Ｏ−３，
０最大２．５　　　最大０．５Ｂ　　　　　　　Ｏ，２
−２，００，５−１．８０，７−Ｌ、ＳＮ　　　最大０
．０７５　　Ｍ大０．０３　　　最大０．０１５Ｆｅ　
　　残余　　　　残余　　　　残余そして、加工された
合金は、ホウ素の重量パーセント当りのホウ化物粒子の
面積密度（１ｍ＋ｍ”当りのホウ化物の数）であるＡｎ
が次式で表すされるものである。

ＡＮ　　≧　５８，０８０−　１８，１３０　（％Ｂ）
そして、シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣｈａｒｐｙＶ
−ｎｏｔｃｈ、ｉｍｐａｃｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ）　（
ＣＶ　Ｎ　）が次の式で表わされるものである。

ＣＶＮ≧ａ５．ｇ１７　Ｘ　　ｅ−１．２０２９７（％
Ｂ）１寸残余物（Ｂａ１．）とともに含まれるものには、不随的
な不純物な含む他の物質があり、これらの物質は所望の
特性を減じるものではない０例えば、最大約０．２％ま
で、好ましくは約０．１％迄のコバルト、最大１％迄、
好ましくは最大０．５％以内の銅。

最大約０．２％迄のタングステン、最大約０゜２５％迄
のバナジウムが存在していてもよい、さらに、最大約０
．１％迄のアルミニウム、チタン、カルシウム、マグネ
シウム及び最大０．１％迄のミツシュメタル（層１ｓｃ
ｈ　ｍｅｔａｌ）が、還元及び／又は脱硫化するための
添加物の残留物として存在していてもよい。

前述の表は、便宜上のまとめとして示されたものである
０本発明の物品に使用される合金の各々の元素の［囲の
上限値及び下限値【よ、それだけを組合わせて使用する
ように限定する意図はない。

また、元素の広域範囲、中域範囲、好適範囲は、それだ
けを組合すせて使用するように限定する意図もない、従
って、広！４′ｉ１ｉ囲、中域範囲、好適範囲の中の１
以上のものを、残りの元素について他の範囲のものと組
合わせて使用してもよい、さらに、成る元素の広域範囲
、中域［囲、好適［囲における最小値又は最大値は、残
りのｗｉ囲の１つからのその元素の最大値又は最小値と
とともに使用してもよい。

以下の発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲において
、″ホウ素”という語句は、単独で用いられた場合、自
然界に存在するホウＪ（通常、ホウ素の同位元素である
１８％のホウ素−１０を含む。

）、ホウ素−１０に富む天然ホウ素、又はホウ素−１０
を包含した一般的な意味として使用する。

ホウ素−１０同位元素は、天然ホウ素より実質的に高い
中性子捕獲新面（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を有し
ている。

本発明の詳細な説明本発明の合金は、熱中性子（ｔｈｅｒｍａｌ　ｎｅｕｔ
ｒｏｎｓ）の高い捕獲力を具えたホウ素を含んでいる。

かなりの麓のホウ素は、この合金中におけるホウ化物の
溶解度が低いため、この合金のオーステナイトＳ姐織中
でＭ、Ｂホウ化物析出物の形で存在している。このＭは
、クロムや鉄のような物質を表わし、マグネシウムやニ
ッケルを少し含んでいてもよい０合金加工後に得られた
ホウ化物析出物の生成サイズ及び分布は、本発明の独自
の特徴であり、以下においてより詳細に説明される。ホ
ウ化物析出物の存在によって、合金の引張強度は向上す
るが、暫撃強度と引張延性はホウ化物の含有１の増加に
伴い悪形響を受ける。従って１合金には、約ｏ、ｚ−ｚ
、ｏ％、より良くは０．５−１．８％、好ましくは０．
７−　Ｌ、６％のホウ素を含む０機械的特性の最も好適
な組合おせは、約１．０−１．２５％のホウ素によって
提供される。

