JPH03188240A - 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 - Google Patents
高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法Info
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- JPH03188240A JPH03188240A JP1322729A JP32272989A JPH03188240A JP H03188240 A JPH03188240 A JP H03188240A JP 1322729 A JP1322729 A JP 1322729A JP 32272989 A JP32272989 A JP 32272989A JP H03188240 A JPH03188240 A JP H03188240A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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）
この発明は、スクリュー、水車ランナーまたは高速船の
水中翼等のように、高速流水の環境下で使用されるマル
テンサイトステンレス鋼であって、特に高い強度と、優
れた耐食性、耐エロージヨン特性及び溶接性とを兼ね備
える鋼を、その有利な製造方法とともに提案しようとす
るものである。
水中翼等のように、高速流水の環境下で使用されるマル
テンサイトステンレス鋼であって、特に高い強度と、優
れた耐食性、耐エロージヨン特性及び溶接性とを兼ね備
える鋼を、その有利な製造方法とともに提案しようとす
るものである。
（従来の技術）
スクリュー、水車ランナー等には、耐食性の他、高強度
が要求されることから、従来がらＮｉを含有した１３Ｃ
ｒ−３〜５Ｎｉ鋼が用いられてきた。このような鋼は、
特公昭４２−１６８７０号公報に示されているように、
完全にオーステナイト化したのち室温まで冷却し、次い
で５５０〜６５０℃に焼もどし処理を施し、１５〜４０
％の残留オーステナイトを生成させて強度、じん性を確
保している。このような熱処理を施した鋼の耐力は、最
高で６０〜７０ｋｇｆ／ｍｍ２である。
が要求されることから、従来がらＮｉを含有した１３Ｃ
ｒ−３〜５Ｎｉ鋼が用いられてきた。このような鋼は、
特公昭４２−１６８７０号公報に示されているように、
完全にオーステナイト化したのち室温まで冷却し、次い
で５５０〜６５０℃に焼もどし処理を施し、１５〜４０
％の残留オーステナイトを生成させて強度、じん性を確
保している。このような熱処理を施した鋼の耐力は、最
高で６０〜７０ｋｇｆ／ｍｍ２である。
ところで上記の鋼を一例とするマルテンサイトステンレ
ス鋼は、一般にフェライト系又はオーステナイト系ステ
ンレス鋼に比較して溶接性や加工性が劣るため、従来厚
物の構造物には鋳鋼品として製造されていた。しかし鋳
鋼品は、鋳造時の鋳造欠陥が表面に現れると耐エロージ
ヨン特性が著しく損なわれ、また鋳造欠陥が内部に存在
すると全体の健全性が損なわれるという問題があった。
ス鋼は、一般にフェライト系又はオーステナイト系ステ
ンレス鋼に比較して溶接性や加工性が劣るため、従来厚
物の構造物には鋳鋼品として製造されていた。しかし鋳
鋼品は、鋳造時の鋳造欠陥が表面に現れると耐エロージ
ヨン特性が著しく損なわれ、また鋳造欠陥が内部に存在
すると全体の健全性が損なわれるという問題があった。
そこで特開平１−１２７６２０号公報には、加熱を施す
ことによってかかるマルテンサイトステンレス鋼を製造
する方法が示されている。この方法に従いマルテンサイ
トステンレス鋼を鋳鋼品から加熱材とすることで、鋳造
欠陥が少なくなり、耐エロージヨン特性の劣化、疲労強
度の劣化が著しく減少した。
ことによってかかるマルテンサイトステンレス鋼を製造
する方法が示されている。この方法に従いマルテンサイ
トステンレス鋼を鋳鋼品から加熱材とすることで、鋳造
欠陥が少なくなり、耐エロージヨン特性の劣化、疲労強
度の劣化が著しく減少した。
さて最近、高速船のスピードアップ、回転機器の高速化
が指向されるようになり、より高強度のマルテンサイト
ステンレス鋼の開発が要望されている。しかし一般に高
強度になるほど溶接が難しく、また疲労強度や、エロー
ジョン等に対する耐食性が劣化することから、溶接性、
耐エロージヨン特性、耐食性や疲労強度の低下な（高強
度を得ることが困難であった。
が指向されるようになり、より高強度のマルテンサイト
ステンレス鋼の開発が要望されている。しかし一般に高
強度になるほど溶接が難しく、また疲労強度や、エロー
ジョン等に対する耐食性が劣化することから、溶接性、
耐エロージヨン特性、耐食性や疲労強度の低下な（高強
度を得ることが困難であった。
例えば耐力が８０ｋｇｆ７ｍｍ２以上の高強度ステンレ
ス鋼として、１７−ＡＰＩＩステンレス鋼がある。この
鋼は、溶体化処理後、時効処理を施して鋼中に炭化物や
Ｃｕ等の析出物を析出させることにより高い耐力が付与
されている。しかし、かかる時効処理型の高強度鋼は、
溶接時に高温加熱された部分において析出物が再固溶し
、強度の低下が起こる。そのため所定の強度を得るため
に再度時効処理する必要がある。すなわち従来鋼では、
溶接組立後、煩雑な熱処理を繰り返し施しているのが現
状であり、加えて大型構造物では熱処理炉の制限を受け
る。
