JPS5852418A - 破壊靭性のすぐれた18%Niマルエ−ジング鋼の製造方法 - Google Patents

破壊靭性のすぐれた18%Niマルエ−ジング鋼の製造方法

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JPS5852418A
JPS5852418A JP14972681A JP14972681A JPS5852418A JP S5852418 A JPS5852418 A JP S5852418A JP 14972681 A JP14972681 A JP 14972681A JP 14972681 A JP14972681 A JP 14972681A JP S5852418 A JPS5852418 A JP S5852418A
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信二 佐藤
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/001Heat treatment of ferrous alloys containing Ni

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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】 本発明は破壊靭性のすぐれた1 8 *Niマルエージ
ング鋼の製造方法に関する。
181GNiマルエージング鋼は通常重量比にてC:α
03−以下、Si:αion以下、Mn :0.10−
以下、P:α01〇−以下、8:0.010−以下Ni
: 17.0〜19.0 *SCo : 7.0〜11
5、Mo: 10〜6. O%、Ti :0.2〜1.
55SAt:Q、3−以下を含み、更に必要に応じてB
、CaおよびZr等を含有する析出硬化鋼であるが、比
較的簡単な熱処理により、高い強度と良好な靭性を併せ
有する丸め、固体燃料ロケットモーターケース、深海潜
水艇およびウラン遠心分離様回転円筒などに用いられて
いる。
通常、木調は、800〜900℃の温度範囲に加熱後常
温に冷却する溶体化処理を行い、ついで500℃前後に
加熱後冷却する時効処理を施したのち使用に供される。
このような熱処理を施した状態の18 %Niマルエー
ジング鋼は175〜245Ktf/−の引張強さと10
0〜400Kgf/I!Iの破壊靭性値K 1 cを有
している。しかしながら、破壊靭ものが、引張強さ20
0 Kzf/−においては250〜300.匂f/:2
、引張強さが230Kff/−になると130〜170
匂f/コまア低下する9このような高強度化に伴う破壊
靭性の低下は上記諸機器に18%Niマルエージング鋼
を適用する場合に、信頼性の観点から、強度に上限を設
けることになり、その結果、高い強度が得られるという
木調の最大の特徴を十分発揮することができない。
上記の如き欠点を解消するため、18 %Niマルエー
ジング鋼の靭性改善のこころみか従来次のように数多く
なされており、 (5) 溶体化処理後冷却してマルテンサイト組織とし
次・ものの冷間加工と七れにつづくオーステナイト域へ
の再加熱。
の) 再結晶温度以下のオーステナイト域における加工
とそれにつづくオーステナイト域への再加熱。
0 オーステナイト化とマルテンサイト化の繰返し。
の3つに大別されている。
これらは、いずれも、オーステナイト結晶粒の微細化を
通じて主として延性の向上を図るもので、引張試験にお
ける伸びおよび絞シはある程度改善される。しかしなが
ら、近年構造物の設計に取り入れるようになつ九破壊靭
性値KlcすなわちアメリカのASTM  E399に
規定される予亀裂入試片について求めた亀裂進展に必要
な応力拡大係数は、オーステナイト結晶粒径にはほとん
ど依存しないことが認められており、オーステナイト結
晶粒の微細化は破壊靭性値の改善に寄与しない。
更に^および(B)については、延性の改善に限ってみ
ても、比較的小型で単純な形状の製品にのみその適用が
限定されるという欠点がある。
本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決し、破壊靭
性のすぐれた1 8 %Niマルエージング鋼の製造方
法を提供するにある。
本発明の要旨とするところは次のとおりである。
すなわち、181Niマルエージング鋼素材を850〜
950℃の温度範囲に加熱して溶体化処理後常温に冷却
して組織をマルテンサイト化する工程と800〜850
℃の温度範囲に再加熱し死後常温まで冷却する処理を1
回あるいは2回以上繰返す工程と、を有して成ることを
特徴とする破壊靭性のすぐれた181Niマルエージン
グ鋼の製造方法である。
