JPS59140327A - 耐食性ステンレス鋼材の製造法 - Google Patents
耐食性ステンレス鋼材の製造法Info
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- JPS59140327A JPS59140327A JP1500483A JP1500483A JPS59140327A JP S59140327 A JPS59140327 A JP S59140327A JP 1500483 A JP1500483 A JP 1500483A JP 1500483 A JP1500483 A JP 1500483A JP S59140327 A JPS59140327 A JP S59140327A
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- Japan
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- stainless steel
- steel material
- corrosion
- resistant stainless
- corrosion resistance
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
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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。
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、海水及び硫化水素の双方に対して優れた耐食
性を示すと共に機械的特性の良好なステンレス鋼材、特
に鋳造特性の良いステンレス鋼材を製造する方法に関す
るものである。
性を示すと共に機械的特性の良好なステンレス鋼材、特
に鋳造特性の良いステンレス鋼材を製造する方法に関す
るものである。
比較的良質の油田やガス田では、腐食性の不純ガスが少
なく、例えばCO,ガスを問題にすれば足シるだけの油
田等では、採掘用装置類の素材としてマルテンサイト系
ステンレス鋼が使用され特に問題となることはなかった
。しかし近年開発される油田等は海底であるととが多く
、更に激しい腐食性ガス(例えばH,S等)に見鋒われ
る為、上記マルテンサイト系ステンレス鋼では硫化物応
力腐食割れを起こし易く、更に高級なステンレス鋼を使
用しなければならないとされている。そこでオーステナ
イト系ステンレス鋼を使用することが考えられたが、同
ステンレス鋼は硫化水素腐食に耐え得るものの塩化物の
存在環境、即ち海底での耐食性に問題のあることが分か
つている。この様な環境に耐えることのできる素材とし
ては、従来T1基合金やN1基合金が知られているが、
これらは非常に高価であシ、よシ経済的な素材が提供さ
れなければならない。又上記用途に使用されるものは、
過大な水圧に耐えて半永久的に使えるものでなければな
らないから、安全係数を十分にとることのできる様な高
強度と、急激な破椴に至らない様な高靭性を有している
ことが必要であシ、開発の矛先はいきおいステンレス鋼
に向けられることとなった。
なく、例えばCO,ガスを問題にすれば足シるだけの油
田等では、採掘用装置類の素材としてマルテンサイト系
ステンレス鋼が使用され特に問題となることはなかった
。しかし近年開発される油田等は海底であるととが多く
、更に激しい腐食性ガス(例えばH,S等)に見鋒われ
る為、上記マルテンサイト系ステンレス鋼では硫化物応
力腐食割れを起こし易く、更に高級なステンレス鋼を使
用しなければならないとされている。そこでオーステナ
イト系ステンレス鋼を使用することが考えられたが、同
ステンレス鋼は硫化水素腐食に耐え得るものの塩化物の
存在環境、即ち海底での耐食性に問題のあることが分か
つている。この様な環境に耐えることのできる素材とし
ては、従来T1基合金やN1基合金が知られているが、
これらは非常に高価であシ、よシ経済的な素材が提供さ
れなければならない。又上記用途に使用されるものは、
過大な水圧に耐えて半永久的に使えるものでなければな
らないから、安全係数を十分にとることのできる様な高
強度と、急激な破椴に至らない様な高靭性を有している
ことが必要であシ、開発の矛先はいきおいステンレス鋼
に向けられることとなった。
