JPH0543988A - マルテンサイト系ステンレススチール - Google Patents

マルテンサイト系ステンレススチール

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JPH0543988A
JPH0543988A JP4005707A JP570792A JPH0543988A JP H0543988 A JPH0543988 A JP H0543988A JP 4005707 A JP4005707 A JP 4005707A JP 570792 A JP570792 A JP 570792A JP H0543988 A JPH0543988 A JP H0543988A
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less
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copper
carbon
manganese
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JP4005707A
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William J Schumacher
ウイリアム・ジエイ・シユーマツハー
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Armco Inc
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な鋳造性、延性及び広範な硬さに硬化し
うる性能を有する鋳造物、例えばゴルフクラブヘッドと
して有用な、実質的にマルテンサイト系ステンレススチ
ールの提供。 【構成】 重量％で、０.０８％までの炭素、１.０〜
４.０％のマンガン、１３.０〜１７.０％のクロム、１.
５〜４.０％の銅、０.１２％までの窒素、１.０％未満
のケイ素、１.０％未満のモリブデン、１.０％以下のニ
ッケル、０.０３％未満のリン、０.５％未満の硫黄、
０.００５％までのホウ素及び残部は本質的に鉄、から
本質的になり、場合により、０.５％までのニオブ、チ
タン、バンジウム及び／又はジルコニウムを含有する、
実質的にマルテンサイト系ステンレススチール組成物、
それから製造される物品。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、調節された硬さ及び良
好な鋳造特性を有する新規な合金に関する。該合金は、
材料をゴルフクラブ及びボートプロペラのような物品に
鋳造又は鍛造するのに有用なものである。該合金はま
た、快削及び刃物用を含む鍛錬用途に有用である。
【０００２】
【従来の技術及び課題】マルテンサイト系ステンレスス
チールは、典型的にはステンレススチール用のクロムは
低い範囲であり、従って他のステンレススチールに比べ
て耐食性が低い。マルテンサイト系ステンレススチール
は、硫黄が添加され且つスチールが熱処理された状態で
ある場合は、良好な可削性を有し且つ広域な強度に熱処
理することができる。マルテンサイト系ステンレススチ
ールは、通常熱処理することは容易であり、熱間及び冷
間加工も比較的容易である。典型的には、マルテンサイ
ト系ステンレススチールは、９３０〜１０９５℃（１７
００〜２０００°Ｆ）のような高い温度に加熱され、つ
いで空気または油で冷却される。４２５〜７６０℃（８
００〜１４００°Ｆ）の第２熱処理工程で、マルテンサ
イト系ステンレススチールは所望の強度レベルに鍛えら
れる。マルテンサイト系ステンレススチールは一般に、
全てのステンレススチールの最低のコストである傾向が
ある。
【０００３】ゴルフクラブヘッドの製造に使用される材
料は、過去数十年以上かなり変わってきた。ステンレス
スチール、カーボンスチール及び多くの他の合金が、ゴ
ルフクラブヘッドに、硬さ、重量、延性、耐食性、強
