JPH05209252A - 均一微細な炭化物組織を有する高炭素含有ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

均一微細な炭化物組織を有する高炭素含有ステンレス鋼の製造方法

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JPH05209252A
JPH05209252A JP4992991A JP4992991A JPH05209252A JP H05209252 A JPH05209252 A JP H05209252A JP 4992991 A JP4992991 A JP 4992991A JP 4992991 A JP4992991 A JP 4992991A JP H05209252 A JPH05209252 A JP H05209252A
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JP
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less
stainless steel
high carbon
fine carbide
carbide structure
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JP4992991A
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Inventor
Tetsuya Shimada
鉄也 島田
Seisaburo Abe
征三郎 阿部
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一微細な炭化物組織を呈して焼入性硬さ、
耐摩耗性に優れた高炭素含有ステンレス鋼の製造法を提
供する。 【構成】 C:0.15〜1.2%、Cr:15〜20
%を含有し、必要によってはさらにMo:1.5%以
下、V:1.0%以下の1種または2種を含有した溶鋼
を液相線から固相線の温度範囲を50℃/秒以上の冷却
速度で鋳造することによって、球状化焼鈍後の炭化物組
織を均一微細化して焼入性硬さ、耐摩耗性などのバラン
スのよい鋼を製造する。またその炭化物組織は、球状化
焼鈍前に熱間圧延を施すことによって、さらに微細化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カミソリ等の薄刃材や
ベアリングなどの耐摩耗部材として使用される高炭素含
有マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】マルテンサイト系ステンレス鋼は焼入れ
硬度が高く耐摩耗性に優れることから、高級包丁、カミ
ソリ、ナイフ、カッターなど家庭用、工業用あるいは医
療用の各種刃物およびベアリング、ブッシュ、カム、ロ
ーラ等の耐摩耗部材に使用されている。特に高い硬度お
よび耐摩耗性が要求されるものについては、Crおよび
Cの含有量が高いSUS440鋼を始めとする高炭素含
有マルテンサイト系ステンレス鋼が使用されている。
【0003】しかし、Cr含有量が15重量%以上でか
つC含有量が0.5重量%以上の組成を有するマルテン
サイト系ステンレス鋼を従来の方法で鋳造すると、凝固
過程で初晶γ粒界に巨大な共晶Cr炭化物が晶出する。
このCr炭化物は高温加熱によっても一部未固溶のまま
残留することから、熱間圧延および球状化熱処理を行な
っても微細化することなく逆に凝集粗大化する。したが
って、焼入れ処理後も製品中に残留し刃物類の刃こぼれ
およびベアリング類の疲労限低下の原因などの品質劣化
を招いている。ここで述べた従来の鋳造方法とは、断面
サイズが104mm 2以上のインゴット鋳造法あるいは連
続鋳造法のことである。このような大断面鋳片は急冷し
ても中心部の冷却速度は高々1℃/sである。
【0004】粗大炭化物の形成を防ぐために、特開昭5
8−189322号公報には、鋳造後の鋼塊をエレクト
ロスラグ再溶解することを特徴とした均一かつ微細な炭
化物組織を有する高炭素含有マルテンサイト系ステンレ
ス鋼の製造方法が開示されている。しかし、このエレク
トロスラグ再溶解プロセスは、炭化物サイズの微細化に
対して相応の効果が認められるものの、カミソリ刃用や
ミニチュアベアリング用として充分満足いく炭化物サイ
ズのものが得られていないのが現状である。
【0005】特に均一かつ微細な炭化物組織が要求され
るカミソリやベアリング類として特開昭54−1212
18号公報にはCr含有量が15重量%以下、C含有量
が0.5重量%以下のマルテンサイト系ステンレス鋼を
用いることが開示されている。しかし、Cr含有量が低
いため耐食性に劣ることや、C含有量が低いため焼入れ
硬度および耐摩耗性が満足するレベルでないなどの欠点
が指摘されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来技術の問題点を解消するものであって、焼入れ