上記の様な耐食性、耐割れ性、機械的性質、更には経済
性等を満足し得るステンレス鋼としては析出硬化型ステ
ンレス鋼が有望であるとの観点から、特にセミオーステ
ナイト系析出硬化型ステンレス鋼に注目し、合金組成及
び熱処理条件について種々検討を行なっている。
性等を満足し得るステンレス鋼としては析出硬化型ステ
ンレス鋼が有望であるとの観点から、特にセミオーステ
ナイト系析出硬化型ステンレス鋼に注目し、合金組成及
び熱処理条件について種々検討を行なっている。
セミオーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼の一種と
してAM355(AISI634)が知られている。本
鋼種は元来析出硬化性元素を含まず、硬化はマルテンサ
イト変態に起因し、その後の時効硬化は焼戻し処理によ
るものであると説明されている。その為色々な推奨熱処
理法、例えばサブゼロ冷却後焼戻し、2重時効、2重変
態処理、冷間圧延後低温焼戻し等が行なわれ、非常にす
ぐれた機械的性質(引張強さ:120〜250 kgf
/、、t’)を得ている。しかし耐硫化物応力腐食割れ
性において問題が残部、熱処理工程の複雑さと相まって
、改善を求める声があった。又上記鋼種は一般に0.0
5〜0.15%のNを含有する為、鋳造用材料として利
用したときに鋳造欠陥を多発するという危険があシ、用
途の限定があった。
してAM355(AISI634)が知られている。本
鋼種は元来析出硬化性元素を含まず、硬化はマルテンサ
イト変態に起因し、その後の時効硬化は焼戻し処理によ
るものであると説明されている。その為色々な推奨熱処
理法、例えばサブゼロ冷却後焼戻し、2重時効、2重変
態処理、冷間圧延後低温焼戻し等が行なわれ、非常にす
ぐれた機械的性質(引張強さ:120〜250 kgf
/、、t’)を得ている。しかし耐硫化物応力腐食割れ
性において問題が残部、熱処理工程の複雑さと相まって
、改善を求める声があった。又上記鋼種は一般に0.0
5〜0.15%のNを含有する為、鋳造用材料として利
用したときに鋳造欠陥を多発するという危険があシ、用
途の限定があった。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、鋳造用を含む広範囲の用途に使用されると共に、経済
的な熱処理によって前記要求を満足することのできるス
テンレス鋼材を製造し得る様々方法の提供を目的とする
ものである。
、鋳造用を含む広範囲の用途に使用されると共に、経済
的な熱処理によって前記要求を満足することのできるス
テンレス鋼材を製造し得る様々方法の提供を目的とする
ものである。
上記目的を達成するに至った本発明とは、C+0.05
〜0.1596(重量%、以下同じ)Siio、1〜0
.5% Mn + 0.5〜1.5% Cr+12−17% Ni:5〜896 M0+2.0〜3.5% V:0.05〜0.15チ N:0.05チ未満 pe及び不可避不純物:残部 よシなるステンレス鋼、若しくはこれに0.1〜2.0
%のCuを含ませたステンレス鋼、或いはNb及びT、
Iの1種以上を合計で0,01〜1.09g含ませたス
テンレス鋼、更には0.1〜2.0チのCuと共に、N
b及びTiの1種以上を合計で0.01〜1.0チ含ま
せたステンレス鋼を素材とし、1000〜1100℃で
固溶化処理した後急冷することを要旨とするものである
。即ち固溶化後単に急冷するだけでよいという、従来の
当分野における熱処理常識を大巾に破ったものと評価で
きる。
〜0.1596(重量%、以下同じ)Siio、1〜0
.5% Mn + 0.5〜1.5% Cr+12−17% Ni:5〜896 M0+2.0〜3.5% V:0.05〜0.15チ N:0.05チ未満 pe及び不可避不純物:残部 よシなるステンレス鋼、若しくはこれに0.1〜2.0
%のCuを含ませたステンレス鋼、或いはNb及びT、
Iの1種以上を合計で0,01〜1.09g含ませたス
テンレス鋼、更には0.1〜2.0チのCuと共に、N
b及びTiの1種以上を合計で0.01〜1.0チ含ま
せたステンレス鋼を素材とし、1000〜1100℃で
固溶化処理した後急冷することを要旨とするものである
。即ち固溶化後単に急冷するだけでよいという、従来の
当分野における熱処理常識を大巾に破ったものと評価で
きる。
以下鋼材の化学成分及び熱処理条件の設定根拠を説明す
る。
る。
(1)化学成分について
10.05〜0.15チ
オーステナイト組織を安定化して高強度を得る為に0.
