JPH0772328B2 - High nitrogen content austenitic sintered stainless steel and manufacturing method thereof - Google Patents

High nitrogen content austenitic sintered stainless steel and manufacturing method thereof

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JPH0772328B2
JPH0772328B2 JP60175524A JP17552485A JPH0772328B2 JP H0772328 B2 JPH0772328 B2 JP H0772328B2 JP 60175524 A JP60175524 A JP 60175524A JP 17552485 A JP17552485 A JP 17552485A JP H0772328 B2 JPH0772328 B2 JP H0772328B2
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steel
nitrogen
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芳男 樽谷
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高窒素含有オーステナイト系焼結合金および
その製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high nitrogen content austenitic sintered alloy and a method for producing the same.

詳述すれば、本発明は粉末治金法を利用して、N供給源
として窒化物微粉を利用した高窒素含有オーステナイト
系焼結合金およびその製造方法に関する。
More specifically, the present invention relates to a high nitrogen content austenitic sintered alloy that uses nitride fine powder as an N supply source by using a powder metallurgy method, and a method for producing the same.

(従来の技術) NはC、Ni、Mn、Coとならんで代表的なオーステナイト
生成元素であり、耐食性、特に耐孔食性および耐隙間腐
食性を改善する元素としてならびに高温における鋼の引
張強度を高める元素として添加されてきた。
(Prior Art) N is a typical austenite-forming element along with C, Ni, Mn, and Co. As an element that improves corrosion resistance, particularly pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance, and the tensile strength of steel at high temperatures. It has been added as an enhancing element.

しかしながら、従来の溶解材においては溶鋼中への溶解
度、凝固時の気泡発生、バブリングの問題より添加量に
限界があり市販鋼においては特殊な耐熱高強度鋼である
高Mn含有鋼に高々0.45%程度含有されている例をみる程
度である。
However, in the conventional melting material, there is a limit to the amount added due to the problems of solubility in molten steel, bubble generation during solidification, bubbling, and in commercial steel there is no more than 0.45% in high heat resistant high strength steel with high Mn content. To some extent, only examples of inclusion are seen.

例えば、高N含有鋼に関する公知文献としては以下のよ
うなものが挙げられる。
For example, the following are known literatures regarding high N content steel.

特公昭50−8967号、特開昭56−20151号、 特公昭41−14805号、同51−29966号、 同51−31086、同51−31087号、 同51−31203号、同50−4172号、 同50−5650号、同50−24886号 これらはいずれも溶解法によるものであるが、従来にあ
っても高N化の利点は十分に認識されており、そのため
に多くの努力がかさねられてきたことが分かる。
Japanese Patent Publication No. 50-8967, Japanese Patent Publication No. 56-20151, Japanese Patent Publication No. 41-14805, No. 51-29966, No. 51-31086, No. 51-31087, No. 51-31203, No. 50-4172. No. 50-5650 and No. 50-24886, all of which are based on the dissolution method, but even in the past, the advantage of high N content has been fully recognized, and many efforts have been made for that purpose. You can see that

その他、高圧力雰囲気下での溶解、鋳造といった方法で
の高N化も考えられるが、小規模実験的にはともかく、
工業的規模での実用化は甚だ困難であり、装置上の制約
も極めて大きい。
In addition, it is possible to increase the N by a method such as melting in a high pressure atmosphere or casting, but anyway in a small scale experiment,
Practical application on an industrial scale is extremely difficult, and the restrictions on the device are extremely large.

例えば、「日本金属学会誌」Vol.34、No.2、1970、pp.1
88〜194には高温高圧下でNを平衡させる実験結果が述
べられており、それによればFe−Mn(27%Mn)鋼につい
てほぼ1.4%のN2が吸収されたことが報告されている。
For example, "Journal of the Japan Institute of Metals" Vol.34, No.2, 1970, pp.1
88-194 describes the experimental results of equilibrating N under high temperature and high pressure, and it was reported that about 1.4% N 2 was absorbed in Fe-Mn (27% Mn) steel. .

