JPH08134600A - マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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- JPH08134600A JPH08134600A JP27892294A JP27892294A JPH08134600A JP H08134600 A JPH08134600 A JP H08134600A JP 27892294 A JP27892294 A JP 27892294A JP 27892294 A JP27892294 A JP 27892294A JP H08134600 A JPH08134600 A JP H08134600A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は特に低温靭性及び溶接性を大
巾に向上させた新規な高強度高靭性マルテンサイト系ス
テンレス鋼を提供することにある。 【構成】 本発明は重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１２
％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１４．５
〜１７．４％、Ｎｉ：４．０〜６．０％、残部Ｆｅ及び
不可避的不純物からなり、焼入れ、焼戻しにより微細な
針状マルテンサイトの組織を基地とすることを特徴とし
ている
巾に向上させた新規な高強度高靭性マルテンサイト系ス
テンレス鋼を提供することにある。 【構成】 本発明は重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１２
％、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１４．５
〜１７．４％、Ｎｉ：４．０〜６．０％、残部Ｆｅ及び
不可避的不純物からなり、焼入れ、焼戻しにより微細な
針状マルテンサイトの組織を基地とすることを特徴とし
ている
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度、高靭性、耐食性
等が要求される各種機械部品に用いられ高強度ステンレ
ス鋼に係り、特に低温靭性を向上させた高強度高靭性マ
ルテンサイト系ステンレス鋼に関するものである。
等が要求される各種機械部品に用いられ高強度ステンレ
ス鋼に係り、特に低温靭性を向上させた高強度高靭性マ
ルテンサイト系ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンプレッサ部品、化学プラント
部品あるいは高力ボルト等の高強度、高靭性、耐食性等
が要求される各種機械部品には高強度ステンレス鋼が用
いられてきた。そして、この高強度ステンレス鋼として
は比較的安価な１３Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼
が多用されてきたが、これは比較的錆び易い上に、溶接
性が悪いため、現地での補修溶接がしにくい等の欠点が
あった。
部品あるいは高力ボルト等の高強度、高靭性、耐食性等
が要求される各種機械部品には高強度ステンレス鋼が用
いられてきた。そして、この高強度ステンレス鋼として
は比較的安価な１３Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼
が多用されてきたが、これは比較的錆び易い上に、溶接
性が悪いため、現地での補修溶接がしにくい等の欠点が
あった。
【０００３】そのため、最近ではこれに代わって、いわ
ゆる１７−４ＰＨ（ＪＩＳ・ＳＵＳ６３０）やＦＶ５２
０Ｂ（０．０６Ｃ−１４Ｃｒ−６Ｎｉ−２Ｍｏ−２Ｃｕ
−０．３Ｎｉ系：Ｆｉｒｔｈ Ｖｉｃｋｅｒ社規格）と
称されるマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼が用
いられてきている。
ゆる１７−４ＰＨ（ＪＩＳ・ＳＵＳ６３０）やＦＶ５２
０Ｂ（０．０６Ｃ−１４Ｃｒ−６Ｎｉ−２Ｍｏ−２Ｃｕ
−０．３Ｎｉ系：Ｆｉｒｔｈ Ｖｉｃｋｅｒ社規格）と
称されるマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼が用
いられてきている。
【０００４】この１７−４ＰＨは低（０．０６）Ｃ−１
７Ｃｒ−４Ｎｉ−３Ｃｕ−０．２（Ｎｂ＋Ｔａ）系の組
成を持つ高強度ステンレス鋼であり、低Ｃ系マルテンサ
イトの基地に微細なＣｕ−ｒｉｃｈ相を時効処理によっ