本発明者らは、18%Niマルエージング鋼の破壊靭性
の向上を図るべく研究を重ねた結果、オーステナイトの
再結晶温度以上の比較的高温における溶体化処理と、オ
ーステナイトの再結晶温度以下の比較的低温の溶体化処
理を組合せることKより、破壊靭性の大幅な向上が得ら
れることを見出だした。
すなわち、本発明においては、まず熱間圧延した18*
N1−vルz−ジング鋼を850〜950℃の温度範囲
に加熱後溶体化処理した後常温まで冷却しマルテンサイ
ト組織とする。この処理の目的は十分な温度における加
熱により加工歪を除去し均質、等方向な組織を得るとと
もに1析出相の基地への固溶を十分性わせることKある
第1図は2重真空溶解後熱間圧延された厚み12■ノ1
8 *Niマルエージング鋼を溶体化処理後時効処理し
た場合の圧延方向に平行に採取した試片(ト)と直角に
採取した試片■の機械的性質と溶体化処理温度との関係
を示したものである。試片の具体的処理方法は、溶体化
処理温度に1時間保持後空冷し、480℃において5時
間の時効を施したもので、この18チNiマルエージン
グ鋼の化学成−分は第1表の如くである。
第1表 第1図から明らかなように、溶体化処理温度が850℃
未満の場合には、試片採取方向による機械的性質の差が
大きく、特に圧延方向に直角方向の延性が著しく低いの
に対し、850℃以上になると試片採取方向による機械
的性質の差はほとんどなくなる。これは181Niマル
エージング鋼のオーステナイト相の再結晶温度が約8・
50℃であり、850℃以上の温度における溶体化によ
りはじめて、熱延伸長組織が消滅し、均質、等方向なオ
ーステナイト相となり、常温への冷却時に生成するマル
テンサイト相も均質、等方向なものになる之めである。
上記の如く均質、等方的なマルテンサイト組織とそれに
伴う機械的性質の等方性を確保するには本発明の限定の
如く850℃以上における溶体化処理が必要である。な
お上限温度を950℃に限定したのは、本処理の目的で
ある均質、等方的なマルテンサイト組織を得るためには
850℃以上の温度における溶体化で十分であり、必要
以上に高い温度における溶体化処理はコスト高の要因に
なり又オーステナイト結晶粒の粗大化をまねくためであ
る。
本発明は、上記の如き溶体化処理によって得られた均質
、等方的なマルテンサイト組織を有する1811INi
マルエージング鋼板を800〜850℃間の温度に再加
熱したのち常温に冷却してマルテンサイト化する工程を
1回あるいは2回以上繰返す熱処理を施すが、これは本
発明の要件の一つである。この処理の必要性および効果
について本発明者らが実施した実験結果によって説明す
る。すなわち第2図は第1図において説明したと同一の
18(Niマルエージング鋼熱延板を890℃において
1時間溶体化処理した後、常温に冷却してマルテンサイ
ト化後穐々の温度で再加熱し常温に冷却し、次いで48
0℃において5時間時効した場合の圧延方向に平行に採
取した試片(ト)と直角に採取した試片■の機械的性質
と再加熱温度との関係を示した線図である。
第2図から明らかなように本発明において限定し1so
o〜850℃の再加熱によって等方的で、しかも高い破
壊靭性Klcが得られるが、850℃より高い温度にお
ける再加熱によって破壊靭性は劣化する。この理由は明
確ではないが下記の如く推定される。マルテンサイト組
織を有する18チNiマルエージング鋼を再加熱すると
約680℃からオーステナイト相への逆変態を開始し、
約780’Cでこの変態を完了しオーステナイト単相と
なる。
このオーステナイト相への逆変態は主として無拡散機構
によシ進行し、これにょシ生成されるオーステナイト相
は約8500に至って再結晶する。
この再結晶オーステナイト相を常温まで冷却して得られ
るマルテンサイト相は再結晶し々いオーステナイト相か
らのそれに較べてラスサイズが微細である。このことが
本発明に限定する1800〜850℃間の温度範囲にお
ける再加熱によるすぐれた破壊靭性をもたらすものと推
定される。また再加熱の温度の下限を800℃に限定し
たのは、800℃未満の再加熱では上記の再結晶が不十
分で良好な等方性が得られないからである。
第3図は第1図において説明したと同一の18%Niマ
ルエージング鋼熱延鋼板を890℃において溶体化処理
し常温に冷却後 830℃に再加熱し、常温に冷却後4
80℃において5時間時効した試片の組織を示す。
第4図は再加熱温度を860℃とした以外は第3図の試
片と同一の熱処理を加えた試片の組織を示す。
第3図にて示す本発明の800〜850℃の温度範囲の
再加熱によpマルテンサイトを構成するラスサイズは第
4図に示す860℃に再加熱したものに比較して微細化
されていることが明らかである。
第5図は第1図において説明したと同一の18%Niマ