05%以上のCを配合しなければならないが、0.15
%を越えると有効Cr量が減少して耐食性が低下し、又
溶接性も低下する。
05%以上のCを配合しなければならないが、0.15
%を越えると有効Cr量が減少して耐食性が低下し、又
溶接性も低下する。
適正な脱酸及び純化の為に0.1%以上の配合が必要で
あるが、0.5チを越えると却って鋼の清浄度を害し、
脆化し易くなる。
あるが、0.5チを越えると却って鋼の清浄度を害し、
脆化し易くなる。
脱酸剤として機能すると共に、オーステナイト組織の安
定化及び高強度化に必須であシ、上記作用を発揮する為
に0.5%以上の添加が必要である。
定化及び高強度化に必須であシ、上記作用を発揮する為
に0.5%以上の添加が必要である。
しかし1..5 %を越えると熱間加工性に悪影響を与
える。
える。
Cr:12〜17%
ステンレス鋼としての耐食性を満足させる為の必須元素
であシ、特に海水やCO2ガスに対する腐食防止の為に
は、少ガくとも12襲必要である。
であシ、特に海水やCO2ガスに対する腐食防止の為に
は、少ガくとも12襲必要である。
しかしCrは元来フェライト形成元素であ、す、過剰に
添加すると加熱時にδフェライトが形成されて脆化し易
くなシ、また耐硫化物応力割れ性の向上に障害となるの
で、17q6を上限と定めだ。
添加すると加熱時にδフェライトが形成されて脆化し易
くなシ、また耐硫化物応力割れ性の向上に障害となるの
で、17q6を上限と定めだ。
(rと共に耐食性の向上に有効であシ、又強力なオース
テナイト形成元素である。又靭性及び溶接性の向上に寄
与し、これらの作用を発揮させる為に5%以上の配合が
必須であると定めたが、高価な元素であるから不必要な
過剰配合は低コスト化の主旨にそぐわず、8%を上限と
した。
テナイト形成元素である。又靭性及び溶接性の向上に寄
与し、これらの作用を発揮させる為に5%以上の配合が
必須であると定めたが、高価な元素であるから不必要な
過剰配合は低コスト化の主旨にそぐわず、8%を上限と
した。
MO:2.O〜3.5%
海水等の腐食性環境下で十分な耐食性を発揮させる上で
は不可欠の元素であり、2.0多以上含有しなければな
らない。しかしCrと同様フェライト形成元素であシ、
3.5q6を越えるとδフェライトを形成して脆化し易
く々るという欠点がある。
は不可欠の元素であり、2.0多以上含有しなければな
らない。しかしCrと同様フェライト形成元素であシ、
3.5q6を越えるとδフェライトを形成して脆化し易
く々るという欠点がある。
Vio、05〜0.15チ
通常の析出硬化型ステンレス鋼には含まれていない元素
であるが、強度および靭性を向上させる為0.OF1以
上配合することとした。しかイ、15チを越えるとδフ
ェライトの生成によって耐食性に悪影響を与える。
であるが、強度および靭性を向上させる為0.OF1以
上配合することとした。しかイ、15チを越えるとδフ
ェライトの生成によって耐食性に悪影響を与える。
N:0.05価未満
オーステナイトを形成するための重要な元素であシ、海
水に対する耐食性を改善し、又耐力を向上する。しかし
0.05%以上含有させると鋼塊製造時或は鋳造時に鋳
巣が形成され易く鋳造欠陥となシ好ましくない。
水に対する耐食性を改善し、又耐力を向上する。しかし
0.05%以上含有させると鋼塊製造時或は鋳造時に鋳
巣が形成され易く鋳造欠陥となシ好ましくない。
本発明のステンレス鋼は、上記合金元素の他、Fθ及び