硬度、耐摩耗性および耐食性に優れ均一微細な炭化物組
織を有する高炭素含有ステンレス鋼の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】高炭素含有ステンレス鋼
の巨大Cr炭化物の生成を抑制するには、鋳造凝固過程
で生成する共晶Cr炭化物を微細分散化し、さらにその
凝集粗大化を抑制することが必要である。このため、本
発明者らは、凝固過程における冷却速度の変化にともな
い凝固組織が変化することに着目し、本発明を成し遂げ
た。すなわち、本発明は重量%として、C:0.15〜
1.2%、Cr:15〜20%、Si:1.5%以下、
Mn:1.0%以下とし、さらに必要に応じてMo:
1.5%以下、V:1.0%以下の1種または2種を含
有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる溶鋼を、
液相線から固相線の温度範囲を50℃/s以上の冷却速
度で鋳造し、しかる後球状化焼鈍することを特徴とする
均一微細な炭化物組織を有する高炭素含有ステンレス鋼
の製造方法を要旨とする。また前記球状化焼鈍は熱間圧
延後に行ってもよく、これにより一層バランスのとれた
微細組織となる。
【0008】以下、本発明について詳細に説明する。
【0009】先ず本発明において溶鋼の成分を上記のよ
うに限定した理由を説明する。C含有量は、刃物用材料
および耐摩耗部材として必要な硬度および耐摩耗性を得
るのに必要最小限度の0.5重量%を下限とした。しか
し、1.2重量%を越えると耐食性が著しく劣化すると
ともに焼入れ後の衝撃靭性が著しく低下するため1.2
重量%を上限とした。Cr含有量は、良好な耐食性を得
るのに必要最小限度の15重量%を下限とした。しか
し、20重量%を越えると共晶Cr炭化物の晶出量が増
大しCr炭化物の粗大化を招くばかりでなく、製造性の
劣化や焼入れ硬度の低下をきたすため20重量%を上限
とした。Siは脱酸に有効な元素であるが、冷間加工性
を劣化させることから、含有量の上限を1.5重量%と
した。Mnも脱酸に有効な元素であるが、多量に含有す
ると焼入れで残留オーステナイトが増加し焼入れ硬度が
著しく低下するため、含有量の上限を1.0重量%とし
た。
【0010】さらに本発明は、上記のような成分組成の
溶鋼で製造された鋼の諸特性を改善するためにMo,V
の少量を選択的に添加する。すなわち、Moは耐食性の
向上に寄与し、Vは焼入れ後の靭性を改善するが、これ
らの元素はいずれも強力なフェライト生成元素で焼入れ
性を損なうので含有量の上限をMoは1.5重量%、V
は1.0重量%とした。また、本発明において不可避的
不純物成分P,Sなどは本発明鋼の諸特性を劣化せしめ
る有害成分として極力少なめることが望ましい。
【0011】このような成分組成の溶鋼は転炉、電気炉
など通常使用される溶解炉で溶製された後、上記成分の
炭化物、金属間化合物あるいは金属間化合炭化物が大き
く成長して鋼中に析出し鋼の諸特性を劣化せしめること
を防止するために、溶鋼の液相線から固相線までの温度
範囲の凝固速度を従来の鋳造法以上に速めることによっ
て、晶出するγ粒が微細になるとともに、従来の凝固速
度では初晶γ粒界にクラスター状に晶出する共晶Cr炭
化物が、初晶γ粒界にフィルム状に晶出する。凝固速度
は、初晶γ粒界の共晶Cr炭化物をフィルム状に析出さ
せるために必要最低限の50℃/sを下限とした。
【0012】このようにして鋳造された鋳片の組織は、
鋳造組織を呈して非常に不安定な諸特性を示すために、
球状化焼鈍を施す。
【0013】この直接球状化焼鈍により、フィルム状C
r炭化物が球状化し、最大粒径5μm以下の球状Cr炭
化物が均一微細に分散析出した組織を呈して、強度、靭
性、硬さ、さらには耐摩耗性などバランスのとれた性質
の鋼が得られる。
【0014】また本発明においては鋳造後球状化焼鈍の
前に、熱間圧延を施すこともできる。熱間圧延し球状化
焼鈍すると、初晶γ粒界にフィルム状析出した共晶Cr
炭化物が微細に分断され、より短かい焼鈍時間で最大粒
径5μm以下のCr炭化物が均一微細に分散析出した組
織を呈し、一層バランスのとれた性質の鋼を製造するこ
とができる。
【0015】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【0016】表1に示す化学組成の高炭素ステンレス鋼
を溶製した後、表1に示す凝固速度となるよう急冷鋳造
を行ない、球状化焼鈍または熱間圧延後球状化焼鈍を施
した。この時の球状化焼鈍条件は、750℃×5hであ
る。そして、通常の高炭素ステンレス鋼の製造方法によ
って板厚1.5mmの冷延焼鈍板を製造し、焼入れ処理
(1050℃×10min 加熱後、大気放冷)および焼戻
し処理(200℃×30min 加熱後、大気放冷)を行な
った。この焼入れ焼戻し材について測定した硬度および
粗大炭化物の有無を表1に併記した。粗大炭化物の有無