ス鋼として、１７−ＡＰＩＩステンレス鋼がある。この
鋼は、溶体化処理後、時効処理を施して鋼中に炭化物や
Ｃｕ等の析出物を析出させることにより高い耐力が付与
されている。しかし、かかる時効処理型の高強度鋼は、
溶接時に高温加熱された部分において析出物が再固溶し
、強度の低下が起こる。そのため所定の強度を得るため
に再度時効処理する必要がある。すなわち従来鋼では、
溶接組立後、煩雑な熱処理を繰り返し施しているのが現
状であり、加えて大型構造物では熱処理炉の制限を受け
る。
また特開昭６２−１２４２１８号公報には、Ｎｉ、 Ｍ
ｎ等の合金成分の添加量を調整してＭｓ点を室温付近と
し、所定の温度範囲及び時間で焼鈍することにより加工
性に優れ溶接軟化抵抗を有する高強度ステンレス鋼を製
造する方法が示されて°いる。しかし合金成分の多量の
添加は、経済的に不利であり、多量添加の必要のない高
強度ステンレス鋼が要望されていた。
ｎ等の合金成分の添加量を調整してＭｓ点を室温付近と
し、所定の温度範囲及び時間で焼鈍することにより加工
性に優れ溶接軟化抵抗を有する高強度ステンレス鋼を製
造する方法が示されて°いる。しかし合金成分の多量の
添加は、経済的に不利であり、多量添加の必要のない高
強度ステンレス鋼が要望されていた。
（発明が解決しようとする課題）
高強度、具体的には耐力が８０〜１１０ ｋｇｆ／ｍｍ
”であって、かつ耐食性、耐エロージヨン特性、溶接性
に優れたマルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法
を提案することがこの発明の目的である。
”であって、かつ耐食性、耐エロージヨン特性、溶接性
に優れたマルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法
を提案することがこの発明の目的である。
（課題を解決するための手段）
発明者らは、マルテンサイトステンレス鋼の高強度化に
ついて鋭意検討を重ねた結果、耐食性を低下させずに高
強度化を達成するためには、結晶粒界の粗大な炭化物の
析出を阻止することが最も重要であることに思い至った
。
ついて鋭意検討を重ねた結果、耐食性を低下させずに高
強度化を達成するためには、結晶粒界の粗大な炭化物の
析出を阻止することが最も重要であることに思い至った
。
そのことから、かかる炭化物の析出を阻止するためには
、Ｃ，Ｎ、 Ｃｒ、 Ｎｉ量の適正化及びＭｏ、■の添
加が有効であることを知見し、このことにより耐食性、
溶接性も向上することが判った。さらにＮｂ、 Ｃｕの
添加によりそれぞれ強度、耐海水疲労特性の向上が図ら
れることも併せて知見した。また製造過程においては、
加熱の仕上温度を高め、引き続く冷却の速度を高めるこ
とが有利であることを知見した。
、Ｃ，Ｎ、 Ｃｒ、 Ｎｉ量の適正化及びＭｏ、■の添
加が有効であることを知見し、このことにより耐食性、
溶接性も向上することが判った。さらにＮｂ、 Ｃｕの
添加によりそれぞれ強度、耐海水疲労特性の向上が図ら
れることも併せて知見した。また製造過程においては、
加熱の仕上温度を高め、引き続く冷却の速度を高めるこ
とが有利であることを知見した。
この発明は、上記知見をもとに構成されたものである。
すなわちこの発明は、Ｃ： ０．００５〜０．０４ ｗ
ｔχ（以下単に％で示す） 、Ｓｉ ： １．０％以下
、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ ： １２．０〜１７
．０％、Ｎｉ ： １．５〜６．０％、Ｍｏ ： ０．
１〜１．５％、Ｖ：０．０２〜０．５％及びＮ：０．０
０５〜０．１５％を、下記（１）式で表されるＮｉ、が
１０．５〜１２．９％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び
不可避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ ｋｇｆ／
ｍｍ”を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼（第
１発明）である。
ｔχ（以下単に％で示す） 、Ｓｉ ： １．０％以下
、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ ： １２．０〜１７
．０％、Ｎｉ ： １．５〜６．０％、Ｍｏ ： ０．
１〜１．５％、Ｖ：０．０２〜０．５％及びＮ：０．０
０５〜０．１５％を、下記（１）式で表されるＮｉ、が
１０．５〜１２．９％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び
不可避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ ｋｇｆ／
ｍｍ”を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼（第
１発明）である。
またこの発明は、Ｃ： ０．００５〜０．０４％、Ｓｔ
： １．０％以下、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ
： １２．０−１７．０％、Ｎｉ： １．５〜６．０％
、Ｍｏ ： ０．１〜１．５％、■＝０．０２〜０．５
％、Ｎｂ ： ０．０２〜０．５％及びＮ ： ０．０
０５〜０．１５％を、下記（１）式で表されるＮｉｅｑ
が１０．５〜１２，９％の範囲で含有し、残部はＦｅ及