このように従来より高N化には多くの努力が払われてき
たのであったが、未だそれを工業的規模で実用化するこ
とは勿論、窒素の固溶限を超えて添加することは不可能
と考えられていたのが現状であった。
As described above, much effort has been made to increase the N content from the past, but it is still not practical to put it into practical use on an industrial scale, and it is not possible to add it beyond the solid solubility limit of nitrogen. It was the current situation that was considered possible.

なお、粉末治金法により鉄系粉末と金属窒化物粉末とか
ら焼結品を製造することは切削工具および軸受などの耐
摩耗用として知られている(例:特開昭56−77360号お
よび特公昭57−54539号)。しかしながら、これらはい
ずれも窒化物それ自体の高温下での安定性、耐熱性をそ
のまま利用しようとするものであり、固溶N量を増大さ
せそれによりオーステナイト組織化を図るということは
行われていなかった。またその場合の窒化物は炭化物と
平均物と考えられるものである。
Incidentally, it is known to produce a sintered product from an iron-based powder and a metal nitride powder by a powder metallurgy method for wear resistance of cutting tools and bearings (for example, JP-A-56-77360 and Japanese Patent Publication No. 57-54539). However, all of these are intended to utilize the stability and heat resistance of the nitride itself at high temperatures as they are, and it has been attempted to increase the amount of solute N and thereby form an austenite structure. There wasn't. Further, the nitride in that case is considered to be a carbide and an average.

(発明が解決しようとする問題点) 耐孔食性、耐隙間腐食性の改善、あるいは高強度化とい
った観点からは鋼中のN濃度は高い程望ましいがNはガ
ス成分であるため溶鋼中への固溶度には限界があり、さ
らには凝固時の気泡発生防止の面から添加量は上限が決
まっている。従来においてはステンレス溶鋼中への固溶
量を増大させる目的より高Mn化等の成分調整あるいは加
圧下での溶解、鋳造といった方法が採用されていたが、
Nの添加量は高々0.45%程度であった(例:特公昭50−
8967号)。
(Problems to be Solved by the Invention) From the viewpoint of improving pitting corrosion resistance, crevice corrosion resistance, or increasing strength, the higher the N concentration in the steel, the more desirable it is, but since N is a gas component, There is a limit to the solid solubility, and the upper limit of the amount added is determined from the viewpoint of preventing bubbles from forming during solidification. In the past, methods such as component adjustment such as high Mn content, melting under pressure, casting, etc. were adopted for the purpose of increasing the amount of solid solution in molten stainless steel.
The amount of N added was at most about 0.45% (Example: Japanese Patent Publication No. 50-
8967).

本発明の目的は従来の溶製法、造塊法、あるいは鋳造法
では製造が困難であった高窒素含有オーステナイト系合
金およびその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a high nitrogen content austenitic alloy, which has been difficult to manufacture by the conventional melting method, ingot making method, or casting method, and a manufacturing method thereof.

本発明の別の目的は耐孔食性、耐隙間腐食性に著しく優
れた高窒素含有高耐食オーステナイト系合金およびその
製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a highly nitrogen-containing highly corrosion-resistant austenitic alloy having excellent pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance, and a method for producing the same.

本発明の他の目的は耐孔食性、耐隙間腐食性が著しく優
れ、かつ高強度の高窒素含有高耐食オーステナイト系合
金およびその製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a high-nitrogen-containing, high-corrosion austenitic alloy having remarkably excellent pitting corrosion resistance and crevice corrosion resistance and high strength, and a method for producing the same.

また、本発明の他の目的は高温での耐酸化性に著しく優
れた高強度高窒素含有オーステナイト系合金およびその
製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a high-strength and high-nitrogen-containing austenitic alloy that is remarkably excellent in oxidation resistance at high temperatures and a method for producing the same.