度、靭性、耐摩耗性、耐損傷性及び反発弾性の所望の組
み合わせを与えるために、使用されてきた。また、種々
の合金がゴルフクラブのヘッドとは異なる性質要求を有
するゴルフクラブのシャフトのために使用された。ゴル
フクラブヘッドに使用された合金は、初めは砂及び焼き
流し精密鋳造に用いられる、よく知られた材料であっ
た。他のクラブ製造者は、仕上げ加工を要求する鍛造ク
ラブの道を進む選択をした。鋳物業者の多くが、ゴルフ
ヘッドの性質のための組成をデザインするよりむしろ特
定のステンレススチール合金を用いた主な理由は、精通
性及び利用性であった。最近、クラブデザイナーは、よ
り高価であるが、感触のよい又は硬いというような特別
な性質を示す新しい、珍しい合金を試みた。また、ゴル
フクラブ用の種々の合金の性質は、熱処理により変性さ
れ、硬さ及び強度を増加させた。
【０００４】クラブ材料を選択する場合、ある製造者
は、ゴルファーに感触と距離が付加されるクラブを提供
することができるならば、出費は倹約しなかった。銅−
ベリリウム、銅−錫、銅−ニッケル−亜鉛、及びアルミ
ニウム−チタンのようなより高価な合金、並びに含浸繊
維含有複合構造を有するフェースが使用された。ゴルフ
クラブヘッドは鍛造又は鋳造される。焼き流し精密鋳造
ヘッドの使用は、クラブ製造者に仕上げ作業を不要もし
くは最小にする詳細鋳造型の購入を可能にした。デザイ
ンの自由度は一般に鋳造型の使用により増加する。鋳造
型工具は、鋳型に一部としての識別、ホーゼル細部及び
刻み目を含む。鍛造されたクラブはデザイン上多くの制
限があり、かなりの仕上げ作業を必要とする。鍛造工具
は、クラブデザインの変更が必要なときは、さらに高価
である。鍛造物品は一般に材料の加工のために高い密度
を有する。鍛造圧下の量は、金属学的構造に強い影響を
持つ。また、鍛造は熔融または鋳造装置を持たない製造
プラントでの製造を可能にする。ゴルフクラブヘッドの
ための性質の要求は、鋳造または鍛造による生産のどち
らも可能にする。ゴルフクラブヘッド用の材料の選択
は、多くの性質を考慮しなければならない。仕上げされ
たヘッドの重量は仕様に従い、非常に狭い制限内に入ら
なければならない。金属は、ゲームプレーと関連して、
摩耗及び衝撃力に耐えることができるものでなくてはな
らない。材料の引張り強度、耐破壊性、硬さ及び密度
は、全て鋳造用材料の選択の際考慮されねばならない。
【０００５】ステンレススチールは上記の性質を与え且
つ優れた耐食性を有するので、ゴルフクラブに使用され
る。ステンレススチールの最も普通の選択はＴ３０４、
Ｔ４３１、及び１７−４ＰＨであった。これら各材料は
種々の性質を提供する。Ｔ３０４は約Ｃｒ１８％、Ｎｉ
８％、Ｃ０.０８％未満のオーステナイト系の材料であ
る。このステンレススチールは比較的柔らかく、熱処理
により硬くすることができない。非常に耐食性である
が、その使用は、曲がり量の制限を助ける厚いホーゼル
基部を有するアイアンに限られる。Ｔ３０４のようなオ
ーステナイト系ステンレススチールが使用されていた
が、非常に容易に傷つく傾向があった。これらのスチー
ルは、そのスクラップが適当な価格で利用されるため
に、しばしば選択されていた。オーステナイト系スチー
ルは、最良コストを非常に増加するニッケルが多く添加
されている。鋳造物としての低い強度レベルは、使用さ
れるべきより合理的なゴルフヘッドのデザインを許さな
い。
【０００６】また、４００系列のステンレススチール
は、ゴルフクラブに対し所望の硬さと耐食性を与えた。
しかしながら、これらの合金は、所望の性質を達成する
ために化学的調節を制限し且つ適当な熱処理を必要とす
る。タイプ４３１は普通に使用され、所望の性質を得る
ために二度の熱処理を必要とする。このスチールはヘッ
ドとホーゼルとの位置合わせを調節するための延性がな
い。Ｔ４３１は約Ｃｒ１６％、Ｎｉ２％、Ｃ ０.２％未
満からなるマルテンサイト系ステンレスである。これは
Ｔ３０４よりも耐食性が低く、通常表面を奇麗にするた