び不可避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ ｋｇｆ
／ｍｍ”を有する高強度マルテンサイトステンレスｍ（
第２発明）である。
： １．０％以下、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ
： １２．０−１７．０％、Ｎｉ： １．５〜６．０％
、Ｍｏ ： ０．１〜１．５％、■＝０．０２〜０．５
％、Ｎｂ ： ０．０２〜０．５％及びＮ ： ０．０
０５〜０．１５％を、下記（１）式で表されるＮｉｅｑ
が１０．５〜１２，９％の範囲で含有し、残部はＦｅ及
び不可避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ ｋｇｆ
／ｍｍ”を有する高強度マルテンサイトステンレスｍ（
第２発明）である。
またこの発明は、Ｃ： ０．００５〜０．０４％、Ｓｔ
： １．０％以下、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ
： １２．０−１７．０％、旧： １．５〜６．０％、
Ｍｏ ： ０．１〜１．５％、Ｖ：０．０２〜０．５％
、Ｃｕ ： ０．２〜２．０％及びＮ ： ０．００５
〜０．１５％を、下記（１）′式で表されるＮｉｅｑが
１０．５〜１２．９％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び
不可避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ ｋｇｆ／
ｓ＋＋”を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼（
第３発明）である。
： １．０％以下、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ
： １２．０−１７．０％、旧： １．５〜６．０％、
Ｍｏ ： ０．１〜１．５％、Ｖ：０．０２〜０．５％
、Ｃｕ ： ０．２〜２．０％及びＮ ： ０．００５
〜０．１５％を、下記（１）′式で表されるＮｉｅｑが
１０．５〜１２．９％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び
不可避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ ｋｇｆ／
ｓ＋＋”を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼（
第３発明）である。
またこの発明は、Ｃ： ０．００５〜０．０４％、Ｓｔ
： １．０％以下、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ
： １２．０〜１７．０％、Ｎｉ： １．５〜６．０％
、Ｍｏ ： ０．１〜１．５％、Ｖ：０．０２〜０．５
％、Ｎｂ ： ０．０２〜０．５％、Ｃｕ ： ０．２
〜２．０％及びＮ ： ０．００５〜０５１５％を、下
記（１）′式で表されるＮｉｅｑが１０．５〜１２．９
％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物より
なる、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ”を有する高強度
マルテンサイトステンレス鋼（第４発明）である。
： １．０％以下、Ｍｎ ： ２．０％以下、Ｃｒ
： １２．０〜１７．０％、Ｎｉ： １．５〜６．０％
、Ｍｏ ： ０．１〜１．５％、Ｖ：０．０２〜０．５
％、Ｎｂ ： ０．０２〜０．５％、Ｃｕ ： ０．２
〜２．０％及びＮ ： ０．００５〜０５１５％を、下
記（１）′式で表されるＮｉｅｑが１０．５〜１２．９
％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物より
なる、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ”を有する高強度
マルテンサイトステンレス鋼（第４発明）である。
Ｎｉｅｑ＝ 〔Ｎｉ〕 ＋ 〔Ｍｎ〕 ＋ ０．５ （
Ｃｒ） 十０．３ （Ｓｔ ） ＋ 〔Ｍｏ〕
−（１）Ｎｉｅｑ＝ 〔Ｎｉ〕 ＋Ｃ
Ｍｎ） 十ｏ、ｓ （Ｃｒ） ＋０．３ （Ｓｉ）
＋ 〔Ｍｏ〕 十（Ｃｕ） ・”（１）’ｖｃ＝２
×｛〔Ｎｉ〕＋１００（〔ｃ〕内成分の鋼中含有量（％
）を表す（以下同じ）。
Ｃｒ） 十０．３ （Ｓｔ ） ＋ 〔Ｍｏ〕
−（１）Ｎｉｅｑ＝ 〔Ｎｉ〕 ＋Ｃ
Ｍｎ） 十ｏ、ｓ （Ｃｒ） ＋０．３ （Ｓｉ）
＋ 〔Ｍｏ〕 十（Ｃｕ） ・”（１）’ｖｃ＝２
×｛〔Ｎｉ〕＋１００（〔ｃ〕内成分の鋼中含有量（％
）を表す（以下同じ）。
さらにこの発明は、上記した第１発明〜第４発明のそれ
ぞれの成分組成範囲になる鋼素材に、最高加熱温度を１
２５０℃とする加熱を施し、最高加熱温度を１２５０℃
とする加熱を施し、引き続き下記（２）式で計算される
■。値（’Ｃ／ａ＋ｉｎ）以上の冷却速度で１００℃以
下まで冷却し、次いで焼もどし処理または焼入れ一焼も
どし処理を施すことを特徴とする、耐力８０〜１１０
ｋｇｆ／ｍｍ”を有する高強度マルテンサイトステンレ
ス鋼の製造方法（第５発明〜第８発明）である。
ぞれの成分組成範囲になる鋼素材に、最高加熱温度を１
２５０℃とする加熱を施し、最高加熱温度を１２５０℃
とする加熱を施し、引き続き下記（２）式で計算される
■。値（’Ｃ／ａ＋ｉｎ）以上の冷却速度で１００℃以
