JPH0665692A - 高強度高靱性析出硬化型ステンレス合金 - Google Patents
高強度高靱性析出硬化型ステンレス合金Info
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- JPH0665692A JPH0665692A JP24584392A JP24584392A JPH0665692A JP H0665692 A JPH0665692 A JP H0665692A JP 24584392 A JP24584392 A JP 24584392A JP 24584392 A JP24584392 A JP 24584392A JP H0665692 A JPH0665692 A JP H0665692A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 射出成形圧力や混練トルクの高いエンジニア
リングプラスチツクの成形機構成部材料等として有用な
高強度、高靱性を有する析出硬化型ステンレス合金。 【構成】 Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．５〜
１．２％，Ｍｎ：０．２〜１％，Ｎｉ：１．５〜９．５
％，Ｃｒ：１０〜１６％，Ｍｏ：１〜６％，Ｃｏ：１０
〜１５％，Ｖ：０．２〜０．５％，残部実質的にＦｅか
らなる。所望によりＣｕ：０．５〜５％が添加される。
リングプラスチツクの成形機構成部材料等として有用な
高強度、高靱性を有する析出硬化型ステンレス合金。 【構成】 Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．５〜
１．２％，Ｍｎ：０．２〜１％，Ｎｉ：１．５〜９．５
％，Ｃｒ：１０〜１６％，Ｍｏ：１〜６％，Ｃｏ：１０
〜１５％，Ｖ：０．２〜０．５％，残部実質的にＦｅか
らなる。所望によりＣｕ：０．５〜５％が添加される。
Description
【０００１】本発明は、射出成形機用シリンダや押出成
形機用スクリユーシヤフト等のように高強度および高靱
性を要求される構造部材料として有用な析出硬化型ステ
ンレス合金に関する。
形機用スクリユーシヤフト等のように高強度および高靱
性を要求される構造部材料として有用な析出硬化型ステ
ンレス合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチツク射出成形機や押出成形機等
のシリンダ、スクリユーシヤフト、プランジヤ等の構成
部材料として、従来より窒化鋼（ＪＩＳ Ｇ４２０２
ＳＡＣＭ６４５）が使用されてきた。また、繊維強化型
プラスチツクや難燃性プラスチツク等の成形・混練操業
に対する構成部材の耐摩耗性、耐食性等の改善策とし
て、部材の表面に耐食・耐摩耗合金からなるライニング
層を、溶射層や焼結合金層として積層成形したクラツド
部材を使用することも提案されている。
のシリンダ、スクリユーシヤフト、プランジヤ等の構成
部材料として、従来より窒化鋼（ＪＩＳ Ｇ４２０２
ＳＡＣＭ６４５）が使用されてきた。また、繊維強化型
プラスチツクや難燃性プラスチツク等の成形・混練操業
に対する構成部材の耐摩耗性、耐食性等の改善策とし
て、部材の表面に耐食・耐摩耗合金からなるライニング
層を、溶射層や焼結合金層として積層成形したクラツド
部材を使用することも提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、自動車や電子機
器分野での機械部品、構造部材として、また各種板材、
建材、容器等の長期使用を目的とした用途において、ポ
リアミド、ポリアセタール、ポリカーボネト等をはじめ
とする各種のエンジニアリングプラスチツク製品の需要
が増大している。これらのプラスチツクの成形操業にお
いては、汎用プラスチツクの成形操業に比べて、射出圧
力、混練トルク等の成形機構成部材に対する負荷が著し
く高く、このためシリンダやスクリユーシヤフト等の構
成部材に、強度、靱性の不足に因る破損のトラブルが頻
発している。そこで、本発明はこのようなプラスチツク
成形操業条件の苛酷化に対処するための成形機構成部材
料として有用な改良された高強度・高靱性を有する析出
硬化型ステンレス合金を提供するものである。
器分野での機械部品、構造部材として、また各種板材、
建材、容器等の長期使用を目的とした用途において、ポ
リアミド、ポリアセタール、ポリカーボネト等をはじめ
とする各種のエンジニアリングプラスチツク製品の需要
が増大している。これらのプラスチツクの成形操業にお
いては、汎用プラスチツクの成形操業に比べて、射出圧
力、混練トルク等の成形機構成部材に対する負荷が著し
く高く、このためシリンダやスクリユーシヤフト等の構
成部材に、強度、靱性の不足に因る破損のトラブルが頻