(問題点を解決するための手段) ここに、本発明の要旨とするところは、マルテンサイト
系、フェライト系、二相系、またはオーステナイト系ス
テンレス鋼粉末に由来するマトリックス相と、N拡散相
を有する金属窒化物微粉の分解・拡散に基づく分散相と
から成り、理論密度の95%以上の密度であって平均N含
有量が0.5%以上である、耐食性にすぐれた高窒素含有
オーステナイト系焼結ステンレス鋼である。さらに別の
特徴によれば、本発明は、金属窒化物微粉とステンレス
鋼粉との未燃焼混合体を金属容器内に充填し、脱気、密
封した後、高密度化および焼結を行い、続いて得られた
焼結体を900℃以上、融点以下の温度に保持して金属窒
化物中のNをステンレス鋼粉側へ拡散させる工程を含む
高窒素含有オーステナイト系焼結ステンレス鋼の製造方
法である。
(Means for Solving Problems) Here, the gist of the present invention is that a matrix phase derived from a martensitic, ferritic, two-phase, or austenitic stainless steel powder and an N-diffused phase are used. A high-nitrogen austenitic sintering with excellent corrosion resistance, consisting of a dispersed phase based on decomposition / diffusion of the metal nitride fine powder it has, and having a density of 95% or more of the theoretical density and an average N content of 0.5% or more. It is stainless steel. According to still another feature, the invention provides for filling an unburned mixture of metal nitride fine powder and stainless steel powder into a metal container, degassing and sealing, followed by densification and sintering, Subsequently, a method for producing a high nitrogen-containing austenitic sintered stainless steel, which comprises a step of holding the obtained sintered body at a temperature of 900 ° C. or higher and a melting point or lower to diffuse N in the metal nitride to the stainless steel powder side Is.

すなわち、本発明によれば、従来、材料の溶解そして窒
素の固溶という工程を採用していたために起こっていた
前述の如き問題に対し、粉末治金法の技術を利用するこ
とによりその問題を一挙に解決しようとするものであ
る。窒素は最初から固体状態、つまり化合物と形態で添
加されるから固溶限、バブリングなどの問題はなく、し
かも拡散処理工程を経ることによって微粉の形態で添加
された窒素化合物は分解してしまいそれに伴って窒素の
拡散も加速されるのである。このため、本発明にあって
は、金属窒化物は微粉形態で添加する。好ましくは粒径
80μm以下の微粉であり、さらに望ましくは10μm以下
であるのがよい。このようにして生成される窒素拡散相
の存在は本発明にかかる焼結合金の治金学的組織を特徴
づけるものである。
That is, according to the present invention, the problem as described above, which has been caused by conventionally adopting the steps of material dissolution and nitrogen solid solution, is solved by using the technique of the powder metallurgy method. It is an attempt to solve all at once. Since nitrogen is added in the solid state from the beginning, that is, it is added in the form of a compound, there is no problem of solid solubility limit, bubbling, etc. Moreover, the nitrogen compound added in the form of fine powder is decomposed by passing through the diffusion treatment step, Along with this, the diffusion of nitrogen is also accelerated. Therefore, in the present invention, the metal nitride is added in the form of fine powder. Preferably particle size
It is a fine powder of 80 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The presence of the nitrogen diffusion phase thus produced characterizes the metallurgical structure of the sintered alloy according to the invention.

(作用) 次に、本発明における製造工程について詳細に説明す
る。
(Operation) Next, the manufacturing process in the present invention will be described in detail.

まず、本発明によれば、ステンレス鋼粉と金属窒化物粉
末とを均一に混合した後、鋼製カプセルに充填し、常温
または加熱しながら真空に引いて内部を脱気し、または
脱気後、鋼製カプセル内にN2ガスを充填し密閉する。
First, according to the present invention, after the stainless steel powder and the metal nitride powder are uniformly mixed, the mixture is filled in a steel capsule, and vacuum is drawn at room temperature or while heating to deaerate the inside, or after deaerating. Fill a steel capsule with N 2 gas and seal it.