下まで冷却し、次いで焼もどし処理または焼入れ一焼も
どし処理を施すことを特徴とする、耐力８０〜１１０
ｋｇｆ／ｍｍ”を有する高強度マルテンサイトステンレ
ス鋼の製造方法（第５発明〜第８発明）である。
記
ＶＣ＝２Ｘ （〔Ｎｉ〕＋１００（（Ｃ）＋ （Ｎ
））） ・・・（２）（作 用） まずこの発明において、鋼の成分組成範囲を限定した理
由を以下に述べる。
））） ・・・（２）（作 用） まずこの発明において、鋼の成分組成範囲を限定した理
由を以下に述べる。
Ｃ： ０．００５〜０．０４％、
Ｃは、Ｃｒと結合してＣｒ炭化物を形成し、耐食性低下
の原因となる。またじん性の低下原因にもなるため少な
い方がよく、上限を０．０４％とした。しかしＣ量が少
なすぎると強度を確保することが難しくなるため下限を
０．００５％にした。
の原因となる。またじん性の低下原因にもなるため少な
い方がよく、上限を０．０４％とした。しかしＣ量が少
なすぎると強度を確保することが難しくなるため下限を
０．００５％にした。
Ｓｔ ： １．０％以下、
Ｓｉは、脱酸するために不可欠な成分であり、そのため
には少なくとも０．１％程度の添加が好ましいが、過剰
に添加するとじん性を低下させるので上限は１．０％と
した。
には少なくとも０．１％程度の添加が好ましいが、過剰
に添加するとじん性を低下させるので上限は１．０％と
した。
Ｍｎ ： ２．０％以下、
Ｍｎは、鋼中のＳを固定するとともに、高温のオーステ
ナイト域を広くして焼入れ性を改善する効果がある。か
かる効果を発揮させるためには、少なくとも０．２％程
度の添加が望ましいが、多量に添加するとじん性を低下
させるために上限を２．０％とした。
ナイト域を広くして焼入れ性を改善する効果がある。か
かる効果を発揮させるためには、少なくとも０．２％程
度の添加が望ましいが、多量に添加するとじん性を低下
させるために上限を２．０％とした。
Ｃｒ ： １２．０〜１７．０％
Ｃｒは、耐食性を確保し、かつマルテンサイト組織を得
るために重要な成分であるが、１２．０％に満たないと
その効果に乏しく、一方１７．０％を超えると高温加熱
時にδフェライトを生成し、熱間加工性を低下させると
いう不利があるので１２．０〜１７．０％の範囲に限定
した。
るために重要な成分であるが、１２．０％に満たないと
その効果に乏しく、一方１７．０％を超えると高温加熱
時にδフェライトを生成し、熱間加工性を低下させると
いう不利があるので１２．０〜１７．０％の範囲に限定
した。
Ｎｉ ： １．５〜６．０％
Ｎｉは、耐食性及びじん性を向上させるために有効な成
分であり、その効果が現れ始める１、５％を下限とした
。一方Ｎｉ量が多すぎると加熱後又はは焼入れ処理後の
残留オーステナイト量が増加して、高強度が得られない
ため、上限を６．０％とした。
分であり、その効果が現れ始める１、５％を下限とした
。一方Ｎｉ量が多すぎると加熱後又はは焼入れ処理後の
残留オーステナイト量が増加して、高強度が得られない
ため、上限を６．０％とした。
Ｍｏ ： ０．１〜１．５％
Ｍｏは、耐食性を向上させ、また焼もどし処理において
微細な炭化物を形成し、強度向上効果がある。
微細な炭化物を形成し、強度向上効果がある。
かかる効果を発揮させるためには、少なくとも０．１％
の添加が必要であるが、多（添加し過ぎると熱間加工性
が低下するため上限を１．５％に限定した。
の添加が必要であるが、多（添加し過ぎると熱間加工性
が低下するため上限を１．５％に限定した。
Ｖ ： ０．０２〜０．５％
■は、Ｃと結合して炭化物を形成し、粒内に析出するこ
とから強度向上に効果があるが、その効果は０．０２％
以上で現れることから０．０２％を下限とし、一方多く
添加し過ぎるとじん性を低下させるために上限を０．５
％に限定した。
とから強度向上に効果があるが、その効果は０．０２％
以上で現れることから０．０２％を下限とし、一方多く
添加し過ぎるとじん性を低下させるために上限を０．５
％に限定した。
Ｎ ： ０．００５〜０．１５％
Ｎは、高強度化に有効な成分であり、またＣと異なり粒
界に粗大なＣｒ窒化物を作りにくいことから高強度化の
ためには積極的に添加するのが好ましいが、０．１５％
を超えて添加すると熱間加工性を著しく低下させるとい
う問題が生じるのでＮの上限を０．１５％とした。Ｎの
添加量が０．１５％に満たないと強度増加効果が見られ
ないために０．１５％を下限とした。
界に粗大なＣｒ窒化物を作りにくいことから高強度化の
ためには積極的に添加するのが好ましいが、０．１５％
を超えて添加すると熱間加工性を著しく低下させるとい
う問題が生じるのでＮの上限を０．１５％とした。Ｎの
添加量が０．１５％に満たないと強度増加効果が見られ
ないために０．１５％を下限とした。
第２発明、第４発明では、Ｎｂ ： ０．０２〜０．５
％を含有させる。
％を含有させる。
Ｎｂは、Ｃと結合して炭化物を形成し、粒内に析出する
ことから粒界での粗大炭化物の析出を抑制し、強度を向
上させる。その効果は、０．０２％以上の添加で現れる
ことから０．０２％を下限とし、一方多く添加しすぎる
と熱間加工性の低下をもたらすため上限を０．５％に限
定した。
ことから粒界での粗大炭化物の析出を抑制し、強度を向
上させる。その効果は、０．０２％以上の添加で現れる
ことから０．０２％を下限とし、一方多く添加しすぎる
と熱間加工性の低下をもたらすため上限を０．５％に限
定した。
第３発明、第４発明では、Ｃｕ ： ０．２〜２．０％
を含有させる。
を含有させる。
Ｃｕは、耐海水疲労特性の向上に効果があるが、０．２