ルエージング鋼熱延板を830℃において1時間溶体化
し、常温に冷却してマルテンサイト化後、徨々の温度で
再加熱し常温に冷却し、480℃5時間の時効をした場
合の圧延方向に平行(L)と直角のに採取した試片の機
械的性質と再加熱温度との関係を示した線図である。第
5図から本発明の限定温度850〜950℃よりも低い
温度で溶体化した場合には、本発明の限定温度800〜
850℃において再加熱しても、等方的なすぐれた破壊
靭性を持つ18%Niマルエージング鋼が得られないこ
とがわかる。
第6図は第1図において説明したと同一の18に平行に
採取した試片について機械的性質を測定した結果を示す
。第6図から800〜850℃の温度範囲への再加熱と
常温への冷却の繰返しにより破壊靭性の改善が得られる
が、その結果は3回でほとんど飽和することがわかる。
実施例 第3表に示す組成の181Niマルエージンク鋼を真空
霞導炉で溶製し、コンセルアーク炉で真空再溶解後、通
常の方法で熱間鍛造、熱間圧延し厚さ11−の板とした
熱処理を加えた後、引張試験および破壊転性試験を行つ
九。
破壊靭性はASTME3991C従い3点曲げ試験によ
シ求めた。な□お比較例の供試材47およびA9は溶体
化温度が本発明の限定範囲外であり、ま九A7および墓
8は本発明の再加熱処理が実施されていない。試験結果
を第5表に示した。
第5表から明らかように本発明法により製造された1 
8 %Niマルエージング鋼はすぐれた破壊靭性を有し
ている。
上記の実施例からも明らかな如く、本発明は18−Ni
マルエージング鋼を850〜950℃の温度範囲に溶体
化処理し常温に冷却し、ついで800〜850℃の温度
範囲に再加熱した後冷却処理をすることによって破壊靭
性のすぐれた18*Niマルエージング鋼を製造するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は18チNiマルエージング鋼熱延板を溶体化処
理後時効処理したときの溶体化処理温度と機械的性質と
の関係を示す縮図、第2図は同熱延板を890℃で溶体
化処理後再加熱し常温に冷却した後、時効処理した場合
の再加熱温度と機械的性質との関係を示す線図、第3図
同熱延板を890℃で溶体化処理後830℃に再加熱し
常温に冷却後時効した場合の組織の顕微鏡3眞、第4図
は同熱延板を890℃で溶体後処理後860℃に再加熱
し、常温に冷却後、時効した場合の組織の顕微鏡写真、
第5図は同熱延板を830℃において溶体化処理後再加
熱し、常温に冷却し死後時効処理した場合の再加熱温度
と機械的性質との関メを示す線図、第6図は同熱延板を
890℃で溶体化地理後830℃への再加熱と常温への
冷却を3回まで繰返したのち時効処理した場合の再加熱
繰返し数と機械的性質との関係を示す線図である。 代理人  中 路 武 雄 第1図 第2図 内刀口奉町温3−  (+hイ呆待序灸空A)、・C−
第3図 第5図 再カロ書へ二昆序 (1h(呆持イ麦空ソン)、・C第
6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  18 %Niマルエージング鋼素材を850
    〜950℃の温度範囲に加熱して溶体化処理後常温に冷
    却して組織をマルテンサイト化する工程と、800〜8
    50℃の温度範囲に再加熱した後常温まで冷却する処理
    を1回あるいは2回以上繰返す工程と、を有して成るこ
    とを特徴とする破壊靭性のすぐれた1 8 %Niマル
    エージング鋼の製造方法。
JP14972681A 1981-09-22 1981-09-22 破壊靭性のすぐれた18%Niマルエ−ジング鋼の製造方法 Expired JPS5953327B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0295130A (ja) * 1988-09-27 1990-04-05 Hitachi Cable Ltd 大地電位物体の送電線異常接近検知装置
US20120241050A1 (en) * 2009-12-25 2012-09-27 Honda Motor Co., Ltd. Nitriding process for maraging steel
CN106687608A (zh) * 2014-09-29 2017-05-17 日立金属株式会社 马氏体系析出强化型不锈钢的制造方法
WO2024070839A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 Jfeスチール株式会社 マルエージング鋼、部材およびそれらの製造方法

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