めに不活性化処理が与えられる。Ｔ４３１は熱処理して
高い強度と硬さレベルとすることができるが、ウエッ
ジ、パター及びアイアンヘッドへの使用に制限される。
【０００７】ゴルフクラブ用に広範に使用されているス
テンレススチールは、１７−４ＰＨである（米国特許第
2,482,096号、同第2,482,097号及び同第2,482,098号明
細書参照）。このものは所望の耐食性及びＣ３０〜３５
の範囲のロックウエル硬さを有している。このものは、
ボールを打ったときに所望の感触が得られるのに充分に
低いレベルまで柔らかくすることができない。このスチ
ールはそもそも航空機の要求のためにデザインされたも
ので、ゴルフ工業に必要な性質のためにデザインされた
ものではない。多くのゴルフクラブヘッドは、１７−４
ＰＨを用いてデザインされたが、それは単にそれが周知
であり、再熔融ストックとして利用でき、そして最小の
化学的変化で鍛造されるためである。１７−４ＰＨは約
Ｃｒ１７％、Ｎｉ４％、Ｃｕ２.７５％及びＣ０.０７％
未満の析出硬化性スチールである。このスチールは現在
この用途に使用されているステンレススチールの内で最
も強く、硬いものである。あるクラブデザイナーはクロ
ムメッキクラブを使用したが、これらは強打したとき腐
食を示す傾向があった。
【０００８】ゴルフ工業のために特別にデザインされた
一つの合金は、Fansteel社のJonMcCormickの米国特許第
4,314,863号明細書に記載されている。ステンレススチ
ール鋳造合金は、１３〜１９％のクロム、２〜３.６％
のニッケル、２〜３.５％の銅、０.２０〜１.４％のマ
ンガン、０.５〜１.０％のケイ素、０.１〜０.８％の炭
素、最大０.１０％の窒素、０.０１％未満のモリブデ
ン、０.１０未満のアルミニウム、０.１０未満のニオ
ブ、最大０.０３５％の硫黄、最大０.０３５％のリンお
よび殘部が本質的に鉄からなる。ニッケルと銅の合計が
少なくとも５％でなければならない。該ステンレススチ
ール鋳造物は、経済的にロックウエルＢ９０の所望の硬
さ与えるために、及び補足的な熱処理を必要とすること
なく他の機械的性質を与えるためにデザインされた。好
ましいミクロ構造は、あるマルテンサイト又はデルタフ
ェライトと結合した、実質的にオーステナイトである。
【０００９】ゴルフクラブヘッド工業用に開発された他
のステンレススチールは特開昭55-29329号公報に記載さ
れている。この合金は、良好な振動鎮静化のためにデザ
インされたもので、８〜２５％のＣｒ、０.２〜３.０％
のＭｏ、０.５〜３.０％のＮｉ、１.０〜４.０％のＳ
ｉ、最大０.０６％のＣ及び残部はＦｅを含有する組成
物である。典型的な合金は１８％のＣｒ、１％のＭｏ、
１％のＮｉ、２.５％のＳｉ、０.００５％のＣ及び残部
はＦｅを有する。鎮静化における主な改良はＣｒ及びＭ
ｏの添加に起因する。ステンレススチールは、その優れ
た耐食性のために海洋用途に広範に使用されている。Ｔ
４３１、１５−５ＰＨ及び１７−４ＰＨのような合金は
ボートプロペラのような用途に広範に使用されている。
また、海洋用途では、良好な延性、強度及び硬さを有す
る合金が必要とされる。しかしながら、ＰＨ合金はこれ
らの使用には品質を越えており、よりコスト効果的な且
つ熱処理の容易な合金とする必要性がある。
【００１０】マルテンサイト系ステンレススチールは、
良好な耐局部腐食性と高い強度を有し、海洋工業のため
に開発された。特開平1-246343号公報には、０.０８％
までのＣ、３％までのＳｉ、３％までのＭｎ、２.５〜
５.０％のＣｕ、２.５〜６.０％のＮｉ、１０.０〜２
０.０％のＣｒ、１.５〜５.０％のＭｏ、０.１〜１.０
％のＮｂ及び／又はＴａ、０.００５〜０.０５％のＢ、
０.１０５〜０.４０％のＮ及び残部はＦｅを含有する例
がある。この合金は海洋ポンプ、シャフト及びバルブと
して用いられた。海洋用途のための他のステンレススチ
ールは特開昭63-436号に記載されている。このスチール
は最大０.０３％のＣ、０.３０〜０.６０％のＳｉ、０.