％以下ではその効果が小さく、一方２．０％を超えると
熱間加工性が低下するために添加量を０．２〜２．０％
の範囲に限定した。
％以下ではその効果が小さく、一方２．０％を超えると
熱間加工性が低下するために添加量を０．２〜２．０％
の範囲に限定した。
Ｃｕを添加しない第１発明、第２発明では（１）式、ま
たＣｕを添加する第３発明、第４発明では（１）′式で
表されるＮｉ０を１０．５〜１２．９％の範囲とする。
たＣｕを添加する第３発明、第４発明では（１）′式で
表されるＮｉ０を１０．５〜１２．９％の範囲とする。
高強度を得るためには、Ｎｉｅｑを低くしてＭｓ点を高
め、残留オーステナイトを減少させる必要がある。その
ために、Ｎｉｅｑは１２．９％を上限とする。Ｎｔ＊ｑ
が１０．５％未満では固溶強化効果が少なく、強度が不
足するため１０．５％を下限とした。
め、残留オーステナイトを減少させる必要がある。その
ために、Ｎｉｅｑは１２．９％を上限とする。Ｎｔ＊ｑ
が１０．５％未満では固溶強化効果が少なく、強度が不
足するため１０．５％を下限とした。
次にこの発明の綱の製造方法としては、最高加熱温度を
１２５０℃とする加熱を施し、最高加熱温度を１２５０
℃とする加熱を施し、引き続き（２）式で計算されるｖ
ｃ値（”Ｃ／ｗｉｎ）以上の冷却速度で１００℃以下ま
で冷却し、次いで焼もどし処理または焼入れ一焼もどし
処理を施す方法が有利である。
１２５０℃とする加熱を施し、最高加熱温度を１２５０
℃とする加熱を施し、引き続き（２）式で計算されるｖ
ｃ値（”Ｃ／ｗｉｎ）以上の冷却速度で１００℃以下ま
で冷却し、次いで焼もどし処理または焼入れ一焼もどし
処理を施す方法が有利である。
である。
マルテンサイトステンレス鋼は、従来焼入れ一焼もどし
処理が行われてきたが、耐食性、じん性の観点から上述
のように熱間加工後、冷却を行う加工熱処理が好ましい
のである。加工熱処理後は、焼戻しするのが好適である
が、通常の焼入れ一焼もどし処理を施してもよい。
処理が行われてきたが、耐食性、じん性の観点から上述
のように熱間加工後、冷却を行う加工熱処理が好ましい
のである。加工熱処理後は、焼戻しするのが好適である
が、通常の焼入れ一焼もどし処理を施してもよい。
加熱に先立つ鋼素材の最高加熱温度を１２５０℃に限定
したのは次の理由による。第１図に、Ｃ： ０．０４％
、Ｓｔ ： ０．３％、Ｍｎ ： ０．６％、Ｃｒ ：
１３．５％、Ｎｉ ： ５．３％、Ｍｏ ： ０．３
％、Ｖ ： ０．０５％、Ｎ ： ０．０２％の組成に
なる鋼に種々の温度に加熱したのち、高温高速引張試験
を施し、熱間加工性について調べた結果を示す。この高
温高速引張試験は、第２図に示す温度履歴を経て行われ
た。第１図の例のように、熱間加工性は１２５０℃以下
の加熱で良好となるため、加熱温度の上限を１２５０℃
に限定した。
したのは次の理由による。第１図に、Ｃ： ０．０４％
、Ｓｔ ： ０．３％、Ｍｎ ： ０．６％、Ｃｒ ：
１３．５％、Ｎｉ ： ５．３％、Ｍｏ ： ０．３
％、Ｖ ： ０．０５％、Ｎ ： ０．０２％の組成に
なる鋼に種々の温度に加熱したのち、高温高速引張試験
を施し、熱間加工性について調べた結果を示す。この高
温高速引張試験は、第２図に示す温度履歴を経て行われ
た。第１図の例のように、熱間加工性は１２５０℃以下
の加熱で良好となるため、加熱温度の上限を１２５０℃
に限定した。
加熱温度の下限については、圧延機の負荷および圧延能
率の点から１１００℃以上が好ましい。
率の点から１１００℃以上が好ましい。
加熱の圧下率については、特に限定はしないが、１バス
毎の圧下率が１０％未満では、加熱時に再結晶が促進し
ないために一部に粗大粒が残留し、じん性が低下すると
いう不利があるため、１パス毎に１０％以上が好ましい
。
毎の圧下率が１０％未満では、加熱時に再結晶が促進し
ないために一部に粗大粒が残留し、じん性が低下すると
いう不利があるため、１パス毎に１０％以上が好ましい
。
加熱の仕上温度が下がり過ぎると加熱中に炭化物が析出
し、耐食性を低下させるために仕上温度は８００℃以上
に限定した。
し、耐食性を低下させるために仕上温度は８００℃以上
に限定した。
加熱に引き続く冷却の速度については、冷却途中の炭化
物の析出を抑えるために ｖｃ＝２Ｘ （〔Ｎｉ〕 ＋１００（（Ｃ） ＋（Ｎ）
） ）（℃／ｍｉｎ）で計算される値以上の速度が必
要である。
物の析出を抑えるために ｖｃ＝２Ｘ （〔Ｎｉ〕 ＋１００（（Ｃ） ＋（Ｎ）
） ）（℃／ｍｉｎ）で計算される値以上の速度が必
要である。
この冷却の停止温度については、熱延後の冷却でオース
テナイトが残留したまま焼もどし処理を施すとじん性が
著しく低下するため、冷却停止温度は、１００℃以下で
あることが必要である。
テナイトが残留したまま焼もどし処理を施すとじん性が
著しく低下するため、冷却停止温度は、１００℃以下で
あることが必要である。
次に焼もどし処理については、この発明で耐力８０〜１
１０ ｋｇｆ／ｍｍ”を確保するための焼もどし温度の
範囲は、鋼の組成に依存していて、Ｃｕ、 Ｎｂを添加
しない成分鋼では焼もどし温度４００〜５００℃が好ま
しい。すなわち４００℃より低いと微細炭化物が析出し
ないために耐力が８０ｋｇｆ／ｍａ＋”以上にならず、
また５００℃を超えると焼もどし時に粒界に粗大炭化物
が析出し、耐食性が低下する。Ｃｕ、 Ｎｂを添加する
成分鋼では、焼もどし温度は、６５０℃まで拡大できる
。
１０ ｋｇｆ／ｍｍ”を確保するための焼もどし温度の