ニッケルは、合金中のオーステナイトの形成に貢賦し、
マルテンサイト及びフェライトへの変態に抗して安定さ
せる。ニッケルは、また、酸性雰囲気に対する穀的な腐
食抵抗を提供する。そのため、少なくとも約ｉｏ、ｏｏ
％、より良くは少なくとも約１０．５０％、好ましくは
少なくとも約１２．００％のニッケルが存在する。ニッ
ケルが多すぎると、それと見合った特性改善にはならず
、合金の原価を上げるだけになる。故に、ニッケルは、
約１５゜００％以内に制限される。

クロムは、ｍ化に対する抵抗と腐食抵抗を提供し、合金
をマルテンサイト変態に抗して安定させる。クロムは、
また、前述のホウ化物析出物を生成するように、ホウ素
と容易に結合する。そのため、かなりのクロムは、存在
するホウ化物量によっては、合金中から消滅させること
ができる。従って、少なくとも約１６．００％、好まし
くは少なくとも約１８．００％のクロムが存在する。ク
ロムは。

また１強力なフェライト生成元素であるから、フェライ
トの生成を避けるように、約２２．００％以下、好まし
くは約２０．００％以下にＩ！！［される。

最大２％迄のマグネシウムは、硫黄のような望ましくな
い元素を結合させるため、合金中に存在している。しか
し、マグネシウムは、過度の酸化物の生成を避けるため
、決められた量に制限されている。マグネシウムは、ま
た、オーステナイト安定剤として有用であり、そのため
、合金中に少なくとも約１％存在することが望ましい。

シリコンが合金中に存在していてもよい、しかし、シリ
コンは、強力なフェライト生成元素である。そのため、
最大約１％以下、好ましくは最大約０．７５％以下に制
限されている。シリコンが存在する場合、シリコンは溶
融状態における合金の流動性を高めることによって合金
の溶接性に貢献する。従って、シリコンは１合金中に、
少なくとも約０．２％存在することが好ましい。

炭素及び窒素が合金中に存在していてもよい。

その理由は、これら元素が１合金中のオーステナイトの
安定と、オーステナイトの固溶体強度とに貢献するから
である。しかし、炭素及び窒素は、合金が熱せられたと
きに粒界（ｇｒａｉｎ　ｂｏｕｄａｒｉｅｓ）で、有害
な炭化物、窒化物及び／又は炭化窒化物の生成を避ける
ため、１ｌｆｆｌされている。このような析出物は、合
金の街！！強度と延性にｇ影響を与えるという理由で望
ましくない、従って、炭素国最大約０．ｌＯ％以下、よ
り良くは最大０．０８％以下、好ましくは最大Ｏ，ＯＳ
％以下に制限される。ｖｘ素ｉＬ油大約０．７５％、好
ましくは最大０．０３％に制限される。Ｉ＆適な生成物
を得るためには、窒素は、最大約ｏ、ｏｉｓ％以下に制
限される。

モリブデンが、本発明の合金中に存在するかどうかは任
意である。モリブデンが存在すると、腐食抵抗を提供し
、特に、塩化物や他のハロゲン化物を含む雰囲気におい
て、ピッチング・アタック（ｐｉｔｔｉｎｇ　　ａｔｔ
ａｃｋ）に対する抵抗を提供する。従って、約３．０％
迄、好ましくは１．５−２．５％のモリブデンが存在す
るとよい６本発明による物品が。

このような攻撃的な腐食雰囲気下での使用を８図されて
いない場合、合金中のモリブデンは最大約０．５％に制
限してよい。

本発明の合金中における銅の存在も任意である。

銅は、合金の腐食抵抗と、合金組織中のオーステナイト
の安定化に貢献する。従って、最大約１％迄の鰐は有用
であり得る。しかし、最大約０．５％以下で存在させる
ことが好ましい。

コバルトが合金中に存在していてもよい、しかし１合金
が放射性の雰囲気下で使用される場合は。

このような雰囲気下ではコバルトは危険な核放射線を出
す放射性同位元素を形成することがあるので、コバルト
は制限される。この観点から、合金が原子炉の中で使用
されないときには、コバルトは、最大約０．２％迄存在
していてよい１合金が原子炉の中で使用されるときには
、コバルトは、好ましくは最大約０．１％以下に制限さ
れる。