ステンレス鋼粉はアトマイズ法、粉砕法、粒界腐食法な
どにより製造されるが、酸素含有量が少ないということ
から、非酸化性噴霧媒、例えばN2ガス、Arガス、Heガス
によるアトマイズ法により製造されたものが好ましい。
そのようなアトマイズ鋼粉のうち、平均粒径200μm以
下、好ましくは100μm以下のアトマイズ鋼粉が望まし
く、また、鋼粉中の酸素濃度は低いほど良い、好ましく
は0.03%以下であるが良い。ステンレス鋼粉はマルテン
サイト系、フェライト系、オーステナイト、フェライト
の二相系、またはオーステナイト系いずれでも良い。
Stainless steel powder is produced by an atomizing method, a pulverizing method, an intergranular corrosion method, etc., but since the oxygen content is low, a non-oxidizing atomizing medium such as N 2 gas, Ar gas, or He gas is used. Those produced are preferred.
Among such atomized steel powders, atomized steel powders having an average particle size of 200 μm or less, preferably 100 μm or less are desirable, and the lower the oxygen concentration in the steel powder, the better, and preferably 0.03% or less. The stainless steel powder may be any of martensitic, ferritic, austenitic, two-phase ferritic, or austenitic.

一方、金属窒化物としてはN濃度が高く、室温では安定
であるが、1000℃以上の温度では分解しやすいものが好
ましい。本発明に用いられるそのような金属窒化物とし
ては、CrとNを主たる成分とする主としてCr2Nおよび/
またはCrNよりなるCr系窒化物のほか、FeとNを主たる
成分とする主としてFe2Nおよび/またはFe4NよりなるFe
系窒化物、V系窒化物、Si系窒化物、Al系窒化物、Mg系
窒化物などがあり、その複合窒化物でも良い。複合窒化
物の系としてFe−Cr系、Fe−V系、Fe−Mn系、Fe−Cr−
V系、Fe−Cr−V−Mn系等がある。金属窒化物の系は目
的とする合金系成分、ならびに製造性、経済性により選
択されれば良い。
On the other hand, it is preferable that the metal nitride has a high N concentration and is stable at room temperature, but easily decomposes at a temperature of 1000 ° C. or higher. Examples of such a metal nitride used in the present invention include Cr 2 N and / or Cr 2 N which are the main components.
In addition to Cr-based nitrides composed of CrN, Fe composed mainly of Fe 2 N and / or Fe 4 N containing Fe and N as main components.
There are system nitrides, V system nitrides, Si system nitrides, Al system nitrides, Mg system nitrides, and the like, and compound nitrides thereof may be used. Fe-Cr system, Fe-V system, Fe-Mn system, Fe-Cr-
V type, Fe-Cr-V-Mn type and the like. The metal nitride system may be selected depending on the intended alloy system component, as well as manufacturability and economy.

なお、Cr2Nを用いた場合には、従来の高N鋼で問題とな
るCr2N析出に伴う耐食性劣化の問題が少ないことから、
金属窒化物微粉としてはCr2Nの微粉が好ましい。
When Cr 2 N is used, the problem of deterioration of corrosion resistance due to Cr 2 N precipitation, which is a problem with conventional high N steels, is small.
As the metal nitride fine powder, Cr 2 N fine powder is preferable.

金属窒化物微粉はすでに良く知られた市販のものであれ
ば充分であり、あるいは金属粉末を圧粉成形時にN2ガス
とともに加熱することにより処理して窒化物を生成させ
てもよい。本発明において使用される金属窒化物の平均
粒径は小さい方が望ましく一般には80μm以下が好まし
く、さらに望ましくは平均粒径10μm以下が良い。金属
窒化物はその製造工程において酸化されやすいが、金属
窒化物中の酸素濃度は低けれは低いほど良い。望ましく
は金属窒化物中の酸素濃度は0.2%以下が良い。
It is sufficient that the metal nitride fine powder is a well-known commercially available product, or the metal powder may be treated by heating with N 2 gas at the time of compacting to generate a nitride. The average particle size of the metal nitride used in the present invention is preferably small, generally 80 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The metal nitride is easily oxidized in the manufacturing process, but the lower the oxygen concentration in the metal nitride, the better. Desirably, the oxygen concentration in the metal nitride is 0.2% or less.