７〜１.００％のＭｎ、０.１５〜０.４５％のＮｉ、１
１.５〜１２.５％のＣｒ、最大０.５％のＭｏ、０.３０
〜０.５０％のＣｕ、０.０６０％のＮ及び残部はＦｅを
含有する。この合金は予備加熱することなく溶接されう
る性質を含む良好な溶接特性を有している。
【００１１】現在ゴルフクラブ用に使用されている合金
には、所望のクラブ及びデザインの全てを完全に製造す
ることの提供が可能な性質の所望の組み合わせを有する
ものはなかった。さらに、材料費用、及び必要な熱処理
又は仕上げ工程のコストが、所望な範囲の性質を有す
る、より経済的な合金のために必要となる。ゴルフクラ
ブヘッドの製造に使用される既存の金属は高価で、一つ
またはそれ以上の性質に欠陥があり、そしてその使用を
可能とするために付加的な処理工程が必要であった。
【００１２】
【発明の目的及び利点】本発明の目的は、広い範囲の硬
さに熱処理しうる能力を有する、マルテンサイト系ステ
ンレススチール鋳造品、鍛造品及び鍛錬製品を提供する
ことにある。さらに本発明の目的は、低いコストで既存
の材料よりも好ましい性質を与える合金を提供すること
にある。さらに他の本発明の目的は、良好な鋳造性及び
熱間加工を与えるバランスしたステンレス組成物を提供
することにある。本発明の利点は、鋳造又は鍛錬製品に
改良された延性を与える組成バランスにより提供される
製造の改良にある。さらに本発明の利点は、鋳造物品に
おけるクラックの減少にある。さらに本発明の利点は、
感触のよいゴルフヘッドを与える本発明のスチールによ
り提供されうる、より広い範囲の硬さにある。本発明の
スチールの他の利点は、所望のクラブアングルを可能に
するヘッドとホーゼルとの接続の作業を簡単にする、改
良された延性にある。上記した本発明の目的及び利点
は、以下の本発明の詳細な説明に基づいて、よく理解さ
れることになろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的にマル
テンサイト系の、鋳放しステンレススチール組成物に関
するもので、該組成物はそれから製造される鋳造、鍛造
及び鍛錬された物品に加工しうるものである。該組成物
は、重量％で、約０.０８％までの炭素、約１.０〜４.
０％のマンガン、最大約１.０％のケイ素、約１.０％以
下のニッケル、約１.０％未満のモリブデン、約１.５〜
４.０％の銅、約０.１２％までの窒素、約１３.０〜１
７.０％のクロム、約０.００５％までのホウ素、約０.
５％までの硫黄、約０.０３％までのリン及び残部は通
常存在する不純物を含む本質的に鉄、から本質的になる
ものである。
【００１４】本発明のステンレススチール組成物は、焼
流し精密鋳造及び鍛造ゴルフクラブヘッド及びボートプ
ロペラ、並びに多くの他の鋳造、鍛造及び鍛錬された物
品に特に適している。経済的な鋳造又は鍛造物品は、ゴ
ルフクラブによく適した性質の組み合わせ有している。
これらの性質としては、良好な耐食性、良好な延性、良
い感触のために望ましい範囲内で硬くされるべき性能、
及び良好な鋳造性を含む。
【００１５】海洋用途のために、この合金は、ボート用
プロペラのような物品に必要な優れた強度、耐食性及び
硬さを有している。快削性等級のために、本発明のスチ
ールは約０.５％まで、典型的には約０.１０〜０.５％
の硫黄の添加により特徴付けられる。また、本発明の組
成物は良好な延性、粒状サイズ及び強度を含む非常に良
好な鍛錬性を有している。本発明のステンレススチール
は、約２０％未満のフェライト及び約５％未満の残留オ
ーステナイトを有する、鋳造時に実質上マルテンサイト
系組織であることにより特徴付けられる。最終製品のフ
ェライトの量は選択された熱処理に依存する。
【００１６】本発明のマルテンサイト系ステンレススチ
ールは、特に鋳造又は鍛造ゴルフクラブの製造に適した
性質の組み合わせを提供するために開発されたものであ
る。合金を特にデザインするための性質としては、ロッ
クウエルＢ９５〜Ｃ４０またはそれ以上の範囲の硬さ、
良好な鋳造性、良好な延性、良好な靭性及び許容しうる
耐食性が含まれる。本発明の合金はこれらの性質の組み
合わせ与え、既存の材料より、及びクラブ製造のために
該材料に必要な加工工程より、経済的である。本発明の
スチールは、時効硬化を必要としない単一熱処理を使用
して、所望の性質の組み合わせを提供するために用いる
ことができる。本発明のステンレススチール組成物か
ら、種々の物品を製造することができる。これらは、シ
ート、ストリップ、バー、ロッド、ワイヤー、チューブ
のような仕上げ鍛練製品、及び再熔融ストック、スラ
ブ、ビレット、ブルームのような半仕上げ品、及び形鋼
物品を含む。本発明の組成物から製造される他の物品は
鍛造品、鋳造品及び粉状品を含む。本発明のスチールに
関して興味ある特別な物品はゴルフクラブヘッド及びプ
ロペラのような鋳造製品、ゴルフクラブヘッド及び刃物
のような鍛造製品、及び快削性用途のステンレススチー
ル物品を含む。
【００１７】本発明の実質的にマルテンサイト系ステン
レススチール組成物は、重量％で、約０.０８％までの
炭素、約１.０〜４.０％のマンガン、約１３.０〜１７.