範囲は、鋼の組成に依存していて、Ｃｕ、 Ｎｂを添加
しない成分鋼では焼もどし温度４００〜５００℃が好ま
しい。すなわち４００℃より低いと微細炭化物が析出し
ないために耐力が８０ｋｇｆ／ｍａ＋”以上にならず、
また５００℃を超えると焼もどし時に粒界に粗大炭化物
が析出し、耐食性が低下する。Ｃｕ、 Ｎｂを添加する
成分鋼では、焼もどし温度は、６５０℃まで拡大できる
。
（実施例）
表１に示す化学組成の鋼を溶製した。
これらの鋼について、
表２に示す製造プロセス
で厚さ１１０
閣のスラブから２５ｍｍの鋼板に仕上げた。
得られた鋼板の機械的性質及び耐食性、溶接性について
調べた結果を表３に示す。
調べた結果を表３に示す。
なお耐食性は、６５％硝酸腐食試験で評価し、粒界腐食
が顕著なものにはＸ印をつけた。また耐エロージヨン特
性は、対向型磁歪振動式キャビテーションエロージョン
試験機を用いて調べ、腐食減量１５ｇ／ｍ２・ｈ以下の
ものにはＯ印、それより多くの減量を示したものにはＸ
印をつけた。また鋼板の表面をＴＩＧでなめ付は溶接し
た時の硬度で溶接部強度を評価した。また溶接性につい
ては、ｙ −スリ７ト法で判定した。すなわち予熱１２
０”Ｃの試験で割れのないものには○印を、割れのある
ものには×印をつけた。疲労試験は３．５％ＮａＣＩｔ
Ｗ液中で応力４００ＭＰａ、繰り返し速度毎秒１サイク
ルで単軸引張疲労試験を行い、Ｎｆが２３ Ｘ １０’
サイクル以上のものには○印を、それ未満のものにはＸ
印をした。
が顕著なものにはＸ印をつけた。また耐エロージヨン特
性は、対向型磁歪振動式キャビテーションエロージョン
試験機を用いて調べ、腐食減量１５ｇ／ｍ２・ｈ以下の
ものにはＯ印、それより多くの減量を示したものにはＸ
印をつけた。また鋼板の表面をＴＩＧでなめ付は溶接し
た時の硬度で溶接部強度を評価した。また溶接性につい
ては、ｙ −スリ７ト法で判定した。すなわち予熱１２
０”Ｃの試験で割れのないものには○印を、割れのある
ものには×印をつけた。疲労試験は３．５％ＮａＣＩｔ
Ｗ液中で応力４００ＭＰａ、繰り返し速度毎秒１サイク
ルで単軸引張疲労試験を行い、Ｎｆが２３ Ｘ １０’
サイクル以上のものには○印を、それ未満のものにはＸ
印をした。
この発明の鋼は、強度、じん性、耐食性の点で従来成分
の綱、又は従来プロセスで製造した鋼に比べて優れてい
る。また溶接部強度もＨｖ３３０以上であり、溶接のま
まで十分な強度を確保できた。
の綱、又は従来プロセスで製造した鋼に比べて優れてい
る。また溶接部強度もＨｖ３３０以上であり、溶接のま
まで十分な強度を確保できた。
（発明の効果）
この発明の高強度マルテンサイトステンレス鋼は、Ｃ，
Ｎ、Ｃｒ及びＮｉの量を適正化し、かつＭｏ。
Ｎ、Ｃｒ及びＮｉの量を適正化し、かつＭｏ。
■を添加することによって、耐食性、耐エロージヨン特
性、溶接性を損なうことなく耐力が８０〜１１０ｋｇｆ
／ｍｍ”という高強度を確保することができ、耐エロー
ジヨン特性が要求される用途、また高強度、耐食性が要
求される溶接構造用材料として有用である。
性、溶接性を損なうことなく耐力が８０〜１１０ｋｇｆ
／ｍｍ”という高強度を確保することができ、耐エロー
ジヨン特性が要求される用途、また高強度、耐食性が要
求される溶接構造用材料として有用である。
また第２発明、第４発明では、Ｎｂを添加することによ
って、さらなる強度の向上が可能となるまた第３発明、
第４発明では、Ｃｕを添加することによって、耐海水疲
労特性の向上が可能となる。
って、さらなる強度の向上が可能となるまた第３発明、
第４発明では、Ｃｕを添加することによって、耐海水疲
労特性の向上が可能となる。
またこの発明の高強度マルテンサイトステンレス鋼の製
造方法は、熱間加工後、冷却を行う加工熱処理を施すこ
とによって有利に高強度のマルテンサイトステンレス鋼
を製造することができる。
造方法は、熱間加工後、冷却を行う加工熱処理を施すこ
とによって有利に高強度のマルテンサイトステンレス鋼
を製造することができる。
第１図は、マルテンサイトステンレス鋼の熱間加工性に
及ぼす加熱温度の影響を示すグラフ、第２図は、高温高
速引張試験の加熱パターンを示すグラフである。
及ぼす加熱温度の影響を示すグラフ、第２図は、高温高
速引張試験の加熱パターンを示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％、 を、下記（１）式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５〜
１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可避
的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２
を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕・・・（１） ここに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ２、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｎｂ：０．０２〜０．５ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５〜
１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可避