鋼製カプセルは炭素鋼製、ステンレス鋼製いずれでも良
いが、鋼中の炭素濃度が低いほうがより好ましい。加熱
処理時に容器からの浸炭を防止するためである。C含有
量は炭素鋼の場合、0.03%以下、ステンレス鋼の場合0.
02%以下がもっとも望ましい。真空引きの際の保持温度
は室温でも良いが、内部の水分を除去する目的より加熱
する方がより効果的である。金属窒化物が分解しない温
度範囲内で、より高温において真空引きすることが望ま
しい。脱気後N2ガスをカプセル内に充填すると加熱時の
熱伝達がより改善される効果がある。
The steel capsule may be made of carbon steel or stainless steel, but it is more preferable that the carbon concentration in the steel is low. This is to prevent carburization from the container during the heat treatment. The C content is 0.03% or less for carbon steel and 0 for stainless steel.
02% or less is most desirable. The holding temperature at the time of evacuation may be room temperature, but heating is more effective than the purpose of removing water inside. It is desirable to evacuate at a higher temperature within a temperature range where the metal nitride does not decompose. Filling the capsule with N 2 gas after degassing has the effect of further improving heat transfer during heating.

次いで、これに高密度化と焼結を行う。高密度化と焼結
は熱間静水圧法(HIP)により高密度化と焼結が同時に
行われても良く、あるいは冷間静水圧法と熱間鍛造、熱
間押出し、熱間抽伸、熱間圧延の組み合せにおいて行わ
れても良い。900℃以上の温度に保持されることにより
金属窒化物の分解、そしてNのステンレス鋼側への固
溶、拡散が進行し、窒素拡散相が形成される。
Then, it is densified and sintered. Densification and sintering may be carried out simultaneously by hot isostatic pressing (HIP), or cold isostatic pressing and hot forging, hot extrusion, hot drawing, heat It may be performed in a combination of hot rolling. By maintaining the temperature at 900 ° C. or higher, decomposition of the metal nitride, solid solution of N on the stainless steel side, and diffusion proceed, and a nitrogen diffusion phase is formed.

図1は、本発明にかかる高窒素含有オーステナイト径焼
結ステンレス鋼の治金学的組織を模式的に示す説明図で
あり、図中、マトリックス相10はステンレス鋼粉に由来
するものであり、前述のように全体としては窒素拡散に
よりオーステナイト系組織を形成している。分散相20は
金属窒化物微粉に由来するものであって、金属窒化物が
分解・拡散することで得られる窒素拡散相から成る。後
述するように、その後の熱処理如何によっては新たに窒
化物が析出することはあるが、粉末で配合された金属窒
化物は一旦すべて分解・拡散して分散相を形成すること
が本発明の特徴である。なお、本発明にかかる焼結ステ
ンレス鋼において、そのようなN拡散相、分散相はミク
ロ的に観察されず、単に濃度勾配として表われるだけで
あるが、図面は説明の便のために模式化したものであ
る。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a metallurgical structure of a high nitrogen content austenitic sintered stainless steel according to the present invention, in which a matrix phase 10 is derived from stainless steel powder, As described above, an austenitic structure is formed as a whole by nitrogen diffusion. The dispersed phase 20 is derived from fine powder of metal nitride, and is composed of a nitrogen diffusion phase obtained by decomposing and diffusing metal nitride. As will be described later, although a new nitride may be precipitated depending on the subsequent heat treatment, the metal nitride compounded with the powder is once decomposed and diffused to form a dispersed phase. Is. In the sintered stainless steel according to the present invention, such N-diffused phase and dispersed phase are not observed microscopically and only appear as a concentration gradient, but the drawings are schematic for convenience of explanation. It was done.

ここに、「窒素拡散相」とは、金属窒化物微粉として配
合された金属窒化物の分解・拡散に起因して形成された
窒素濃度勾配を有する固溶領域である。なお、一旦固溶
したこの窒素も最終の熱履歴如何によってはCr2Nまたは
CrNの金属窒化物として析出する場合がある。
Here, the “nitrogen diffusion phase” is a solid solution region having a nitrogen concentration gradient formed due to the decomposition / diffusion of the metal nitride compounded as the metal nitride fine powder. It should be noted that this solid-dissolved nitrogen may also be Cr 2 N or depending on the final thermal history.
It may be precipitated as a metal nitride of CrN.