０％のクロム、約１.５〜４.０％の銅、約０.１２％ま
での窒素、約１.０％以下のニッケル、約１.０％未満の
ケイ素、約１.０％未満のモリブデン、約０.５％までの
硫黄及び残部は本質的に鉄、から本質的になるものであ
る。該スチールは、熔融の実施から存在する、通常生じ
る残留元素を含有する。該スチールは、約０.０３％ま
でのリン及び他の残留元素を含有する。約０.００５％
までの少量のホウを添加することができる。硫黄は、快
削性の用途のためには、約０.５％まで、好ましくは約
０.１〜０.５％を添加することができる。快削性が重要
でない場合は、硫黄は通常約０.０３以下である。ニオ
ブ、チタン、バナジウム及びジルコニウムは、粒状細化
及び延性改良のために、約０.３％までの量で添加する
ことができる。
【００１８】本発明スチールの好ましい組成は、重量％
で、約０.０３〜０.０７％の炭素、約１.５〜３.５％の
マンガン、約１４〜１６％のクロム、約２〜３.５％の
銅、約０.０４〜０.１２％の窒素、約０.９％未満、よ
り好ましくは約０.７５％未満のニッケル、約０.００１
〜０.００３％のホウ素及び残部は本質的に鉄、から本
質的になるものである。元素の好ましい範囲のいずれも
残りの元素のために広い範囲で使用することができる。
【００１９】本発明のスチールのより好ましい範囲は、
重量％で、約０.０３〜０.０６％の炭素、約１.７５〜
２.５％のマンガン、約１４.５〜１５.５％のクロム、
約２.５〜３.２５％の銅、約０.０６〜０.０９％の窒
素、最大約０.５％未満のニッケル、最大約０.７５％の
ケイ素、最大約０.５％のモリブデン、最大約０.０２５
％のリン、最大約０.０２％の硫黄、約０.００１〜０.
００３％のホウ素及び残部は本質的に鉄、から本質的に
なるものである。元素のより好ましい範囲のいずれも残
りの元素のために広い範囲で使用することができる。
【００２０】ステンレススチール組成物の炭素含量は、
良好な耐食性、良好な延性、良好な鋳造性及び所望の硬
さを与えるためには、約０.０８％以下に維持される。
これ以下のレベルに維持された炭素を有する合金は、所
望のマルテンサイト構造にするために、存在するクロム
のレベルにより適当にバランスさせることができる。低
いクロムレベルは、所望の耐食性及び合金の経済的な製
造を提供する。約０.０３〜０.０７％、より好ましくは
約０.０３〜０.０６％の好ましい炭素レベルは、所望の
性質の組み合わせに寄与する。この炭素含量は、米国特
許第4,314,863号明細書に教示されているような、炭素
が約０.２％以上、典型的には約０.２〜０.５％であ
る、ゴルフ工業用にデザインされた多くのステンレスス
チール合金から出発している。本発明の合金は、低い耐
食性、減少した延性、低いノッチ靭性及びより困難な可
削性を示すカーバイド類の過剰な存在を避けている。該
米国特許における炭素の高いレベルは、所望の鋳放し硬
さを達成するために必要であった。
【００２１】本発明のスチールに存在する窒素レベル
は、鋳造物として所望のマルテンサイト組織を与えるた
めに、炭素含量によりバランスされる。約０.１２％ま
での窒素含量が使用される。約０.０４〜０.１２％、よ
り好ましくは約０.０６〜０.０９％の好ましい範囲は、
所望の性質のより調節されたバランスを与える。炭素と
同様に、窒素は、合金に硬さを付加し、耐食性を充分な
程度に下げることなくニッケル含量を低下し、そして合
金のコストを下げる。
【００２２】本発明スチールのマンガン含量は、典型的
には約１.０〜４.０％、好ましい性質のためには、約
１.５〜３.５％が好ましい。最適範囲は約１.７５〜３.