硫黄は、合金には望ましくない物質である。その理由は
、合金中に硫化物を形成させることによって、［１！強
度に悪影響を及ぼすからである。従って、硫黄は、最大
約０．０１０％以下に、好ましく１よ最大約０．００５
％以下にＩ′！限される。最良の製品を得るためには、
硫黄は、最大約ｏ、ｏｏｚ％以下に＄ｌ１ｐｊｌされる
。１１！素も、本発明による合金には望ましくない元素
である。その理由は、酸化物を形成するために、合金の
熱間加工性に悪影響を及ぼすからである。従って、その
量は、出来るだけ低く押えられる。

本発明に使用される合金の残余は１次に説明される１以
上の少量の元素以外は鉄である。約０．０４５％迄、好
ましくは約０．０２５％迄の燐が存在していてもよい、
約０．２％迄のタングステン、約０．２５％迄のバナジ
ウムも存在していてもよい、それぞれ約０．１％迄のカ
ルシウム、マグネシウム、アルミニウム及び／又はミツ
シュメタルが、還元及び／又は脱硫黄の添加物の残留物
として、本発明の合金に存在していてもよい。

本発明による物品は、好ましくは、次に述べる粉末冶金
技術によって合金から製造される９合金は、まず、真空
下で溶かされ、アルゴンガスのような不活性のアトマイ
ジング用流体によってアトマイジングされる０合金前の
パウダー粒子のサイズは重要ではないが、大き過ぎる粒
子は取り除くことが望ましい、そのため、４０メツシユ
スクリーンを通過するように合金前のパウダーを篩にか
けると良好な結果になる。粉末の粒子サイズの偏りは、
粉末を混合することによって最小限に抑えるとよい、従
って、パウダー材料を容器に入れる前に、粒子サイズの
分布が一様になるように、徹底的に混合する。

混合されたパウダーは、凝固（ｃｏ＋ｍｐａｃｔｉｏｎ
）のために、同様に熱せられた金属性容器に入れられる
前、水分を除去すべく焼かれるのが好ましい、空気中で
の焼成温度は、好ましくは、ｍ化を避けるために、４０
０”　Ｆ（２０４℃）未満である。２５０°Ｆ（１２１
℃）における焼成温度で、良好な製品が製造された。乾
燥した粉末パウダーは、清浄な、実質的に酸化物を含ま
ない金属性容器に入れられる。

金属性容器の材料は、合金パウダーと相溶性のものであ
るべきであり、好ましくは、低炭素の軟鋼。

すなおち、　Ａｌ５Ｉタイプ３０４或いは３１６ステン
レス鋼のようなオーステナイト系ステンレス鋼であるべ
きである。

金属性容器がパウダーで充填された後、金属性容器は密
閉され、その後、好ましくは、空気及び吸収している水
分を除去するように空気が抜かれる。そのために、金属
性容器は、好ましくは、１００ミクロンｌ１ｇ以下に脱
気される。金属性容器は。

水分除去を促すために、脱気操作中、加熱されてもよい
、金属性容器中の空気及び蒸気圧レベルが充分になった
とき、ｍ入操作が止められ、金属性容器が密封され、つ
いで、凝固される。

熱間アイソスタティック（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ）プレス
（ＨＩＰｎｇ）が、金属パウダーの凝固に適した方法で
ある。

周知のように、温度、圧力及び材料がその温度と圧力で
処理される時間は、合金パウダー、金属性容器のサイズ
及び形状に依存するものであり、容易に定められる。所
与の組成に対しての温度は、合金の溶融が始まる温度よ
り低くなければならないａ　ＨＩＰ’ｎｇ温度は、ホウ
化物析出物の成長をＩ１１限するために、低く、好まし
くはｚｏｏｏ−ｚｉｏｏ”Ｆ（１０９３−１１４９℃）
以下に保たれる。実質的に完全な（ｆｕｌｌ）密度のも
のが、合金パウダーを約８０ボンド（３８，３ｋｇ）入
れることのできる直径６インチ（１５ｃａ＋）。