本発明にかかるオーステナイト系焼結合金の場合、その
C含有量は、合金粉末に由来する量程度は許容され、特
に制限されないが、耐食目的であって炭化物の生成を可
及的に制限して所要の耐食性を確保するためには、0.02
%以下に制限することが好ましい。
In the case of the austenitic sintered alloy according to the present invention, the C content is not particularly limited as long as it is derived from the alloy powder and is not particularly limited, but it is for the purpose of corrosion resistance and the formation of carbides is limited as much as possible. 0.02 to ensure the required corrosion resistance
% Or less is preferable.

かくして、本発明方法により、任意の鋼中N濃度を有す
る高窒素含有オーステナイト系合金鋼を容易に製造する
ことが可能である。一般には、そのようにして得られる
オーステナイト系焼結合金の密度は理論密度の95%以
上、望ましくは98%以上であって、そのN含有量は平均
濃度で0.5%以上である。しかも、本発明にかかる焼結
合金鋼は、N含有量が高く、耐孔食性、耐隙間腐食性が
著しく改善されるとともに、高強度化を図ることができ
る。また、従来、難加工材の1つと考えられていた高窒
素含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造が、本発明
によれば、鋼粉が金属製造容器内に充填されていること
もあって容易となる。
Thus, according to the method of the present invention, it is possible to easily produce a high nitrogen content austenitic alloy steel having any N concentration in the steel. Generally, the density of the austenitic sintered alloy thus obtained is 95% or more, preferably 98% or more of the theoretical density, and the N content is 0.5% or more in average concentration. Moreover, the sintered alloy steel according to the present invention has a high N content, and the pitting corrosion resistance and the crevice corrosion resistance are remarkably improved, and the strength can be increased. Further, according to the present invention, production of a high nitrogen content austenitic stainless steel, which has been conventionally considered as one of difficult-to-machine materials, is facilitated because steel powder is filled in the metal production container. .

次に、本発明を実施例によってさらに詳述する。Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.

実施例 それぞれ第1表および第2表に示した組成、粒径を有す
る各ステンレス鋼粉とCr系窒化物微粉末とを混合した
後、鋼中C濃度が0.018%である炭素鋼製カプセルに充
填し加熱しながら真空に引いて内部を脱気し密閉した。
Example After mixing each stainless steel powder having the composition and particle size shown in Table 1 and Table 2 with Cr-based nitride fine powder, a carbon steel capsule having a C concentration in the steel of 0.018% was formed. While filling and heating, the inside of the container was degassed by vacuum drawing and hermetically sealed.

第1表に示したステンレス鋼粉は第3表中に比較鋼(実
験No.11、12、13)を原料としてガスアトマイズ法によ
り製造したステンレス鋼粉である。第2表に示したCr系
窒化物微粉末は市販の試薬を用いた。第3表中の一部の
発明鋼(実験No.5)では第2表に示したCr系窒化物微粉
末をボールミルで粉砕して平均粒径2μmとしたものを
用いた。
The stainless steel powders shown in Table 1 are stainless steel powders produced by the gas atomizing method using the comparative steels (Experiment Nos. 11, 12, 13) shown in Table 3 as raw materials. A commercially available reagent was used as the Cr-based nitride fine powder shown in Table 2. For some of the invention steels in Table 3 (Experiment No. 5), the Cr-based nitride fine powders shown in Table 2 were crushed by a ball mill to have an average particle size of 2 μm.

真空引きの条件は1×10-3mmHgであり、その際の加熱温
度は550℃×1hrである。次いで、これに第3表に示す工
程により高密度化と焼結を行い試験を供した。
The evacuation condition is 1 × 10 −3 mmHg, and the heating temperature at that time is 550 ° C. × 1 hr. Next, this was subjected to densification and sintering by the steps shown in Table 3 and subjected to a test.