０％である。マンガンは約２％までのニッケルの代替を
助け、約２％以上でオーステナイトの安定化の付加とし
て働く。マンガンは精錬中に脱酸化剤として働き、存在
する硫黄と結合してクロムに富んだマンガン硫化物を形
成する傾向がある。この硫化物の形は、良好な耐食性及
び可削性のためには、他の硫化物の形より有利である。
【００２３】本発明のスチールのクロム含量は約１３〜
１７％、好ましくは約１４〜１６％の範囲である。クロ
ム含量は、所望のマルテンサイト組織を与えるために、
オーステナイト形成元素によりバランスされる。このバ
ランスは所望の耐食性及び硬さを与える。クロムは所望
の性質を満足させるようにできるだけ低いレベルに維持
し、合金の経済性を保つことが好ましい。最適なクロム
含量は約１４.５〜１５.５％である。
【００２４】ニッケル含量を減少し且つオーステナイト
部分を安定化するために、銅は本発明のスチールへの本
質な添加剤である。本発明の銅のレベルは、所望の鋳放
し硬さを与えるために銅を約２.０〜３.５％の範囲で存
在させ且つニッケルと銅の合計が少なくとも約５％であ
るという米国特許第4,314,863号明細書におけるニッケ
ルの関係を必要としない。本発明の銅含量は約１.５〜
４.０％，好ましくは約２.０〜３.５％であるが、ニッ
ケルとは同様の関係を有しない。性質の最適な組み合わ
せは、銅が約２.５〜３.２５％の範囲のときに与えられ
る。約３.０〜４.０％のような範囲の上限での銅の添加
は、本発明の範囲内において最も柔らかな材料を提供す
るために使用することができる。適当な熱処理により、
周知の時効硬化の効果を利用することができる。ニッケ
ルは、材料の合金コストを下げるために、約１.０％以
下のレベルに制限される。ニッケルは好ましくは約０.
９％以下、より好ましくは約０.７５％以下、さらに好
ましくは０.５％以下である。ニッケルは組成物中に存
在する炭素、窒素、銅及びマンガンの添加により置き換
えられる。ニッケルの存在は合金の硬さ、オーステナイ
ト及びノッチ靭性に寄与する。
【００２５】ケイ素は約１.０％までの範囲の量でスチ
ール中に存在させる。好ましくは、ケイ素は約０.７５
％以下のレベルで存在させる。ケイ素は精錬中に脱酸化
剤として働き、熔融金属の鋳造性及び流動性を改良する
傾向がある。ケイ素の高いレベルは、合金のコストを高
める傾向があり且つ実質的な利益を与えない組織をバラ
ンスさせるためのオーステナイト形成元素の添加を必要
とする。約１.０％以上のケイ素含量は、破壊に寄与す
るフェライトの存在において延性の低下を引き起こす傾
向がある。
【００２６】モリブデンは約１.０％までの量で存在さ
せ、好ましくは約０.７５％までの残留レベルで維持さ
れる。より好ましい範囲はモリブデンを０.５％以下に
維持することである。合金を海洋用途に使用する場合、
耐食性の改良のためにはモリブデンをその範囲の上限近
くに維持することが好ましい。ホウ素は場合により本合
金系に存在させるが、熱間加工性の改良のために幾つか
の利益を与えるようである。ホウ素を存在させる場合
は、約０.００１〜０.００３％の範囲であるべきであ
る。硫黄は耐食性の改良のために、約０.０３％以下、
典型的には約０.０２％以下のレベルに維持される。あ
る状況下では、もしよい可削性が必要ならば、硫黄は約
０.５％程度の範囲である。快削性用途における硫黄の
好ましい範囲は約０.１〜０.５％である。リンは約０.
