JPS58123822A - 直接焼入方法 - Google Patents

直接焼入方法

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JPS58123822A
JPS58123822A JP486882A JP486882A JPS58123822A JP S58123822 A JPS58123822 A JP S58123822A JP 486882 A JP486882 A JP 486882A JP 486882 A JP486882 A JP 486882A JP S58123822 A JPS58123822 A JP S58123822A
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JP
Japan
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cooling
stainless steel
temperature
precipitation
martensitic stainless
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JP486882A
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Hiroshi Mizuno
博司 水野
Harutaka Nishio
西尾 晴孝
Kenichi Tsunakawa
綱川 顕一
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マルテンサイト系ステンレス鋼の直接焼入
方法に関する。
マルテンサイト系ステンレス鋼はCrを多量に含有する
ため極めて焼入性が良く、オーステナイト化1度からの
空冷(放冷)で焼入れ可能な寸法範囲が広い。しかし、
実際の焼入れ処理は、空冷よりも冷却速度の大きい油冷
または水冷により行われることが多い。この理由は、焼
入れの際の冷却速度が不十分であるときに、冷却途中で
オーステナイト粒界に炭化物が析出する場合があること
による。
この粒界炭化物は、その後の焼もどし処理では全く分解
消失せず、粒界強度を低下させ粒界破壊を起こしやすく
して動性を劣化させるとともに、粒界近傍のCr量の低
下により粒界の耐食性を低下させて粒界腐食を生じやす
くするため、構造材料や工具材料として用いられるマル
テンサイト系ステンレス鋼の特性上有害である。
一方、材料の靭性を評価するための最も一般的な試験方
法としてシャルピー衝撃試験があり、この試験温度を変
えた場合に脆性破面率が50−となる温[を延性−脆性
遷移温度として、これが低い程使用温度における靭性O
安定性が優れていると判断する評価の仕方がある。
このような評価によった場合、従来の方法で焼入れ焼も
どしを行ったマルテンサイト系ステンレス鋼の延性−脆
性遷移温度は一般的に0℃前後から室温(20℃)付近
にあるため、外気温度あるいは使用温度等の変動によっ
て鋼の靭性が著しく変動しやすい。この友め、部材の設
計にあ九つでは多大な安全率を必要とし、使用条件の制
約を厳しくしたときでも耐用寿命にばらつ′f!iを生
ずることは避は難いという問題を有していた。
この発明は、適正な条件で熱間加工した後の組織は通常
の燐入れ処理で得られる組織に比較して非常に微細化し
ており、鋼の靭性を向上させるための潜在的な可能性を
持っていることに着目してなされたもので、熱間加工に
よる焼入れ後に微細で粒界析出のないマルテンサイト基
地組織を有し延性−脆性遷移温度の低い安定した靭性を
具備するステンレス鋼を得ることによって上述したマル
テンサイト系ステンレス鋼特有の欠点を解消すること金
目的としている。   1 この発明は、熱間加工が誘起する再結晶を利用して組織
を微細化し、その後の冷却速度を調整して炭化物の粒界
析出を防止することにより延性−脆性遷移温度の低いマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を得るようにしたもので、
マルテンサイト系ステンレス鋼を熱間加工し、再結晶開
始温度以上の温度で加工を終了して再結晶を終えるまで
保熱く加熱を含む)シ、徐冷しまたは保熱と徐冷を組合
せ、炭化物の析出温度域を当該炭化物の析出が回避され
る速度で冷却し、常温まで冷却してマルテンサイト変態
させることによって微細で粒界析出のないマルテンサイ
ト基地組織を有し延性−脆性遷移温度の低いステンレス
鋼を得るようにしたことを特徴としている。
この発明にいうマルテンサイト系ステンレス鋼は、高温
において安定なr相を有し、常温組織がマルテンサイト
となるものであり、例えばCr含有量が10重量−以上
、C含有量が0.1〜1.2重量−程度のものである。
!。
このようなマルテンサイト系ステンレス鋼を熱間加工す
る際の加熱温度は、望ましくは1100〜1250℃程
度の範囲とする。この場合、加熱温度が低すぎると、炭
化物の十分な固溶ができず、後に述べる加工終了温度の
確保が厳かしくなり、熱間加工性も低下する。反対に、
加熱温度が高すぎると、J−フェライトが急増して熱間
加工性を低下すると共′に鋼の性能を低下し、結晶粒の
粗大化が著しくなって熱間加工による組織の微細化が阻
