JPH1161351A - 加工性および耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents
加工性および耐食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼Info
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Abstract
等またはそれ以上であり、かつSUS440Cの硬さ規
格HRC≧58を満たす、高硬度マルテンサイト系ステ
ンレス鋼を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.20〜0.50%、
Si:1.5%以下、Mn:2.0%以下、Cu:0.
5〜2.0%、Cr:10.0〜15.0%およびN:
0.06〜0.20%を含有し、P:0.03%以下、
S:0.0050%以下、Al:0.030%以下、か
つO:0.010%以下であって、残部が実質的にFe
からなる組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼。
Description
ステンレス鋼の改良に関し、加工性および耐食性に優れ
た高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
要求されるものの材料とするステンレス鋼としては、S
US420J2やSUS440Cなどが代表的な材料と
して使用されて来た。 しかし、SUS420J2は耐
食性が高いとはいえない上に、焼入れ後の硬度が不十分
であり、一方、SUS440Cは焼入れ後の硬度は良好
であるが、耐食性が劣る上、製造時に巨大な共晶炭化物
が鋼中に残留しやすく、そのため熱間および冷間の加工
性が劣るという問題があった。
Sで規格化されているマルテンサイト系ステンレス鋼の
中で最も高い硬度をもつ、SUS440Cの硬さ規格H
RC≧58を満たす硬さと、SUS420J2の耐食性
を超える耐食性とを有し、さらに熱間および冷間の加工
性を向上させた、高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼
を提供することにある。
食性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼は、
基本的な合金組成としては、重量%で、C:0.20〜
0.50%、Si:1.5%以下、Mn:2.0%以
下、Cu:0.5〜2.0%、Cr:10.0〜15.
0%およびN:0.06〜0.20%を含有し、P:
0.03%以下、S:0.0050%以下、Al:0.
030%以下、かつO:0.010%以下であって、残
部が実質的にFeからなる合金組成を有する。
ステンレス鋼は、上記の基本的な合金組成に加えて、下
記のグループの成分を、少なくともひとつ含有すること
ができる。
i:0.10〜1.0%の1種または2種、 (2)B:0.001〜0.010%、Mg:0.00
1〜0.010%およびCa:0.001〜0.010
%の1種または2種以上、 (3)V:0.05〜0.50%、W:0.05〜0.
50%、Ti:0.05〜0.50%およびNb:0.
05〜0.50%の1種または2種以上、 (4)REM:0.010〜0.050。
範囲の限定理由を述べれば、つぎのとおりである。
に最も重要な元素の一つである。 0.20%未満で
は、焼入れ焼戻し後の硬さが前記したSUS440Cの
焼入れ焼戻し硬さ下限である、HRC58を超える硬さ
を得ることができず、0.50%を超える添加は、粗大
な炭化物を生成させて、加工性および耐食性を低下させ
る。
低下させる成分であるから、その上限を1.5%とし
た。
Sを固定するはたらきをする。 多量の添加は、焼入れ
時の残留オーステナイトを増加させ、硬度の低下を招
く。 そこで、上限を2.0%とした。
および靱性の向上に寄与する。 とくに本発明において
は、耐食性の向上への寄与が著しい。 0.5%未満で
は効果が低く、2.0%を超える添加は、熱間加工性を
劣化させるとともに、焼入れ時の残留オーステナイトを
増加させ、やはり硬度を低下させる。これらの兼ね合い
で、上記の範囲0.5〜2.0%をえらんだ。
性をもたせるためには10.0%以上の添加が必要であ
るが、15.0%を超えるとM7C3型の粗大な炭化物が
晶出し、加工性を下げる。 この理由で10.0%〜1
5.0%の範囲を定めた。
の生成を抑えつつ硬度を高めることを可能にする結果、
耐食性および加工性が向上する。 0.06%未満の添
加ではその効果が小さく、0.20%を超えて添加する
と、凝固時に窒素ブローが発生して、製造が困難とな
る。 従って含有量の範囲を0.06〜0.20%とし
た。
する理由は、つぎのとおりである。
ましいが、極度に低下させることは製造コストを上昇さ
せる。 許容できる限度として、0.03%を設けた。
やはり含有量は低い方が望ましい。 しかしこれも、極
度に低下させようとすると製造コストの上昇につながる
ので、許容限度0.0050%を設けた。
酸化物が生成する結果を招き、冷間加工性を低くするの
で、その上限を0.030%とした。
劣化させる。 許容限度が0.010%である。