は、粒径5μm以上の炭化物が存在しないものを〇で示
し、認められたものを×とした。
【0017】
【表1】
【0018】本発明方法によって製造されたNo.1〜1
0の試料は、いずれもHR C60以上の高い硬度を示す
とともに、粒径5μm以上の巨大炭化物は認められな
い。一方、凝固速度が遅いNo.11〜14の試料は、高
い焼入れ硬度が得られるものの、最大粒径5μm以上の
粗大炭化物の析出が認められた。
【0019】このような実施例の結果から、本発明はC
r炭化物の析出サイズと凝固速度が密接に関連して極め
て効果的に作用し、高い焼入れ硬度および均一微細な炭
化物組織を有する高炭素ステンレス鋼の製造が可能であ
ることが明らかとなった。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、鋳造にお
ける凝固速度を速めることによって、均一かつ微細な炭
化物組織を有する高炭素ステンレス鋼の製造が可能とな
る。また、本発明は特殊な設備やプロセスを必要としな
いため、大量生産が可能で製品歩留りも著しく向上す
る。この結果、従来製造不可能であった焼入れ硬度、耐
摩耗性および耐食性に優れ均一微細な炭化物組織を有す
る高級刃物用材料が、安価に生産できるようになり、産
業上および社会的意義は極めて多大なものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%として、C:0.15〜1.2
    %、Cr:15〜20%、Si:1.5%以下、Mn:
    1.0%以下を含有して残部が鉄および不可避的不純物
    からなる溶鋼を、液相線から固相線の温度範囲を50℃
    /s以上の冷却速度で鋳造し、しかる後球状化焼鈍する
    ことを特徴とする均一微細な炭化物組織を有する高炭素
    含有ステンレス鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%として、C:0.15〜1.2
    %、Cr:15〜20%、Si:1.5%以下、Mn:
    1.0%以下とし、さらにMo:1.5%以下、V:
    1.0%以下の1種または2種を含有し、残部が鉄およ
    び不可避的不純物からなる溶鋼を、液相線から固相線の
    温度範囲を50℃/s以上の冷却速度で鋳造し、しかる
    後球状化焼鈍することを特徴とする均一微細な炭化物組
    織を有する高炭素含有ステンレス鋼の製造方法。
  3. 【請求項3】 重量%として、C:0.15〜1.2
    %、Cr:15〜20%、Si:1.5%以下、Mn:
    1.0%以下を含有して残部が鉄および不可避的不純物
    からなる溶鋼を、液相線から固相線の温度範囲を50℃
    /s以上の冷却速度で鋳造し、しかる後熱間圧延し球状
    化焼鈍することを特徴とする均一微細な炭化物組織を有
    する高炭素含有ステンレス鋼の製造方法。
  4. 【請求項4】 重量%として、C:0.15〜1.2
    %、Cr:15〜20%、Si:1.5%以下、Mn:
    1.0%以下とし、さらにMo:1.5%以下、V:
    1.0%以下の1種または2種を含有し、残部が鉄およ
    び不可避的不純物からなる溶鋼を、液相線から固相線の
    温度範囲を50℃/s以上の冷却速度で鋳造し、しかる
    後熱間圧延し球状化焼鈍することを特徴とする均一微細
    な炭化物組織を有する高炭素含有ステンレス鋼の製造方
    法。
JP4992991A 1991-03-14 1991-03-14 均一微細な炭化物組織を有する高炭素含有ステンレス鋼の製造方法 Withdrawn JPH05209252A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07227650A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Nisshin Steel Co Ltd 高炭素含有ステンレス鋼薄板の製造方法
JPH11117716A (ja) * 1997-10-13 1999-04-27 Hino Motors Ltd エンジン用カム
JP2000273587A (ja) * 1999-03-23 2000-10-03 Aichi Steel Works Ltd 耐食性と切れ味持続性および加工性に優れた刃物用ステンレス鋼
KR100397298B1 (ko) * 1998-12-07 2003-12-01 주식회사 포스코 비자성오스테나이트계스테인레스강의주편냉각방법
JP2021116454A (ja) * 2020-01-27 2021-08-10 日鉄ステンレス株式会社 冷間加工性に優れる高硬度・高耐食性用途のマルテンサイト系ステンレス鋼及びその製造方法

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Effective date: 19980514