発している。そこで、本発明はこのようなプラスチツク
成形操業条件の苛酷化に対処するための成形機構成部材
料として有用な改良された高強度・高靱性を有する析出
硬化型ステンレス合金を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の析出硬化型ステ
ンレス合金は、Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．
５〜１．２％，Ｍｎ：０．２〜１％，Ｎｉ：１．５〜
９．５％，Ｃｒ：１０〜１６％，Ｍｏ：１〜６％，Ｃ
ｏ：１０〜１５％，Ｖ：０．２〜０．５％，残部実質的
にＦｅからなる。本発明のステンレス合金は所望によ
り、Ｃｕ０．５〜５％を含有する化学組成が与えられ
る。
ンレス合金は、Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．
５〜１．２％，Ｍｎ：０．２〜１％，Ｎｉ：１．５〜
９．５％，Ｃｒ：１０〜１６％，Ｍｏ：１〜６％，Ｃ
ｏ：１０〜１５％，Ｖ：０．２〜０．５％，残部実質的
にＦｅからなる。本発明のステンレス合金は所望によ
り、Ｃｕ０．５〜５％を含有する化学組成が与えられ
る。
【０００５】
【作用】上記化学組成を有する本発明の合金は、溶体化
熱処理、サブゼロ処理、および時効処理からなる調質処
理により、マルテンサイトを母相とし、これに微細な炭
化物および金属間化合物相や規則格子相が微細に分散析
出した組織を呈し、従来の成形機構成部材である窒化鋼
では得られない高度の機械強度および耐衝撃特性を帯有
する。また、高硬度・高耐摩耗性を有すると共に、耐食
性も比較的良好である。
熱処理、サブゼロ処理、および時効処理からなる調質処
理により、マルテンサイトを母相とし、これに微細な炭
化物および金属間化合物相や規則格子相が微細に分散析
出した組織を呈し、従来の成形機構成部材である窒化鋼
では得られない高度の機械強度および耐衝撃特性を帯有
する。また、高硬度・高耐摩耗性を有すると共に、耐食
性も比較的良好である。
【０００６】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明合金の成分限定理由は次のとおりである。 Ｃ：０．０５〜０．２５％ Ｃは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等と結合して炭化物を形成し、合
金の硬さ、強度を高める。この効果を得るためには少な
くとも０．０５％を必要とする。しかし、その増量は、
反面において合金の靱性、加工性の低下を招くので、
０．２５％を上限とする。
発明合金の成分限定理由は次のとおりである。 Ｃ：０．０５〜０．２５％ Ｃは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等と結合して炭化物を形成し、合
金の硬さ、強度を高める。この効果を得るためには少な
くとも０．０５％を必要とする。しかし、その増量は、
反面において合金の靱性、加工性の低下を招くので、
０．２５％を上限とする。
【０００７】Ｓｉ：０．５〜１．２％ Ｓｉは、合金溶製時の脱酸剤として、少なくとも０．５
％を必要とする。１．２％を越えると、合金の靱性が損
なわれるので、これを上限とする。
％を必要とする。１．２％を越えると、合金の靱性が損
なわれるので、これを上限とする。
【０００８】Ｍｎ：０．２〜１％ Ｍｎは、脱硫元素であり、合金溶湯を清浄化し、材質を
改善する。０．２％に満たない量ではその効果が不足
し、他方１％を越えると、合金の靱性が損なわれるの
で、０．２〜１％とする。
改善する。０．２％に満たない量ではその効果が不足
し、他方１％を越えると、合金の靱性が損なわれるの
で、０．２〜１％とする。
【０００９】Ｎｉ：１．５〜９．５％ Ｎｉは、合金の耐力、引張強さの改善に必要な元素であ
り、この効果を得るために、少なくとも１．５％を必要
とするが、多量の添加はコストの増大を招くだけでな
く、合金の鋳造性を悪くするので、９．５％を上限とす
る。
り、この効果を得るために、少なくとも１．５％を必要
とするが、多量の添加はコストの増大を招くだけでな
く、合金の鋳造性を悪くするので、９．５％を上限とす
る。
【００１０】Ｃｒ：１０〜１６％ Ｃｒは、合金の耐力、引張強さの確保に欠くことができ
ず、またその添加は合金の耐食性改善に奏効する元素で
ある。この効果を得るために少なくとも１０％を必要と
する。反面、多量の添加はコストの上昇の不利のみなら
ず、マルテンサイト組織の確保が困難となるので、１６
％を上限とすべきである。
ず、またその添加は合金の耐食性改善に奏効する元素で
ある。この効果を得るために少なくとも１０％を必要と
する。反面、多量の添加はコストの上昇の不利のみなら