て析出させることで、０．２％耐力：１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上の高強度を有すると共に、高靭性（＋２０℃の
条件下で２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃試験特性におけ
る吸収エネルギーが約１ｋｇｆ・ｍ）、高耐食性及び優
れた加工性（鍛造、機械加工、溶接）を発揮するもので
ある。
７Ｃｒ−４Ｎｉ−３Ｃｕ−０．２（Ｎｂ＋Ｔａ）系の組
成を持つ高強度ステンレス鋼であり、低Ｃ系マルテンサ
イトの基地に微細なＣｕ−ｒｉｃｈ相を時効処理によっ
て析出させることで、０．２％耐力：１００ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上の高強度を有すると共に、高靭性（＋２０℃の
条件下で２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃試験特性におけ
る吸収エネルギーが約１ｋｇｆ・ｍ）、高耐食性及び優
れた加工性（鍛造、機械加工、溶接）を発揮するもので
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この１７−
４ＰＨは低温靭性が低いため、低温用材料として使用す
ることは困難であった。一方、ＦＶ５２０Ｂは１７−４
ＰＨに比べ、比較的優れた低温靭性を有しているが、充
分とはいえず、しかも高価なＭｏ（２％）を含有してい
るため、それだけコスト高になるといった欠点があっ
た。また、いずれの材料も合金元素の種類が多いため、
調合等の製造時の手間がかかる上に、溶接性に関して
は、従来の１３Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼に比
較してやや向上しているものの、充分なものとはいえな
かった。
４ＰＨは低温靭性が低いため、低温用材料として使用す
ることは困難であった。一方、ＦＶ５２０Ｂは１７−４
ＰＨに比べ、比較的優れた低温靭性を有しているが、充
分とはいえず、しかも高価なＭｏ（２％）を含有してい
るため、それだけコスト高になるといった欠点があっ
た。また、いずれの材料も合金元素の種類が多いため、
調合等の製造時の手間がかかる上に、溶接性に関して
は、従来の１３Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼に比
較してやや向上しているものの、充分なものとはいえな
かった。
【０００６】そこで、本発明は上記の問題点を有効に解
決するために案出されたものであり、その主な目的は十
分な強度、耐食性等を有することは勿論、特に低温靭性
及び溶接性を大幅に向上させると共にコストの低減が達
成できる新規な高強度高靭性マルテンサイト系ステンレ
ス鋼を提供することにある。
決するために案出されたものであり、その主な目的は十
分な強度、耐食性等を有することは勿論、特に低温靭性
及び溶接性を大幅に向上させると共にコストの低減が達
成できる新規な高強度高靭性マルテンサイト系ステンレ
ス鋼を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０３
％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１４．５〜１７．
４％、Ｎｉ：４．０〜６．０％、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物からなり、焼入れ、焼戻しにより微細な針状マル
テンサイトの組織を基地とするものである。
の本発明は、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１２％、Ｓ
ｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０３
％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１４．５〜１７．
４％、Ｎｉ：４．０〜６．０％、残部Ｆｅ及び不可避的
不純物からなり、焼入れ、焼戻しにより微細な針状マル
テンサイトの組織を基地とするものである。
【０００８】すなわち、本発明者は近年１７−４ＰＨと
ＦＶ５２０Ｂの両方が出せるような０．２％耐力：１０
０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高い強度レベルの使用頻度は少
なくなり、現状での使用頻度の高い０．２％耐力：６０
〜１００ｋｇｆ／ｍｍ2 が出せれば充分であるとの知見
に基づき、両材料の組成を鋭意検討した結果、１６Ｃｒ
−５Ｎｉ系をベースとして、強度の向上に寄与するＣを