害される。
所定の熱間加工温度に加熱したマルテンサイト系ステン
レス鋼に対し圧延や鍛造等の熱間加工を行うに際しては
、その加工率(圧下率、鍛造率)を望ましくは5〇−以
上とする。これは、加工率が小さすぎると加工による組
織の微細化が十分でなぐ、その後の再結晶が不十分なも
のとなるためである。
このような加工は再結晶開始温度以上の温度で終了する
ようにし、再結晶を終えるまで保熱または徐冷する。こ
の場合の加工終了温度は、望ましくは950〜1050
’C程度の範囲とするのが良い。これは、加工終了温度
が低すぎると熱間加工後の再結晶が不十分となる几めで
あり、高すぎると再結晶後に微細化し難いためである。
その後再結晶を終えるまで保熱し、徐冷しまたは保熱と
徐冷を組合せるに際しては、例えば900℃まで保熱(
加熱を含む)と徐冷の組合せまたは徐冷、のみで冷却す
る。この場合の徐冷は、熱間加工終了後に再結晶を十分
生じさせて微岬な整粒組織とする九めに行うが、徐冷温
度が低すぎると粒界析出温度域Kかかつてオーステナイ
ト粒界に炭化物が竹田するおそれがあるQで好ましくは
850℃以上の温度で適宜選定する。また、保熱1+は
徐冷は、焼入れ材の寸法が十分である場合には放冷であ
っても良い。
次に、炭化物の析出温度域鉱当該炭化物の析出が回避さ
れるように冷却速度を調整する。すなわち、炭化物がオ
ーステナイト粒界に析出するノーズ(冷却中に最も短時
間で粒界析出が開始する温度)は約750℃であり、と
のノーズに達するような冷却速度より遅い冷却で拡粒界
析出が顕著になる。したがって、例えば750℃+15
0℃;90G℃から750℃−150℃−600℃まで
の間はノーズに達しないような冷却速度で急冷。
衝風冷もしくは放冷するのが喪い。
次に、上記炭化物の析出温度域以下、例えば600τ以
下の温度範囲では、ペイナイ本変態領穢に達しなければ
完全なマルテンサイト組織が得られるので、実際上は放
冷で十分であるが、上記炭化物の析出温度域における冷
却速度で引続き急冷または衝風冷しても支障はない。
図面は、この発明の直接焼入方法における好ましい冷却
曲線の一例を示すもので、Kは粒界炭化物の析出開始曲
線、Nはノーズすなわち曲線にの媛短時間位置、Pはパ
ーライト変態領域、Bはベイナイト変態領域、Mはマル
テンサイト変態領域、M、はマルテンサイト変態開始線
であり、また線よけ粒界析出せずして焼入れできるため
の等速冷却範囲、線■は焼入れ可能であるが粒界析出す
る等速冷却範囲、線■はこの発明を実施した一例による
冷却曲線を示す。線■に示す)冷□)膨曲線は、熱間加
工終了温度が1000℃であり、その後−900℃まで
を徐冷して完全再結晶させ、900〜600℃の温変域
を急冷してオーステナイト粒界での炭化物析出を防止し
、線1mでは600℃以下室温までをそのまま急冷して
iルチンサイト変態させ、線Ilbでは600℃以下室
温までを放冷して1ル6テンサイト変態させた場合を示
している。このようにすることによって、微細で粒界析
出のないマルテンサイト基地組織管有し延性−脆性遷移
温度の低いステンレス111t得ることができる。
実施例 1 第1表に示す化学成分の鋼tsob真空誘゛導炉で溶製
したの゛ちビシット管作製し、このビレットを第2表に
示す加熱温度に加熱してこの温度から熱間圧延を開始し
、圧延寸法30■φ、圧下率659Gの条件で圧延を行
って同じく第2表に示す熱間圧延終了温度で圧延を終了
したのち、同じく第2表に示す冷却方法で冷却し九。次
いで焼もどしを行った後オーステナイト結晶粒度Aおよ
び延□); 性−脆性遷移温度會測姶した。その結果を同じく第2表
に示す。
また、比較法1として炭化物の析出温度域を含む900
〜600℃の間を徐冷し友場合、比較法2.3として熱
間圧延終了後急冷し喪場合に゛つぃても調べた。この結
果を同じく第2表に示す。
さらに、従来法1〜4として熱間圧延終了後いつ次ん冷
却し、その後再加熱して焼入れ焼もどしを行つ光場合に
ついても調べた。この結果を同じく第2表に示す。
1、′− −1( 112表に示すように、本発明法1〜23による場合に
はオーステナイト結晶粒度ム8.5〜9.1と非常に微
細なものとなっており、従来法1〜4の結晶粒計重5.
2〜6.3に比較して着しく良好であり、延性−脆性遷
移温度が約30℃以上低下し同時にばらつきも小さくな
っていることが明らかである。一方、比砿法1では炭化
物析出温度域を徐冷している友めに軽微な粒界析出が起
っており、細粒化効果が発揮されていないため延性−脆
性遷移温度がかなり高くなっている。また、比較法2゜
3では熱間圧延終了後急冷しているために加工後の再結
晶が不完全で69、細粒化効果はあるが小さく、延性−
脆性遷移温度は本発明法楊は低下していない。
なお、本実施例で用いたマルテンサイト系ステンレス鋼
のC含有量および圧延方法では、炭化物の析出温度域上
急冷とせず、放冷とした場合でも炭化物の粒界析出はな
く、良好な結果を得ることができる。また、900℃ま
でを保熱と徐冷の組合せで冷却した場合にも同様に曳好
な結果金得た。
実施例 2 第3表に示す化学成分の鋼!−504真空誘導炉で溶製
したのちビレットを作製し、このビレットを第4表に示
す加熱温度に加熱してこの温度から熱間圧延管開始し、
圧延寸法30■φ、圧下率70−の条件で圧延を−行っ