長さ１５インチ（３８ｃｍ）、壁厚ｏ、ｏａｏインチ（
０，１５ｃｍ）のオーステナイト系ステンレスａｉｇｍ
の金属性容器により、２１００＠Ｆ　（１１４９℃）、
　１５，０００ｐｓｉ　（１０５５ｋｇｆ／ｃｗ、”　
）　、　　２時１１１１のＨＩＰ’ｎｇで得られた。

本発明に使用される合金の＆１固物（ｃｏｍｐａｃｔ）
のｉｌ遣方法を従来の粉末冶金技術を参照して説明した
が、他の製造方法によってもよい０例えば、米国特許第
４，６９３，８８３号に開示される金民パウダーの同時
凝固・収縮法も利用できる。急速固化鋳造（ｒａｐｉｄ
　５ｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｃａｓｔｉｎｇ）技
術も本発明に適用可能である。重要なことは、選択され
た製造方法が、ホウ化物粒子の成長を制限するように。

溶融状態から合金を迅速に冷却することができ、如何な
る中間の凝固工程も温度に関して制限されているという
ことである。

合金の凝固物（ｃｏｍｐａｃｔ）は、望ましい物品形状
に、熱１１ｆｌ加工及び／又は冷間加工されることがで
きる。粉末冶金による凝固物、或いは他の形態のものが
、１ｆｆ００−２１２５°Ｆ　（８７１−１１６３℃）
の範囲の温度から、プレス、ハンマーリング、ロータリ
ー鍛造成いはフラットローリングにより、機械的に熱間
加工される。材料の熱間加工の好ましい方法は、インゴ
ットやコンパクトを約２１２５’　Ｆ　（１１６３℃）
から熱間＠Ｒし、その後、約２１２５°Ｆ　（１１８３
℃）から平らな形状に熱間圧延する方法である。

平らな形状は、所望の最終製品のサイズに、冷間ロール
或いは研削されることによっても得られる。

物品の最終形態のものは、好ましくは、約１９００−１
９５０＠Ｆ　（１０３８−１０８Ｅ！℃）で３０分間の
焼きなましをされ、そして、好ましくは、水中で迅速に
焼き入れされる。

有用な物品を形成するように５本発明に従って加工され
た合金は、その合金中で、小さなホウ化物粒子の均一な
分布を呈するという特徴がある。

ホウ化物のサイズ及び分布は、ホウ素の重量パーセント
当りのホウ化物の面積密度（ＡＮｌ）が次式で表すさ九
る。

ＡＭ≧５８，０００−　１８，１３０　　（％Ｂ）換言
すれば、Ａｓはホウ素含有量に対して標準化された（ｎ
ｏｒｍａｌｉｚｅｄ）ホウ化物粒子の面積密度を表わし
ている。ａ１句″面積密度″の定義は、充分な研削及び
磨き操作によって作製された金属組織学的サンプルの光
学イメージ分析によって決定されるところの、１平方ミ
リメーター当りのホウ化物の数である０本発明の合金及
びこの合金から生産される物品によって提供される引張
延性、強度及び衝撃強度の独自の組合わせ特性は、ホウ
化物のこの標準化面積密度と直接関係している。所与の
組成に対する標準化面積密度は、面積密度÷％ホウ素の
比で表ｔ）される、前述のように、ホウ化物が均一に細
かい分布で形成され、標準化されたホウ化物面積密度が
上述の関係に合致しない範囲に迄成長することがない限
り、合金の１１１ｍ方法及び合金の加工方法は重要では
ない。

また、機械加工中において合金のパウダーコンパクト及
び他の形態のものの面積が充分に減少することが、本発
明の特徴である優れたｗｌ１強度を得るために必要であ
る。この点に関して、合金山室温でのシャルピーｖノツ
チ備！強さが下記の式を満足することができるように機
械的に収縮される。

ＣＶＮ≧ａｓ、９１７　ｘ　　、−１．２０２９７（％
Ｂ）好ましくは５本発明の機械的に加工された合金の水
温でのシャルピーＶノツチ街２強さが下記の式によって
与えられる。