熱間静水圧法(HIP)により高密度化と焼結を同時に行
う場合には、窒素ガス雰囲気で2000気圧の圧力をかけな
がら1350℃で1時間の焼結を実施した。加熱温度は金属
窒化物の分解、N拡散を促進する目的より1000℃以上、
融点以下の高温度であることがより望ましい。1カプセ
ルの重量は8.5kgである。
When the densification and the sintering were simultaneously performed by the hot isostatic pressing (HIP), the sintering was performed at 1350 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 2000 atm in a nitrogen gas atmosphere. The heating temperature is 1000 ° C or higher for the purpose of promoting decomposition of metal nitride and diffusion of N,
It is more desirable that the temperature is higher than the melting point. The weight of one capsule is 8.5 kg.

熱間鍛造は、焼結体を1250℃に加熱してから1時間保持
後、厚さ30mm×幅80mm×長さLの仕上げ寸法にまで熱間
鍛造した。鍛造後は空冷した。
In the hot forging, the sintered body was heated to 1250 ° C. and held for 1 hour, and then hot forged to a finished dimension of thickness 30 mm × width 80 mm × length L. After forging, it was air cooled.

熱間圧延は1250℃に加熱してから1時間保持後、厚さ7m
m×幅80mm×長Lにまで熱間圧延した。
After hot rolling at 1250 ° C and holding for 1 hour, the thickness is 7m
It was hot rolled to m × width 80 mm × length L.

熱間押出しは900℃に焼結体を予熱後、高周波炉にて125
0℃に加熱して実施した。
For hot extrusion, after preheating the sintered body to 900 ° C, 125 in a high frequency furnace.
It was carried out by heating to 0 ° C.

焼純は1120℃または1230℃に保持後水冷して実施した。The refining was carried out by holding at 1120 ° C or 1230 ° C and then cooling with water.

第3表中の発明鋼1、2、4、10では合金粉末に由来す
るマトリックス相中にCr系窒化物の析出が認められた。
他方発明鋼3、5、6、7、8、9では合金粉末に由来
するマトリックス相中へのCr系窒化物の析出はみられな
かった。このことは焼純温度による。
In the invention steels 1, 2, 4, and 10 in Table 3, precipitation of Cr-based nitride was observed in the matrix phase derived from the alloy powder.
On the other hand, in invention steels 3, 5, 6, 7, 8 and 9, no precipitation of Cr-based nitrides was observed in the matrix phase derived from the alloy powder. This depends on the refining temperature.

このようにして得た各高N含有オーステナイト系ステン
レス鋼のHIP材、および板材から試験片を切り出して常
温および600℃での引張試験、シャルピー衝撃試験、人
工海水中での孔食電位測定、耐酸化試験をそれぞれ実施
した。各試験結果をまとめて第3表に示す。
Test pieces were cut out from the HIP material and plate material of each high N content austenitic stainless steel obtained in this way and subjected to a tensile test at room temperature and 600 ° C, a Charpy impact test, a pitting potential measurement in artificial seawater, an acid resistance Each chemical test was carried out. The results of each test are summarized in Table 3.

引張試験は平行部が直径5mm、長さ30mmの丸棒引張試験
片で行った。シャルピー衝撃試験は2mmVノッチ付JIS4号
ハーフサイズ(厚さ5mm)を用い−20℃で実施した。孔
食電位測定はAr脱気した人工海水80℃中で行い電流密度
が1000μA/cm2となる電位Vcにより評価した。耐酸化試
験は大気中1300℃、6時間加熱空冷の条件で6回加熱を
繰り返した後、試料表面の酸化物を除去した後の酸化減
量にて評価した。なお、得られた焼結体の密度はいずれ
の場合も実質上理論密度のほぼ100%であった。
The tensile test was carried out using a round bar tensile test piece having a diameter of 5 mm and a length of 30 mm in the parallel portion. The Charpy impact test was carried out at −20 ° C. using JIS No. 4 half size (thickness 5 mm) with 2 mm V notch. The pitting potential was measured in Ar degassed artificial seawater at 80 ° C. and evaluated by the potential Vc at which the current density was 1000 μA / cm 2 . In the oxidation resistance test, heating was repeated 6 times under the conditions of heating at 1300 ° C. for 6 hours in the air and air cooling, and then the oxidation weight loss after removing the oxide on the sample surface was evaluated. The density of the obtained sintered body was substantially 100% of the theoretical density in each case.