０３％以下、好ましくは約０.０２５％以下のレベルに
維持される。
【００２７】延性の改良のために付加的な添加物とし
て、ニオブ、チタン、バナジウム及び／又はジルコニウ
ムは約０.５％までの量で使用され、鍛錬製品における
改良された粒状細化を与える。その添加は鋳造物中に非
常に小さな値で含有させることが決められ、合金のコス
トを上げる傾向がある。
【００２８】ボートプロベラは、典型的には１５−５Ｐ
Ｈ、１７−ＰＨ及びＴ４３１のようなステンレススチー
ルから鋳造され、耐腐食疲労を含む良好な耐食性、ロッ
クウエルＣ２５〜Ｃ３５の硬さ及び良好な可削性を必要
とする。本発明の合金はボートプロベラのような海洋物
品によく適している。シート、ストリップ、バー、ロッ
ド、ワイヤー、ブルーム及びスラブのような種々の鍛錬
製品は、本発明のスチールから製造することができる。
これらのマルテンサイト系スチール物品は、本発明の優
れた性質の組み合わせを有している。鍛造されたゴルフ
クラブヘッド及び刃物用途を含む鍛造品も本発明のスチ
ールから製造することができる。
【００２９】
【実施例】下記表１のデータは、本発明の検討中に研究
された種々の組成物を示すものである。これらの材料は
空気導入熔融されたもので、焼き流し鋳造に用いられ
た、典型的な再熔融ストックである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１の本発明のスチールＥの機械的性質を
評価し、その結果を表２に示した。鋳造物の引っ張り試
験片は鋳放し状態で且つ空気冷却により１３００°Ｆ
（７０５℃）で１時間軟化した後にテストされた。１７
−４ＰＨのデータを比較のために表示した。両合金は鋳
放し状態で限られた延性を示した。１３００°Ｆ（７０
５℃）での処理は、強度及び延性の良好な組み合わせを
与えた。硬さ試験のために加熱処理を変更して行い、そ
の結果を表３に示した。スチールＥの二つのサンプルを
テストした。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】表３に示した硬さ試験の結果は、本発明の
スチールが望みどおりＢ９７〜Ｃ４０の値の広い範囲に
硬化されうることを明らかに示している。フェライトの
レベルを上げることにより合金を軟化することは、本発
明のマルテンサイト系スチールで容易に得ることができ
る。本発明のスチールの興味ある性質の一つは延性であ
る。種々の温度で処理されたスチールの延性を評価する
ために、一連の検討を行い、その結果を下記の表４に示
した。曲げ試験により測定された延性を決定するため
に、種々のスチールが１０５０°Ｆ〜１５００°Ｆ（５
６５〜８１５℃）の温度で加熱処理された。材料の厚さ
は０.１in（０.２５cm）であり、比は曲げ直径を試験片
厚さで割ることにより決定した。クラックのない材料は
Ｐ、クラックが認められた材料はＦで示した。結果は、
所望の性質のための適当な熱処理が選択された場合は、
本発明のスチールが良好な延性を有することを示してい
る。
【００３６】
【表５】
【００３７】
【表６】
【００３８】本発明のステンレススチール組成物及びそ
れから製造される物品は、元素の経済的なバランスをも
って従来利用できなかった性質の組み合わせ与える。合
金バランスは容易に熱処理されて、多くの用途に適した
広い範囲の性質を与える。本発明のスチールの基本的性
質にあまり影響を与えない、基合金への添加は、本発明
の広範な見地内で考慮することができる。また、熱処理
の広範な範囲は、所望の性質に基づいて選択される本発
明開示の技術内で考慮することができる。本発明では、
ステンレススチール組成物及び種々の鋳造、鍛造又は鍛
錬された物品について記載したが、該スチール及び物品
は多くの他の用途に適した良好な性質の組み合わせを有
している。本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く、種々の変更をなしうることが理解されよう。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％で、約０.０８％までの炭素、約
    １.０〜４.０％のマンガン、約１３.０〜１７.０％のク
    ロム、約１.５〜４.０％の銅、約０.１２％までの窒
    素、約１.０％未満のケイ素、約１.０％未満のモリブデ
    ン、約１.０％以下のニッケル、約０.０３％未満のリ
    ン、約０.５％未満の硫黄、約０.００５％までのホウ素
    及び残部は本質的に鉄、から本質的になる、実質的にマ
    ルテンサイト系ステンレススチール組成物。
  2. 【請求項２】 約０.０３〜０.０７％の炭素、約１.５
    〜３.５％のマンガン、約１４.０〜１６.０％のクロ
    ム、約２.０〜３.５％の銅及び約０.０４〜０.１２％の
    窒素を含有する請求項１記載のステンレススチール組成
    物。
  3. 【請求項３】 約１.７５〜３.０％のマンガン、約０.