ず、マルテンサイト組織の確保が困難となるので、１６
％を上限とすべきである。
【００１１】Ｍｏ：１〜６％ Ｍｏは、合金の耐力、引張強度の改善のために、１％以
上の添加を必要とする。添加増量に伴つてその効果を増
すが、反面靱性、伸び、絞り等の低下を招くので、６％
までとする。
上の添加を必要とする。添加増量に伴つてその効果を増
すが、反面靱性、伸び、絞り等の低下を招くので、６％
までとする。
【００１２】Ｃｏ：１０〜１５％ Ｃｏは、合金の耐力、引張強度の向上に有効な元素であ
る。この効果を十分ならしめるため、１０％を下限とす
る。しかし、多量の添加は合金の靱性の確保を困難とす
るので、１５％を上限とする。
る。この効果を十分ならしめるため、１０％を下限とす
る。しかし、多量の添加は合金の靱性の確保を困難とす
るので、１５％を上限とする。
【００１３】Ｖ：０．２〜０．５％ Ｖは、合金の機械的諸特性、特に耐力、引張強度の向上
に奏効する元素であり、この効果を得るためには、０．
２％以上の添加を必要とするが、その増量に伴つて合金
の靱性の低下をきたすので、０．５％を越えてはならな
い。
に奏効する元素であり、この効果を得るためには、０．
２％以上の添加を必要とするが、その増量に伴つて合金
の靱性の低下をきたすので、０．５％を越えてはならな
い。
【００１４】Ｃｕ：０．５〜５％ Ｃｕは合金の母相にリツチ相を析出して合金の耐力、引
張強さを高める。その効果は０．５％以上の添加により
現れる。好ましくは１％以上である。しかし、多量に添
加すると、合金の靱性の低下が大きくなるので、５％を
上限とする。
張強さを高める。その効果は０．５％以上の添加により
現れる。好ましくは１％以上である。しかし、多量に添
加すると、合金の靱性の低下が大きくなるので、５％を
上限とする。
【００１５】本発明合金の不純分として付随するＰ，Ｓ
等の元素は、通常の溶製技術上不可避的に混入する量、
例えばＰは０．０３％以下、Ｓは０．０３％以下の範囲
であれば、本発明の趣旨が損なわれることはない。
等の元素は、通常の溶製技術上不可避的に混入する量、
例えばＰは０．０３％以下、Ｓは０．０３％以下の範囲
であれば、本発明の趣旨が損なわれることはない。
【００１６】本発明合金は、調質熱処理として、溶体化
熱処理、サブゼロ処理、および時効処理が施されて、マ
ルテンサイトを母相として、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等の炭化
物、およびＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ等からなる金属間化
合物相や規則格子相等が微細に分散析出した組織が与え
られる。溶体化熱処理は、温度１０００〜１１５０℃に
加熱保持したのち、急冷（強制空冷が適当である）する
ことにより行われる。加熱保持時間は、肉厚１インチ当
り１〜２Ｈｒ（例えば肉厚２インチのものでは、２〜４
Ｈｒ）を目安として設定すればよい。
熱処理、サブゼロ処理、および時効処理が施されて、マ
ルテンサイトを母相として、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等の炭化
物、およびＦｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ等からなる金属間化
合物相や規則格子相等が微細に分散析出した組織が与え
られる。溶体化熱処理は、温度１０００〜１１５０℃に
加熱保持したのち、急冷（強制空冷が適当である）する
ことにより行われる。加熱保持時間は、肉厚１インチ当
り１〜２Ｈｒ（例えば肉厚２インチのものでは、２〜４
Ｈｒ）を目安として設定すればよい。
【００１７】溶体化熱処理につづいてサブゼロ処理を施
し、合金の母相をマルテンサイト化する。そのサブゼロ
処理は、温度−１４０〜−１９０℃の冷媒中に適当時間
（１〜２Ｈｒ／ｉｎｃｈ肉厚、としてよい）保持するこ
とにより行われる。サブゼロ処理後の時効処理は、４０
０〜６５０℃の温度域に、一定時間（１〜２Ｈｒ／ｉｎ
ｃｈ肉厚、が適当である）保持した後、空冷することに
より首尾よく達成される。
し、合金の母相をマルテンサイト化する。そのサブゼロ
処理は、温度−１４０〜−１９０℃の冷媒中に適当時間
（１〜２Ｈｒ／ｉｎｃｈ肉厚、としてよい）保持するこ
とにより行われる。サブゼロ処理後の時効処理は、４０
０〜６５０℃の温度域に、一定時間（１〜２Ｈｒ／ｉｎ
ｃｈ肉厚、が適当である）保持した後、空冷することに
より首尾よく達成される。
【００１８】本発明の合金は、例えばシリンダ類等では
遠心力鋳造管等の鋳造品として、またスクリユーシヤフ
ト等では熱間塑性加工品として供給され、あるいはその
合金粉末（アトマイズ粉末等）を焼結原料とする熱間静