用と組成範囲の限定理由は、つぎのとおりである。
せ、固溶強化により硬さを高める。 その効果は0.1
0%未満では小さい。 1.0%を超えると、炭化物中
にMoが含まれることにより炭化物が粗大化する。 結
局、その範囲を0.10〜1.0%とした。
ローを抑制する効果がある。 0.10%未満ではほと
んど効果がなく、1.0%を超えると焼入れ硬さを低下
させるので、その範囲を0.10〜1.0%とした。
1〜0.010%、Ca:0.001〜0.010% B,MgおよびCaは、いずれも熱間加工性を向上させ
る元素である。 その効果は、0.001%未満では小
さく、0.010%を超えると、かえって熱間加工性を
害するため、その範囲を0.001〜0.010%とし
た。
0.50、Ti:0.05〜0.50、Nb:0.05
〜0.50 V,W,TiおよびNbは、安定化した微細な炭化物を
形成し、それによって結晶粒を微細化して、強度、靱性
等の機械的性質を向上させる。 0.05%未満ではほ
とんど効果がなく、0.50%を超えると、加工性およ
び靱性が低下する。
間加工性を改善する目的で添加してもよい。 0.01
0%未満では効果が乏しく、0.050%を超えると、
逆に熱間加工性を害する。
実施例を示す。 表1Aおよび表1Bに示す化学成分
(重量%、残部Fe)の鋼を高周波誘導炉で溶製し、5
0kg鋼塊に鋳造した。
残りの鋼材を直径20mmの丸棒に鍛伸し、850℃×
4Hr加熱・空冷の焼鈍し処理を施して、焼鈍し後の硬さ
をしらべるための試料と、限界割れ試験の試験片とを採
取した。 それらに対して、1050℃×30min.加熱
・油冷後、150℃×60min.加熱・空冷の条件で焼入
れ・焼戻しを実施し、焼入れ焼戻し後の硬さをしらべる
ための試料と、湿潤試験片とを採取した。
片を、100sec.の間に所望の温度に加熱し、その温度
に60sec.保持した後に、2in/sec.の速度で引っ張る
ことにより行なった。 そのときの絞り値が60%以上
である温度範囲がどうであるかによって、熱間加工性を
評価した。 評価は、つぎの四段階とした: A:300℃以上、 B:250℃〜300℃、 C:200℃〜250℃、および D:200℃以下。
mmの試験片を使用して、端面拘束圧縮試験を行なって、
50%に割れが発生する限界の圧縮率を求めた。
験片を使用して、50℃×95%RH雰囲気中で96Hr
保持した後の、腐食の有無を確認することにより行なっ
た。試験後の評価は、つぎの四段階とした: A:腐食せず、 B:若干の腐食あり、 C:腐食あり、および D:全面腐食。
Bに示す。
420J2並みの熱間加工性、冷間変形能とあわせてH
RC≧58の硬さを有し、かつ耐食性が、SUS420
J2およびSUS440Cより優れている。
め、硬さの要求を満足しない。 比較例2は、Cの添加
量が多すぎるため、熱間および冷間の加工性と、耐食性
において劣る。 比較例3は、Cuを添加しないため耐
食性が劣る。 その他の比較例についても、熱間加工
性、硬さ、耐食性のいずれかに問題があることが、表2
Aおよび2Bのデータからわかる。
れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼が提供され
る。 この材料を使用することにより、各種機械類の部
品(たとえば、軸受け、シャフト等)において、高硬度
と耐食性の要求を、同時に満たすことができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.20〜0.50%、
Si:1.5%以下、Mn:2.0%以下、Cu:0.
5〜2.0%、Cr:10.0〜15.0%およびN:
0.06〜0.20%を含有し、P:0.03%以下、
S:0.0050%以下、Al:0.030%以下、か
つO:0.010%以下であって、残部が実質的にFe
からなる組成を有する、加工性および耐食性に優れた高
硬度マルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項2】 請求項1に記載の合金成分に加え、M
o:0.05〜1.0%およびNi:0.10〜1.0
%の1種または2種を含有する、加工性および耐食性に
優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の合金成分に加
え、B:0.001〜0.010%、Mg:0.001
〜0.010%、およびCa:0.001〜0.010
%の1種または2種以上を含有する、加工性および耐食
性に優れた高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の合
金成分に加え、V:0.05〜0.50%、W:0.0
5〜0.50%、Ti:0.05〜0.50%およびN
b:0.05〜0.50%の1種または2種以上を含有
する加工性および耐食性に優れた高硬度マルテンサイト
系ステンレス鋼。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の合
金成分に加え、REM:0.010〜0.050%を含
有する加工性および耐食性に優れた高硬度マルテンサイ
ト系ステンレス鋼。
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