    ０３〜０.０６％の炭素、約０.０６〜０.０９％の窒素
    及び約２.５〜３.２５％の銅を含有する請求項２記載の
    ステンレススチール組成物。
  4. 【請求項４】 ケイ素が約０.７５％未満、ニッケルが
    約０．５％未満、モリブデンが約０.５％未満、ホウ素
    が約０.００３％未満、リンが約０.０２５％未満及び硫
    黄が約０.０３０％未満である請求項１記載のステンレ
    ススチール組成物。
  5. 【請求項５】 約０.５％までのニオブ、チタン、バナ
    ジウム及び／又はジルコニウムを含有する請求項１記載
    のステンレススチール組成物。
  6. 【請求項６】 重量％で、約０.０８％までの炭素、約
    １.０〜４.０％のマンガン、約１３.０〜１７.０％のク
    ロム、約１.５〜４.０％の銅、約０.１２％までの窒
    素、約１.０％未満のケイ素、約１.０％未満のモリブデ
    ン、約１.０％以下のニッケル、約０.０３％未満のリ
    ン、約０.５％未満の硫黄、約０.００５％までのホウ素
    及び残部は本質的に鉄、から本質的になり、Ｂ９５〜Ｃ
    ４０又はそれ以上のロックウエル硬さを有する、実質的
    にマルテンサイト系ステンレススチール物品。
  7. 【請求項７】 前記物品が、シート、ストリップ、バ
    ー、ロッド、ワイヤー、チューブ、熔融ストック、形鋼
    品、鍛錬品、鋳造品及び粉状物品を含む請求項６記載の
    スチール物品。
  8. 【請求項８】 約０.０３〜０.０７％の炭素、約１.５
    〜３.５％のマンガン、約１４.０〜１６.０％のクロ
    ム、約２.０〜３.５％の銅及び約０.０４〜０.１２％の
    窒素を含有する請求項６記載のマルテンサイト系ステン
    レススチール物品。
  9. 【請求項９】 約１.７５〜３.０％のマンガン、約０.
    ０３〜０.０６％の炭素、約０.０６〜０.０９％の窒素
    及び約２.５〜３.２５％の銅を含有する請求項６記載の
    スチール物品。
  10. 【請求項１０】 ケイ素が約０.７５％未満、ニッケル
    が約０．５％未満、モリブデンが約０.５％未満、ホウ
    素が約０.００３％未満、リンが約０.０２５％未満及び
    硫黄が約０.０３％未満である請求項６記載のスチール
    物品。
  11. 【請求項１１】 Ｂ９５〜Ｃ４０又はそれ以上のロック
    ウエル硬さを有する、実質的にマルテンサイトであるス
    テンレススチールゴルフクラブヘッドであって、該ゴル
    フクラブヘッドが、重量％で、約０.０８％までの炭
    素、約１.０〜４.０％のマンガン、約１３.０〜１７.０
    ％のクロム、約１.５〜４.０％の銅、約０.１２％まで
    の窒素、約１.０％未満のケイ素、約１.０％未満のモリ
    ブデン、約１.０％以下のニッケル、約０.０３％未満の
    リン、約０.５％未満の硫黄、約０.００５％までのホウ
    素及び残部は本質的に鉄、から本質的になるものである
    ゴルフクラブヘッド。
  12. 【請求項１２】 重量％で、約０.０８％までの炭素、
    約１.０〜４.０％のマンガン、約１３.０〜１７.０％の
    クロム、約１.５〜４.０％の銅、約０.１２％までの窒
    素、約１.０％未満のケイ素、約１.０％未満のモリブデ
    ン、約１.０％以下のニッケル、約０.０３％未満のリ
    ン、約０.５％までの硫黄、約０.００５％までのホウ素
    及び残部は本質的に鉄、から本質的になる、快削性の実
    質的にマルテンサイト系ステンレススチール組成物。
  13. 【請求項１３】 約０.０３〜０.０７％の炭素、約１.
    ５〜３.５％のマンガン、約１４.０〜１６.０％のクロ
    ム、約２.０〜３.５％の銅、約０.１〜０.５％の硫黄及
    び約０.０４〜０.１２％の窒素を含有する請求項１２記
    載の快削性ステンレススチール組成物。
  14. 【請求項１４】 約１.７５〜３.０％のマンガン、約
    ０.０３〜０.０６％の炭素、約０.０６〜０.０９％の窒
    素及び約２.５〜３.２５％の銅を含有する請求項１３記
    載の快削性ステンレススチール組成物。
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