水等方加圧焼結法等による焼結合金製品として実使用に
供される。
遠心力鋳造管等の鋳造品として、またスクリユーシヤフ
ト等では熱間塑性加工品として供給され、あるいはその
合金粉末（アトマイズ粉末等）を焼結原料とする熱間静
水等方加圧焼結法等による焼結合金製品として実使用に
供される。
【００１９】本発明合金は、その化学組成と金属組織と
に基づく材料特性として高強度、高靱性を有しているほ
か、耐摩耗性や耐食性についても窒化鋼と同等ないしそ
れ以上の特性を備えているが、プラスチツク成形機部材
の用途において、エンジニアリングプラスチツクの複合
化、例えばガラス繊維やセラミツクス繊維等が混練さ
れ、あるいは離燃剤としてハロゲン化物等が混練される
プラスチツク成形操業のように、部材表面に混練物質に
よる強度の摩耗や腐食が加重される使用環境に供する場
合には、本発明合金を母材とし、その表面に、耐食・耐
摩耗合金からなるライニング層を形成して積層体（クラ
ツド部品）とすることにより、高強度・高靱性と共に、
高耐摩耗性・高耐食性を充足兼備させることができる。
その積層形成は溶射法や熱間静水等方加圧焼結法等の公
知の手法を適用すればよい。
に基づく材料特性として高強度、高靱性を有しているほ
か、耐摩耗性や耐食性についても窒化鋼と同等ないしそ
れ以上の特性を備えているが、プラスチツク成形機部材
の用途において、エンジニアリングプラスチツクの複合
化、例えばガラス繊維やセラミツクス繊維等が混練さ
れ、あるいは離燃剤としてハロゲン化物等が混練される
プラスチツク成形操業のように、部材表面に混練物質に
よる強度の摩耗や腐食が加重される使用環境に供する場
合には、本発明合金を母材とし、その表面に、耐食・耐
摩耗合金からなるライニング層を形成して積層体（クラ
ツド部品）とすることにより、高強度・高靱性と共に、
高耐摩耗性・高耐食性を充足兼備させることができる。
その積層形成は溶射法や熱間静水等方加圧焼結法等の公
知の手法を適用すればよい。
【００２０】
【実施例】高周波溶解合金溶湯を鋳造して得たブロツク
（５０×５０×５０，ｍｍ）に調質熱処理を施して供試
材とする。表１に供試材の化学組成を示す。Ｎo.１〜３
は発明例、Ｎo.４は窒化鋼（ＪＩＳ Ｇ４２０２ ＳＡ
ＣＭ６４５相当市販品）である。発明例（Ｎo.１〜３）
における溶体化熱処理は、１１００℃±１０℃×３Ｈｒ
・強制空冷、サブゼロ処理は、−１５０℃±１０℃×３
Ｈｒ、時効処理は、５００℃±１０℃×３Ｈｒ・空冷と
し、Ｎo.４（窒化鋼）の調質熱処理は、９００℃±１０
℃×３Ｈｒ・炉冷→７５０℃±１０℃×３Ｈｒ・炉冷→
５２０℃×７２Ｈｒ（Ｎ2 雰囲気）・炉冷とした。表２
は各供試材の機械的性質の測定結果を示している。発明
例Ｎo.１〜３は、比較例Ｎo.４（窒化鋼）と比べて、著
しく高い強度を有し、また高強度でありながら、高延性
を有していることから、耐衝撃性にもすぐれていること
がわかる。なお、Ｎo.３の延性は比較例に比べて低い
が、静荷重域ではるかに上廻つているので、スクリユー
等の比較的緩徐の回転トルクが負荷する部材に対して従
来材より有利に適用することができる。
（５０×５０×５０，ｍｍ）に調質熱処理を施して供試
材とする。表１に供試材の化学組成を示す。Ｎo.１〜３
は発明例、Ｎo.４は窒化鋼（ＪＩＳ Ｇ４２０２ ＳＡ
ＣＭ６４５相当市販品）である。発明例（Ｎo.１〜３）
における溶体化熱処理は、１１００℃±１０℃×３Ｈｒ
・強制空冷、サブゼロ処理は、−１５０℃±１０℃×３
Ｈｒ、時効処理は、５００℃±１０℃×３Ｈｒ・空冷と
し、Ｎo.４（窒化鋼）の調質熱処理は、９００℃±１０
℃×３Ｈｒ・炉冷→７５０℃±１０℃×３Ｈｒ・炉冷→
５２０℃×７２Ｈｒ（Ｎ2 雰囲気）・炉冷とした。表２
は各供試材の機械的性質の測定結果を示している。発明
例Ｎo.１〜３は、比較例Ｎo.４（窒化鋼）と比べて、著
しく高い強度を有し、また高強度でありながら、高延性
を有していることから、耐衝撃性にもすぐれていること
がわかる。なお、Ｎo.３の延性は比較例に比べて低い
が、静荷重域ではるかに上廻つているので、スクリユー
等の比較的緩徐の回転トルクが負荷する部材に対して従
来材より有利に適用することができる。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】本発明の析出硬化型ステンレス合金は、
高い強度と高い靱性を併せ有しているので、プラスチツ
ク成形機等の構成部材料として有用であり、特に高射出
成形圧力や高い混練トルクが負荷するエンジニアリング
プラスチツクの成形操業における部材の耐久性を高め、
成形操業の安定化に有効である。本発明の合金は、プラ
スチツク成形機部材のみならず、高強度と高靱性が要求
される各種用途における構造材料として有用である。