０．０１〜０．０５％程度に減少させると共に、析出硬
化元素のＣｕ及び、炭化物生成元素のＭｏとＮｂを無添
加として、組成を単純化することによって低温靭性が大
幅に改善されると共に、溶接性等も改善できることを見
出だし、本発明に至ったものである。
ＦＶ５２０Ｂの両方が出せるような０．２％耐力：１０
０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の高い強度レベルの使用頻度は少
なくなり、現状での使用頻度の高い０．２％耐力：６０
〜１００ｋｇｆ／ｍｍ2 が出せれば充分であるとの知見
に基づき、両材料の組成を鋭意検討した結果、１６Ｃｒ
−５Ｎｉ系をベースとして、強度の向上に寄与するＣを
０．０１〜０．０５％程度に減少させると共に、析出硬
化元素のＣｕ及び、炭化物生成元素のＭｏとＮｂを無添
加として、組成を単純化することによって低温靭性が大
幅に改善されると共に、溶接性等も改善できることを見
出だし、本発明に至ったものである。
【０００９】本発明において、Ｃは周知の通り強度を得
るために必要であり、その添加量を０．０１〜０．１２
重量％としたのは、この値を越えると強度が必要十分以
上に向上して靭性に悪影響を与えると共に、溶接性が大
きく低下するためである。また、Ｓｉは脱酸及びフェラ
イト生成、基地強化のために必要であるが、１．５重量
％を越えると靭性を損なう結果を招くことから、１．５
重量％以下であり、望ましくは０．５重量％前後であ
る。また、ＭｎもＳｉと同様な機能を発揮するが、１．
５重量％を越えるとアノード溶解を加速して耐食性を損
なうことからＳｉと同様１．５重量％以下、望ましくは
０．５重量％前後である。Ｐ及びＳは溶解の際に付随的
に混入する元素であって、少ない方が良いから本発明に
おいては大気溶解時にその混入量を工業的に制御できる
およそ０．０３重量％以下とすることが望ましい。Ｃｒ
を１４．５〜１７．４重量％、Ｎｉを４．０〜６．０重
量％として組み合わせたのは、焼入れの際、１０４０℃
のオーステナイト化温度に加熱したとき、ほとんどが準
安定オーステナイトであり、僅かにデルタフェライトが
混在する基地をなすためである。Ｃｒが１４．５％重量
以下では耐食性が減少し、反対に１７．４重量％を越え
ると１０４０℃に加熱したとき、基地の準安定オーステ
ナイトにおいて、第２層のデルタフェライトの比率が急
激に増加するからである。また、Ｎｉはさらに溶接性及
び靭性の改善に寄与するものであるが、４．０重量％以
下ではその効果が現れず、６．０重量％を越えるとＭｓ
点が常温付近まで低下するという不具合が生ずるからで
ある。
るために必要であり、その添加量を０．０１〜０．１２
重量％としたのは、この値を越えると強度が必要十分以
上に向上して靭性に悪影響を与えると共に、溶接性が大
きく低下するためである。また、Ｓｉは脱酸及びフェラ
イト生成、基地強化のために必要であるが、１．５重量
％を越えると靭性を損なう結果を招くことから、１．５
重量％以下であり、望ましくは０．５重量％前後であ
る。また、ＭｎもＳｉと同様な機能を発揮するが、１．
５重量％を越えるとアノード溶解を加速して耐食性を損
なうことからＳｉと同様１．５重量％以下、望ましくは
０．５重量％前後である。Ｐ及びＳは溶解の際に付随的
に混入する元素であって、少ない方が良いから本発明に
おいては大気溶解時にその混入量を工業的に制御できる
およそ０．０３重量％以下とすることが望ましい。Ｃｒ
を１４．５〜１７．４重量％、Ｎｉを４．０〜６．０重
量％として組み合わせたのは、焼入れの際、１０４０℃
のオーステナイト化温度に加熱したとき、ほとんどが準
安定オーステナイトであり、僅かにデルタフェライトが
混在する基地をなすためである。Ｃｒが１４．５％重量
以下では耐食性が減少し、反対に１７．４重量％を越え
ると１０４０℃に加熱したとき、基地の準安定オーステ
ナイトにおいて、第２層のデルタフェライトの比率が急
激に増加するからである。また、Ｎｉはさらに溶接性及
び靭性の改善に寄与するものであるが、４．０重量％以
下ではその効果が現れず、６．０重量％を越えるとＭｓ
点が常温付近まで低下するという不具合が生ずるからで
ある。
【００１０】溶製は通例の大気溶解で良く、特に真空溶
解或いは真空脱ガス等の特殊な溶解に頼る必要はない。
解或いは真空脱ガス等の特殊な溶解に頼る必要はない。
【００１１】また、熱処理は１７−４ＰＨやＦＶ５２０
Ｂよりも単純で、焼入れ焼戻しのみでよく、焼入れ条件
は、９８０℃×４時間、油冷、焼戻し条件は４７５℃×
２時間程度であり、空冷が適当である。
Ｂよりも単純で、焼入れ焼戻しのみでよく、焼入れ条件