ＣＶＮ≧ｇｇ、３ｇ６　Ｘ　ｅ−（１６７０２（％Ｂ）
より良くは、加工された合金の街！！強さは下記の式に
よって与えられる。

ＣＶＮ≧１０８．２０　ｘ　、−０，９０９４２（％Ｂ
）シャルピーＶノツチ街♀強さとは、ＡＳＴＭ規格Ｅ規
格に従って、そこに規定されている規格サイズのＶノツ
チサンプルを用いて決定されるものを意味している。

ｗｉ！強度の前述したレベルを得るために、機械加工に
よる収縮は、全体で少なくとも約８５％、好ましくは少
なくとも約９０％であるべきである。最良の結果を得る
ためには、合金の機械的収縮は、全体で少なくとも９５
％であるべきである。

本発明は、非構造用製品の形態のみならず、ストリップ
材、シート材、プレート材、バー材のような構造用に適
用される種々の製品形態のものを提供することに向けら
れている１本発明は、その後においてチャンネル材やア
ングル材のような最終製品に加工されることのできる、
前述した平らに圧延された製品の製造に特に適している
１本発明によって生産される物品は、良好な中性子Ｍ獲
力と高い構造強度及び靭性が要求される原子力産業への
適用に特に適している。そのような適用の例には、核燃
料倉庫の棚や核廃棄物輸送用容器がある。さらに２本発
明による合金によって畳供されその合金から製造される
物品中に存在するホウ化物の最小標章化面積密度は、本
発明の特徴である中性子捕獲力１強度、延性、Ｉり靭性
及び腐食抵抗性の独自の組合わせ特性を一貫して得るこ
とを確実にしている。

実　　　　施　　　例特許請求の範囲に記載された発明に含まれる配合例１−
７と、特許請求のＷｉｌＭに記載された発明に含まれな
い比較配合例Ａ−，Ｇは１表１に示された成分を有し、
次のようにして製造された。成分は、特に衛りがないか
ぎり、重量パーセントで表わされている。

（表１）（例）Ｅｘ、、　　Ｃ？ｈ　　ｓｉＰ　　　Ｓ　　Ｃｒ　　　
Ｎｉ　　　Ｍ）Ｑ！Ｂ　　　８０”ＦａゞρｐＨで表わ
した酸素含有正配合１−７は、粉末冶金によって製造された。この点に
関しては、アルゴンによってアトマイジングされた合金
前のパウダーは、−４０メツシユの篩にかけられ、混合
され、次に、水分を除去するために２５０°Ｆ（約１２
１℃）で焼かれた。各々の配合例から、おおよそ８０ボ
ンド（約３６．３ｋｇ）の焼かれた金属パウダーがステ
ンレス鋼製の容器に入れられた。容器は、直径６インチ
（約１５ｃｍ）　、長さ１５インチ（約３８ｃｉ＋）　
、壁厚ｏ、ｏｅｏインチ（約０．１５ｃｍ）の大きさで
あった。各々の金属性容器は、密閉され、１００ミクロ
ンＨｇ未満に脱気され、次に密封された。金属性容器は
、２１００”　Ｆ　（約１１４９℃）。

１５．０００　ｐｓｉ　（１０５５ｋｇｆ／ａｍ”　）
で２時間、熱間アイソスタティックにプレスされた。

配合例Ａ−Ｇは、真空誘導溶融（ｖａｃｕｕｍ　１ｎｄ
ｕｃ−ｔｉｏｎ　ｍｅｌｔｉｎｇ）で作製され、４．５
平方インチ（約２９ｃｍ”　）のインゴットとしての鋳
物であった。

配合例１−７のパウダーコンパクトと、配合例Ａ−Ｇの
鋳物のインゴットは、２１２５°Ｆ（約１１６３℃）か
ら、１．５インチ（約９．７ｃｍ”　）　Ｘ４インチ（
約１０ｃｍ）のバー材に鍛造された。＃ｌ造された全て
のバー材が、２１２５°Ｆ（約１１６３℃）から、５７
８インチ（約１．６０扉）Ｘ４．５インチ（約１１ｃ厘
）の平らなバー材に熱間圧延された。熱間圧延されたバ
ー材は、　１９５０°Ｆ　（１０８８℃）で３０分間焼
なましされ、水で焼入れされた。規格サイズの横方向引
張用サンプルと、規格サイズのシャルピー■ノツチ街袋
用サンプルが、熱間圧延された各々のバー材から加工さ
れた。