発明鋼の耐力は比較鋼に比べ顕著に高く、さらに孔食電
位は著しく改善されている。このことはいずれも高N化
による。シャルピー衝撃吸収エネルギーも5.6kgf−m/cm
2以上と充分高い値を有している。発明鋼10は比較鋼13
に比べ酸化減量が大きく減少しており、高温での強度上
昇が著しい特徴を有している。
The proof stress of the invention steel is remarkably higher than that of the comparative steel, and the pitting potential is remarkably improved. This is due to the high N. Charpy impact absorption energy is also 5.6kgf-m / cm
It has a sufficiently high value of 2 or more. Invention Steel 10 is Comparative Steel 13
Compared with the above, the weight loss due to oxidation is greatly reduced, and the strength is markedly increased at high temperatures.

(発明の効果) 以上の説明からも明らかなように、本発明により得られ
るオーステナイト系焼結合金は耐食性はもちろん耐酸化
性にもすぐれた高強度のものであって、したがって、耐
食目的ばかりでなく耐酸化性目的さらには高強度目的に
も有利に利用することができる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the austenitic sintered alloy obtained by the present invention has high strength not only in corrosion resistance but also in oxidation resistance, and therefore only for corrosion resistance purposes. However, it can be advantageously used for oxidation resistance purposes and also for high strength purposes.

本発明鋼の諸性質は形状によって左右されるものではな
く、たとえば焼結品、鍛造品、板あるいは管、継目無鋼
管のいかんにかかわらず得られるものである。
The properties of the steel of the present invention do not depend on the shape, and can be obtained regardless of whether it is a sintered product, a forged product, a plate or pipe, or a seamless steel pipe.

よって本発明に係る鋼の産業分野における利用範囲は極
めて広い。
Therefore, the application range of the steel according to the present invention in the industrial field is extremely wide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明にかかる焼結ステンレス鋼の組織を説
明する模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the structure of a sintered stainless steel according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/44 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location C22C 38/44

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ステンレス鋼粉末に由来するマトリックス
相と、N拡散相を有する金属窒化物微粉の分解・拡散に
基づく分散相とから成り、理論密度の95%以上の密度で
あって平均N含有量が0.5%以上である、耐食性にすぐ
れた高窒素含有オーステナイト系焼結ステンレス鋼。
1. A matrix phase derived from stainless steel powder and a disperse phase based on decomposition / diffusion of fine metal nitride powder having an N diffusion phase, which has a density of 95% or more of the theoretical density and an average N content. A high-nitrogen-containing austenitic sintered stainless steel with excellent corrosion resistance with an amount of 0.5% or more.
【請求項2】金属窒化物微粉とステンレス鋼粉との未燃
焼混合体を金属容器内に充填し、脱気、密封した後、高
密度化および焼結を行い、続いて得られた焼結体を900
℃以上、融点以下の温度に保持して金属窒化物中のNを
ステンレス鋼粉側へ拡散させる工程を含む高窒素含有オ
ーステナイト系焼結ステンレス鋼の製造方法。
2. An unburned mixture of fine metal nitride powder and stainless steel powder is filled in a metal container, degassed and sealed, then densified and sintered, and then the obtained sintering is performed. Body 900
A method for producing a high nitrogen-containing austenitic sintered stainless steel, which comprises the step of diffusing N in a metal nitride to the stainless steel powder side while maintaining the temperature at not lower than 0 ° C and not higher than the melting point.
【請求項3】前記金属窒化物微粉の平均粒径が80μm以
下である、特許請求の範囲第(2)項記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the average particle size of the metal nitride fine powder is 80 μm or less.
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