は、９８０℃×４時間、油冷、焼戻し条件は４７５℃×
２時間程度であり、空冷が適当である。
【００１２】
【作用】本発明は上述したような組成の鋼材料を適当な
条件で焼入れ焼戻して微細な針状マルテンサイトの組織
を形成することにより、低温靭性及び溶接性が大巾に向
上する。また、本発明のマルテンサイト鋼を形成する材
料の組成は１７−４ＰＨおよびＦＶ５２０Ｂより、単純
化されているためより安価に得ることができ、かつ調合
等の製造が容易になる。
条件で焼入れ焼戻して微細な針状マルテンサイトの組織
を形成することにより、低温靭性及び溶接性が大巾に向
上する。また、本発明のマルテンサイト鋼を形成する材
料の組成は１７−４ＰＨおよびＦＶ５２０Ｂより、単純
化されているためより安価に得ることができ、かつ調合
等の製造が容易になる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を比較鋼と共に詳述
する。
する。
【００１４】先ず、表１に示すような化学組成を有する
本発明鋼と、比較鋼として従来のＦＶ５２０Ｂ及び１７
−４ＰＨを用いて、それぞれ複数の試験材を作製した
後、それぞれの試験材について表２に示すような熱処理
を施して０．２％耐力をおよそ１００ｋｇｆ／ｍｍ2 と
した後、これら各試験材について引張特性を測定した。
尚、本発明鋼に係る熱処理としては、先ず、大気中で溶
製した材料を９８０℃で４時間の油焼入れした後、さら
に４７５℃で２時間焼もどし、大気中において自然冷却
させたものである。
本発明鋼と、比較鋼として従来のＦＶ５２０Ｂ及び１７
−４ＰＨを用いて、それぞれ複数の試験材を作製した
後、それぞれの試験材について表２に示すような熱処理
を施して０．２％耐力をおよそ１００ｋｇｆ／ｍｍ2 と
した後、これら各試験材について引張特性を測定した。
尚、本発明鋼に係る熱処理としては、先ず、大気中で溶
製した材料を９８０℃で４時間の油焼入れした後、さら
に４７５℃で２時間焼もどし、大気中において自然冷却
させたものである。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】この結果、表２からも明らかなように、本
発明鋼はＦＶ５２０Ｂ及び１７−４ＰＨと略同様な引張
強さ、伸び及び絞り値を有しているのが判る。
発明鋼はＦＶ５２０Ｂ及び１７−４ＰＨと略同様な引張
強さ、伸び及び絞り値を有しているのが判る。
【００１８】次に、上記のような熱処理を施したそれぞ
れの試験鋼から２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃試験片を
作製して−１００℃〜＋２０℃の範囲で低温衝撃試験を
行い、その結果を吸収エネルギー（ｋｇｆ・ｍ）と試験
温度（℃）に関連させて図１に示した。
れの試験鋼から２ｍｍＶノッチシャルピー衝撃試験片を
作製して−１００℃〜＋２０℃の範囲で低温衝撃試験を
行い、その結果を吸収エネルギー（ｋｇｆ・ｍ）と試験
温度（℃）に関連させて図１に示した。
【００１９】この結果、図１からも明らかなように、本
発明鋼の吸収エネルギーはいずれの温度域においても、
ＦＶ５２０Ｂ及び１７−４ＰＨよりも上回っており、非
常に優れた低温靭性を発揮していることが判る。特に、
−４０℃から＋２０℃の領域ではＦＶ５２０Ｂを大きく
引き離し、その効果が顕著に現れている。
発明鋼の吸収エネルギーはいずれの温度域においても、
ＦＶ５２０Ｂ及び１７−４ＰＨよりも上回っており、非
常に優れた低温靭性を発揮していることが判る。特に、
−４０℃から＋２０℃の領域ではＦＶ５２０Ｂを大きく
引き離し、その効果が顕著に現れている。
【００２０】次に、表２に示すような熱処理を施してビ
ッカース硬さＨｖ３３１とした試験片の顕微鏡組織図を
図２（Ａ）×１００、（Ｂ）×４００に、同じくＨｖ３
６０の比較鋼である１７−４ＰＨのそれを図２（Ｃ）×
１００に示す。これら組織図からも判るように、図２
（Ｃ）に示す１７−４ＰＨの組織はラス状のマルテンサ
イト組織であるのに対し、本発明鋼は焼入れ焼もどしに
よって微細な針状マルテンサイトの組織となっており、
このような組織が低温靭性の改善や溶接性の向上に寄与
しているものと考えられる。
ッカース硬さＨｖ３３１とした試験片の顕微鏡組織図を
図２（Ａ）×１００、（Ｂ）×４００に、同じくＨｖ３
６０の比較鋼である１７−４ＰＨのそれを図２（Ｃ）×
１００に示す。これら組織図からも判るように、図２
（Ｃ）に示す１７−４ＰＨの組織はラス状のマルテンサ
イト組織であるのに対し、本発明鋼は焼入れ焼もどしに
よって微細な針状マルテンサイトの組織となっており、
このような組織が低温靭性の改善や溶接性の向上に寄与
しているものと考えられる。