室温と６６２°Ｆ　（８５０℃）における各々の引張Ｘ
験の結果が表■Ａと■Ｂに示されており、これ。

らの表には、０．２％降伏強さ（Ｙ、Ｓ、）　、極限引
張強さ（［Ｊ、Ｔ、Ｓ、）　　（単位ｋｓｉ）　、　４
つの直径の伸びＣ催）（例）（室温）（表■Ｂ）（６６２°　Ｆ　　（８５０℃））ト（％Ｒ，ＡＮ）が示されている。各々のパラメーター
の値は、各々の温度における４つの試験の平均値を表し
ている。データは、重量パーセント（％Ｂ）で示された
ホウ素含有這とともに表わされている。

？１．７３４０．８８０＋５１２．１１８＋６表ｕＡ及びＩＩＢは、各々のホウ素レベルにおいて本発
明によって生産された組成物の引張強度及び延性が、対
応するホウ素のレベルにおける他の組成物と比較して、
充分に優れた組合わせ特性を示している。

室温と、　６８２”　ＦＣ８５０℃）と、−２０＠Ｆ　
（−２９℃）における（Ｉｆｆ靭性試験の結果が、シャ
ルピー■ノツチ（ｉｌｍ強さ（ＣＶＮ）（単位フィート
・ボンド）として、表■に示されている。得られた値は
、＊温では４回の試験の平均値、６６２°Ｆ　（８５０
℃）と−２０°Ｆ（−２１？℃）では３回の試験の平均
値で示されている。

（表■）１．９８．　　　　　５　　　　　　　　　６　　　　
　　　　　　　　５表■のデータ１．ｔ、各々のホウ素
レベルにおいて本発明の組成物の［！１強度が、対応す
るホウ素のレベルにおける他の組成物と比較して、充分
に高いことを示している。さらに、表■のデータを表Ｉ
ＩＡとＪＩＢのデータと関連付けて見た場合、本発明の
例は引張強度と［撃強度の優れた組合わせ特性を有して
いることが明白である。引張強度と衝撃強度の組合めせ
特性に関して、従来の材料より本発明の例の方が優れて
いることは、図面によって明らかである０図面は、表■
の例１−７と例Ａ−Ｇの室温における（ａｉｌ！強度の
結果と、表１１Ａの室温における引張強度の関係をグラ
フで示したものである。

イメージ分析による各々の例の横所面の金属組織学的測
定結果が表■に示されており、その結果には、ホウ化物
の容積パーセント（Ｖｏｌ、％）、１Ｂｍ”当りのホウ
化物の数としてホウ化物面積密度（Ａｒｅａｌ　Ｄｅｎ
ｓ、）、平均ホウ化物長さ（Ａｗｅ、　Ｉｇｔｈ、）（
単位μｍ）、ホウ化物間の平均間隔（Ｍｎ、　　Ｓｐ、
）（単位μｍ）、平均自由行路（１’１ＦＰ）　（単位
μｍ）が含まれている。イメージ分析は、５０倍の対物
レンズと１６４０倍のスクリーンへの拡大で、ライン（
Ｌｅｉｔｚ）モデルＴＡＳとオートイメージアナライザ
ーを使用して行われた。得られた値は、それぞれが１８
、２１５　μｍ　”の面積である。１００個のフィール
ドを走査することによって決定されたものである。

（表■）２Ｂ、９６１６．４８１７．６３１７．５７８．０７５．７３表■は、例１−７が対応する例Ａ−Ｇに比べて充分に高
いホウ化物面積密度を有することを示している０例１−
７（よ、より短い平均ホウ化物長さとより小さい平均ホ
ウ化物面積によって証拠付けられるように、対応する例
Ａ−Ｇより、全体的に小さなホウ化物を含んでいること
がｂかる。しかし、ホウ化物の容積パーセントと、ホウ
化物の平均間隔と、ホウ化物の平均自由行路について１
よ、両者の間に顕著な差異が認められない。