て同じく第4表に示す熱間圧延終了温度で圧延管終了し
たのち、同じく第4表に示す冷却方法で冷却した。次い
で焼もどしを行った後オーステナイト結晶粒度ムおよび
延性−脆性遷移温度を測定した。その結果を同じく第4
表に示す。
また、比較法31として炭化物の析出温度域を含む90
0〜600℃の間を徐冷し友場合、比較法32として熱
間圧延終了後急冷し念場合についても調べ喪。この結果
を同じく第4表に示す。
さらに、従来法31〜34として熱間圧延終了後いった
ん冷却し、その後再加熱して焼入れ焼もどしを行つ友場
合についても調べた。この結果を同じく第4表に示す。
第  3  表 (重量ts) 第4表に示すように、本発明法31〜47による場合に
はオーステナイト結晶粒度!8.6〜9.1と非常に微
細なものとなっており、従来法31〜340緒晶籾度A
6.2〜6.5に比較して著しく良好であシ、延性−脆
性遷移温度もがなり低くなっている。一方、比較法31
では炭化物析出温度域を徐冷しているために軽微な粒界
析出が起っており、比較法32では熱間圧延終了後急冷
しているために加工後の再結晶が不完全であり、いずれ
も本発明法によるものほど延性−脆性温度は低くない。
なお、本実施例で用いたマルテンサイト系ステンレス鋼
のC含有量および圧延方法では、炭化物の析出温度域を
衝風今以上の冷却速度とすることKよって安定して低い
延性−脆性遷移温度を得ることができた。また、900
℃までを保熱と徐冷の組合せで冷却した場合にも同様に
良好な結果を得ることができた。
上記各実施例においては、冷却方法の温度区分として、
再結晶を終えるまでの徐冷区間e900冷却温冷却管9
00〜600℃とし、その後常温まで冷却する温度域を
600℃以下とした場合を例にとって示したが、この温
度区分は使用するマルテンサイト系ステンレス鋼の化学
成分等によって適宜変更することができ、また変更する
ことが望ましい場合があることはいうまでもない。
以上説明してきたように1この発明によれば、熱間加工
が誘起する再結晶を利用して組織を微細化し、その後の
冷却速度を調整して炭化物の粒界析出を防止するようK
したから、直接焼入後の状態において、微細で粒界析出
のないマルテンナイト基地組織管有し延性−脆性遷移温
度の低い安定した靭性を具備するステンレス鋼を得るこ
とができ、従来のマルテンサイト系ステンレス鋼特有の
靭性の不安定さという欠点を解消することができるとい
う非常に優れた効果を有する。
4、。oo□、、A1::′・ 図面はこの発明の直接焼入方法における好ましい冷却曲
線の一例を示す説明図である。
′ 時間(灯畝) 手続補正書(自発) 昭和57年2月26日 1.1許庁長官 島田春樹 殿 1 事件の表示 昭和67年特 許願7A4868号 2、発明の名称 直接焼入方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表者  武  1) 喜  三 4、代理人 −) 補正により増加する発明の数 7 補正の対象 明m書の発明の詳細な説明の横 8 補正の内容別紙の通り 1、 明細書第2頁第9行および第14行の「靭性」を
「靭性」に補正する。
2、同第4頁第17行を次の通シ補正する。
「量*S度のもの、あるいはさらに必要に応じて他の合
金元素(Ni 、 Mo 、 Cu等の耐食性向上元素
、w、v、st等の強度向上元素、s e s” t 
pbeCl等の快削性向上元素およびその他の元素など
)を添加したものである。」

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  マルテンサイト系ステンレス鋼を熱間加工し
    、再結晶開始温度以上の温度で加工を終了し上寿結晶を
    終えるまで保熱し、徐冷しまたは保熱と徐冷を組合せ、
    炭化物の析出温度域を尚該炭化物の析出が回遊される速
    度で冷却し、次いでマルテンサイト変暢させることによ
    って微細で粒界析出のないマルテンサイト基地組織を有
    し延性−脆性遷移温度の低いステンレス鋼を得ることを
    特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼の直接焼入方
    法。
JP486882A 1982-01-18 1982-01-18 直接焼入方法 Granted JPS58123822A (ja)

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JP486882A JPS58123822A (ja) 1982-01-18 1982-01-18 直接焼入方法

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JPS58123822A true JPS58123822A (ja) 1983-07-23
JPS6364496B2 JPS6364496B2 (ja) 1988-12-12

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JPS6364496B2 (ja) 1988-12-12

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