【００２１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すごとく優れた効果を発揮する。
すごとく優れた効果を発揮する。
【００２２】必要十分な強度、耐食性等を有し、特に
低温靭性が大幅に向上する。
低温靭性が大幅に向上する。
【００２３】炭素や銅及び高価なモリブデン等の金属
元素を省いたため、調合が単純化されて、製造が容易と
なり低コストが達成される。
元素を省いたため、調合が単純化されて、製造が容易と
なり低コストが達成される。
【００２４】鍛造、機械加工等の加工性を犠牲にする
ことなく、溶接性が大きく向上する。
ことなく、溶接性が大きく向上する。
【００２５】また本発明鋼の化学組成系は低温靭性を
向上させるため鋳物にも適用できる。
向上させるため鋳物にも適用できる。
【図１】本発明鋼と比較鋼の低温靭性特性を示すグラフ
図である。
図である。
【図２】（Ａ）本発明鋼の組織を示す顕微鏡写真図であ
る。 （Ｂ）本発明鋼の組織を示す顕微鏡写真図である。 （Ｃ）従来鋼である１７−４ＰＨのの組織を示す顕微鏡
写真図である。
る。 （Ｂ）本発明鋼の組織を示す顕微鏡写真図である。 （Ｃ）従来鋼である１７−４ＰＨのの組織を示す顕微鏡
写真図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．１２％、
Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：１４．５〜１
７．４％、Ｎｉ：４．０〜６．０％、残部はＦｅ及び不
可避的不純物からなり、焼入れ、焼戻しにより微細な針
状マルテンサイトの組織を基地とすることを特徴とする
マルテンサイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27892294A JP3164140B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 機械部品用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27892294A JP3164140B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 機械部品用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08134600A true JPH08134600A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3164140B2 JP3164140B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17603959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27892294A Expired - Lifetime JP3164140B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 機械部品用マルテンサイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164140B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023189563A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 愛知製鋼株式会社 | 高圧水素部品用マルテンサイト系ステンレス鋼、これを用いた高圧水素部品及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP27892294A patent/JP3164140B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023189563A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | 愛知製鋼株式会社 | 高圧水素部品用マルテンサイト系ステンレス鋼、これを用いた高圧水素部品及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3164140B2 (ja) | 2001-05-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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