例１−７と例Ａ−Ｇの各々についての標準化面積密度（
Ａ９）が表■に示されている。前述のように、標準化面
積密度はホウ素の重量パーセントに関して標準化された
面積密度であり、面積密度÷％ホウ素の比率で示される
。

（表■）（例）　　　　　　　　　　　　　　　　　（例）Ｅｘ
−％８　　　組　　　　　シニ　コ」Ｌ　　租２＋０３２４．６４７１．９８８．３２４表■のデータは、本発明の例が他の例に比べて充分に高
い標準化面積密度を有していることを示しており、これ
は本発明の物品の特徴である。対応する例との間での組
成と機械的加工の類似性を見れば、本発明の例のａＩＩ
械的詩的特性れた組合おせは、より高い標準化ホウ化物
面積密度に直接関係していることが明らかである。

上記説明において用いられた語句及び表現は、説明のた
めのものであり、限定のためのものではない、そのよう
な語句及び表現を使用したことには、ここに開示され示
された特徴、或いはその一部分と同等なものを排除しよ
うとする意志は全くない、しかしながら、種々の改変が
、特許請求の範囲において可能であることが理解されよ
う。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に従って作製された材料の種々の実施例
と２本発明によって作製されなかった他の例における、
室温での賃撃強度と室温における引張強度のグラフであ
る。Ｑ　　　　ＯＯＯＯＣ）　　　　リ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量パーセントが略々、炭素：最大０．１０マグネシウム：最大２．００けい素：最大１．００燐：最大０．０４５硫黄：最大０．０１０クロム：１６．００−２２．００ニッケル：１０．００−１５．００モリブデン：０−３．０ホウ素：０．２−２．０窒素：最大０．０７５で残余が実質的に鉄であり、加工後にホウ素の重量パー
セントに対してホウ化物粒子の面積密度が、Ａ＿Ｎ≧５
８，０８０−１８，１３０（％Ｂ）であり、シャルピー
Ｖノッチ衝撃強度（ＣＶＮ）が、ＣＶＮ≧８５．９１７×ｅ＾−＾１＾．＾２＾０＾２＾
９＾７＾（＾％＾Ｂ＾）である、加工可能なオーステナ
イト系ステンレス鋼合金。
（２）最大約０．００５％以下の硫黄を含む請求項１記
載の合金。
（３）最大約０．０３％以下の窒素を含む請求項２記載
の合金。
（４）約１．８％以下のホウ素を含む請求項３記載の合
金。
（５）少なくとも約１０．５０％のニッケルを含む請求
項１記載の合金。
（６）約１８．００−２０．００％のクロムを含む請求
項５記載の合金。
（７）シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣＶＮ）が、ＣＶ
Ｎ≧９０．３９６×ｅ＾−＾１＾．＾１＾６＾７＾０＾
２＾（＾％＾Ｂ＾）である、請求項１記載の合金。
（８）シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣＶＮ）が、ＣＶ
Ｎ≧１０６．２０×ｅ＾−＾０＾．＾９＾０＾９＾４＾
２＾（＾％＾Ｂ＾）である、請求項３記載の合金。
（９）重量パーセントが略々、炭素：最大０．１０マグネシウム：最大２．００けい素：最大１．００燐：最大０．０４５硫黄：最大０．０１０クロム：１６．００−２２．００ニッケル：１０．００−１５．００モリブデン：０−３．０ホウ素：０．２−２．０窒素：最大０．０７５で、残余が実質的に鉄であり、ホウ素の重量パーセント
に対してホウ化物粒子の面積密度が、Ａ＿Ｎ≧５８，０
８０−１８，１３０（％Ｂ）であり、シャルピーＶノッ
チ衝撃強度（ＣＶＮ）が、ＣＶＮ≧８５．９１７×ｅ＾−＾１＾．＾２＾０＾２＾
９＾７＾（＾％＾Ｂ＾）である、オーステナイト系ステ