高い強度と高い靱性を併せ有しているので、プラスチツ
ク成形機等の構成部材料として有用であり、特に高射出
成形圧力や高い混練トルクが負荷するエンジニアリング
プラスチツクの成形操業における部材の耐久性を高め、
成形操業の安定化に有効である。本発明の合金は、プラ
スチツク成形機部材のみならず、高強度と高靱性が要求
される各種用途における構造材料として有用である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．
５〜１．２％，Ｍｎ：０．２〜１％，Ｎｉ：１．５〜
９．５％，Ｃｒ：１０〜１６％，Ｍｏ：１〜６％，Ｃ
ｏ：１０〜１５％，Ｖ：０．２〜０．５％，残部実質的
にＦｅからなる高強度高靱性析出硬化型ステンレス合
金。 - 【請求項２】 Ｃ：０．０５〜０．２５％，Ｓｉ：０．
５〜１．２％，Ｍｎ：０．２〜１％，Ｎｉ：１．５〜
９．５％，Ｃｒ：１０〜１６％，Ｍｏ：１〜６％，Ｃ
ｏ：１０〜１５％，Ｖ：０．２〜０．５％，Ｃｕ：０．
５〜５％，残部実質的にＦｅからなる高強度高靱性析出
硬化型ステンレス合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24584392A JP2955731B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | プラスチック成形機用高強度高靭性析出硬化型ステンレス合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24584392A JP2955731B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | プラスチック成形機用高強度高靭性析出硬化型ステンレス合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665692A true JPH0665692A (ja) | 1994-03-08 |
| JP2955731B2 JP2955731B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=17139681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24584392A Expired - Fee Related JP2955731B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | プラスチック成形機用高強度高靭性析出硬化型ステンレス合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955731B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1203831A2 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-08 | ATI Properties, Inc. | Thermal fatigue resistant stainless steel articles |
| JP2004522001A (ja) * | 2001-02-09 | 2004-07-22 | ケステック イノベーションズ エルエルシー | ナノ炭化物析出強化された超高張力耐蝕性構造用鋼 |
| JP2005519203A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-30 | ケステック イノベーションズ エルエルシー | ナノカーバイド析出強化超高強度耐食性構造用鋼 |
| EP1722001A1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-15 | Gainsmart Group Limited, a Corporation of the British Virgin Islands with offices at: | High strength weathering nickel-cobalt-steel without aluminium and titanium and method for making same |
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-
1992
- 1992-08-20 JP JP24584392A patent/JP2955731B2/ja not_active Expired - Fee Related
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