的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２
を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕・・・（１） ここに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ３、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｃｕ：０．２〜２．０ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）′式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５
〜１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可
避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾
２を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕＋〔Ｃｕ〕・・・（１）′こ
こに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ４、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０５〜０．５ｗｔ％、 Ｎｂ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｃｕ：０．２〜２．０ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）′式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５
〜１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可
避的不純物よりなる、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾
２を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕＋〔Ｃｕ〕・・・（１）′こ
こに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ５、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５〜
１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可避
的不純物よりなる鋼素材に、 最高加熱温度を１２５０℃とする加熱を施し、次いで仕
上温度を８００℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるｖ＿ｃ値（℃／ｍｉ
ｎ）以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もど し処理を施す ことを特徴とする、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２
を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼の製造方法
。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕・・・（１） ｖ＿ｃ＝２×｛〔Ｎｉ〕＋１００（〔ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝
・・・（２） ここに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ６、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｎｂ：０．０２〜０．５ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５〜
１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可避
的不純物よりなる鋼素材に、 最高加熱温度を１２５０℃とする加熱を施し、次いで仕
上温度を８００℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるｖ＿ｃ値（℃／ｍｉ
ｎ）以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もど し処理を施す ことを特徴とする、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２
を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼の製造方法
。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕・・・（１） ｖ＿ｃ＝２×｛〔Ｎｉ〕＋１００（〔Ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝
・・・（２） ここに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ７、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｃｕ：０．２〜２．０ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）′式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５
〜１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可
避的不純物よりなる鋼素材に、 最高加熱温度を１２５０℃とする加熱を施し、次いで仕
上温度を８００℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるｖ＿ｃ値（℃／ｍｉ
ｎ）以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もど し処理を施す ことを特徴とする、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２
を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼の製造方法
。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕・・・（１） ｖ＿ｃ＝２×｛〔Ｎｉ〕＋１００（〔ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝
・・・（２） ここに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。 ８、Ｃ：０．００５〜０．０４ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、 Ｃｒ：１２．０〜１７．０ｗｔ％、 Ｎｉ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．１〜１．５ｗｔ％、 Ｖ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｎｂ：０．０２〜０．５ｗｔ％、 Ｃｕ：０．２〜２．０ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１５ｗｔ％ を、下記（１）′式で表されるＮｉ＿ｅ＿ｑが１０．５
〜１２．９ｗｔ％の範囲で含有し、残部はＦｅ及び不可
避的不純物よりなる鋼素材に、 最高加熱温度を１２５０℃とする加熱を施し、次いで仕
上温度を８００℃以上とする熱間圧延を施し、 引き続き下記（２）式で計算されるｖ＿ｃ値（℃／ｍｉ
ｎ）以上の冷却速度で１００℃以下まで冷却し、 次いで焼もどし処理または焼入れ−焼もど し処理を施す ことを特徴とする、耐力８０〜１１０ｋｇｆ／ｍｍ＾２
を有する高強度マルテンサイトステンレス鋼の製造方法
。 記 Ｎｉ＿ｅ＿ｑ＝〔Ｎｉ〕＋〔Ｍｎ〕＋０．５〔Ｃｒ〕＋
０．３〔Ｓｉ〕＋〔Ｍｏ〕・・・（１） ｖ＿ｃ＝２×｛〔Ｎｉ〕＋１００（〔ｃ〕＋〔Ｎ〕）｝
・・・（２） ここに右辺各項の〔〕は、〔〕内成分の 鋼中含有量（ｗｔ％）を表す。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32272989A JP2665009B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 |
| NO905321A NO177190C (no) | 1989-12-11 | 1990-12-10 | Martensittisk rustfritt stål og fremstilling og anvendelse av dette |
| KR1019900020352A KR930007141B1 (ko) | 1989-12-11 | 1990-12-11 | 고강도 마르텐사이트 스테인레스강 및 그 제조방법 |
| DE4039538A DE4039538C2 (de) | 1989-12-11 | 1990-12-11 | Tragflügel eines Tragflügelbootes |
| US07/820,560 US5232520A (en) | 1989-12-11 | 1992-01-14 | High-strength martensitic stainless steel having superior fatigue properties in corrosive and erosive environment and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32272989A JP2665009B2 (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188240A true JPH03188240A (ja) | 1991-08-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP32272989A Expired - Fee Related JP2665009B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-14 | 高強度マルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2665009B2 (ja) |
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