ンレス鋼合金から形成された物品。
（１０）合金が最大約０．００５％以下の硫黄を含む請
求項９記載の物品。
（１１）合金が最大約０．０３％以下の窒素を含む請求
項１０記載の物品。
（１２）合金が約１．８％以下のホウ素を含む請求項１
１記載の物品。
（１３）合金が少なくとも約１０．５０％のニッケルを
含む請求項９記載の物品。
（１４）合金が約１８．００−２０．００％のクロムを
含む請求項１３記載の物品。
（１５）シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣＶＮ）が、Ｃ
ＶＮ≧９０．３９６×ｅ＾−＾１＾．＾１＾６＾７＾０
＾２＾（＾％＾Ｂ＾）である、請求項９記載の物品。
（１６）シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣＶＮ）が、Ｃ
ＶＮ≧１０６．２０×ｅ＾−＾０＾．＾９＾０＾９＾４
＾２＾（＾％＾Ｂ＾）である、請求項１１記載の合金。
（１７）重量パーセントが略々、炭素：最大０．０８マグネシウム：最大２・００けい素：最大０．７５燐：最大０．０４５硫黄：最大０．００５クロム：１６．００−２２．００ニッケル：１０．５０−１５．００モリブデン：最大２．５ホウ素：０．２−１．８窒素：最大０．０３で、残余が実質的に鉄であり、ホウ素の重量パーセント
に対してホウ化物粒子の面積密度が、Ａ＿Ｎ≧５８，０
８０−１８，１３０（％Ｂ）であり、シャルピーＶノッ
チ衝撃強度（ＣＶＮ）が、ＣＶＮ≧９０．３９６×ｅ＾−＾１＾．＾１＾６＾７＾
０＾２＾（＾％＾Ｂ＾）である、オーステナイト系ステ
ンレス鋼合金から形成され機械加工された物品。
（１８）合金が最大約０．００２％以下の硫黄を含む請
求項１７記載の物品。
（１９）合金が約０．０１５％以下の窒素を含む請求項
１８記載の物品。
（２０）合金が約１．６％以下のホウ素を含む請求項１
９記載の物品。
（２１）合金が少なくとも約１２．００％のニッケルを
含む請求項１７記載の物品。
（２２）合金が約１８．００−２０．００％のクロムを
含む請求項２１記載の物品。
（２３）シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣＶＮ）が、Ｃ
ＶＮ≧１０６．２０×ｅ＾−＾０＾．＾９＾０＾９＾４
＾２＾（＾％＾Ｂ＾）である、請求項１７記載の物品。
（２４）重量パーセントが略々、炭素：最大０．１０マグネシウム：最大２．００けい素：最大１．００燐：最大０．０４５硫黄：最大０．０１０クロム：１６．００−２２．００ニッケル：１０．００−１５．００モリブデン：０−３．０ホウ素：０．２−２．０窒素：最大０．０７５鉄：残余からなる合金を溶融し、該合金中のホウ化物粒子の成長を制限するように前記合
金の溶融開始温度より低い温度で前記合金を凝固させ、ホウ素の重量パーセントに対してホウ化物粒子の面積密
度が、Ａ＿Ｎ≧５８，０８０−１８，１３０（％Ｂ）を満足す
るように凝固させた合金を機械加工することを特徴とす
る、ホウ素含有ステンレス鋼製物品の製造方法。
（２５）合金の機械加工工程が、凝固させた合金の断面
積を少なくとも約８５％減少させることからなる、請求
項２４記載の方法。
（２６）合金を凝固させる工程が、合金パウダーを形成
するように溶融合金をアトマイジングする工程と、実質
的に密度を完全にするように合金パウダーを凝固させる
工程からなる、請求項２４記載の方法。
（２７）断面積を減少させる工程が、合金のフラットロ
ーリングによってなされる、請求項２５記載の方法。
（２８）シャルピーＶノッチ衝撃強さ（ＣＶＮ）がＣＶ
Ｎ≧８５．９１７×ｅ＾−＾１＾．＾２＾０＾２＾９＾
７＾（＾％＾Ｂ＾）となるように合金がフラットローリ
ングされる、請求項２７記載の方法。