不可避不純物をもって構成され、後述の簡単な熱処理釦
よって耐食性及び強度において満足すべき鋼材を与え、
特に鋳造欠陥もほとんどない良品質の鋼塊乃至鋳造品を
提供できるが、更に下記の合金元素を加えることによっ
て物性の一層の向上に資することも可能である。尚合金
元素の添加組合せとしては、 Pf)Cu単独 (ロ)Nb単独 (ハ)T1単独 に)NbとT1の併用 (ホ)(、uとNl)の併用 (へ)CuとT1の併用 ())Cu、Nb及びT1の併用 の7通りを考えることができる。但し本発明においては
、Nt)とT1は同効物質と考えられる。
不可避不純物をもって構成され、後述の簡単な熱処理釦
よって耐食性及び強度において満足すべき鋼材を与え、
特に鋳造欠陥もほとんどない良品質の鋼塊乃至鋳造品を
提供できるが、更に下記の合金元素を加えることによっ
て物性の一層の向上に資することも可能である。尚合金
元素の添加組合せとしては、 Pf)Cu単独 (ロ)Nb単独 (ハ)T1単独 に)NbとT1の併用 (ホ)(、uとNl)の併用 (へ)CuとT1の併用 ())Cu、Nb及びT1の併用 の7通りを考えることができる。但し本発明においては
、Nt)とT1は同効物質と考えられる。
Cu l 0.1〜2.0%
オーステナイトを安定化させると共に耐力を高める効果
も有するが、これらの効果を発揮さ−せる為には少なく
とも0.1%の配合が必要である。しかし2チを越える
と溶接性に悪影響が出はじめる。
も有するが、これらの効果を発揮さ−せる為には少なく
とも0.1%の配合が必要である。しかし2チを越える
と溶接性に悪影響が出はじめる。
Nb 、 Tiの1種又は2種二合計テ0.01〜1.
0 %両元素ともCの固定作用があシ、徐冷脆化や粒界
脆化の原因となるCr炭化物の析出を抑制する。
0 %両元素ともCの固定作用があシ、徐冷脆化や粒界
脆化の原因となるCr炭化物の析出を抑制する。
この様な効果を発揮する為には、1種又は2種の総記合
量として少なくとも0.01%以上であることが好まし
い。しかし1. O、%を越えると偏析し易くなi)靭
性に悪影響を与える。
量として少なくとも0.01%以上であることが好まし
い。しかし1. O、%を越えると偏析し易くなi)靭
性に悪影響を与える。
(2)熱処理条件について
固溶化温度+10oo〜11oo℃
目的の性能を達成するには、原料鋼材中に未溶解炭化物
が残るのを回避する必要があシ、該炭化物を完全に溶解
するには1000 ℃以上の温度で溶解することが必須
である。一方1100 ’Cを越えると結晶粒の粗大化
を招き且っδフェライトの析出を見るので、耐食性向上
の目的が達せられない。
が残るのを回避する必要があシ、該炭化物を完全に溶解
するには1000 ℃以上の温度で溶解することが必須
である。一方1100 ’Cを越えると結晶粒の粗大化
を招き且っδフェライトの析出を見るので、耐食性向上
の目的が達せられない。
急冷
固溶化処理後の急冷は、粒界への炭化物析出を抑制し、
優れた耐食性を得る為の基本条件である。
優れた耐食性を得る為の基本条件である。
本発明は上記の如く構成されているので、耐食性及び機
械的強度の良好なステンレス鋼材、特に鋳鍛造性の良好
なステンレス鋼材を、簡単な熱処理法によって経済的に
製造することが可能となった。
械的強度の良好なステンレス鋼材、特に鋳鍛造性の良好
なステンレス鋼材を、簡単な熱処理法によって経済的に
製造することが可能となった。
次に本発明の詳細な説明する。
第1表に示す成分組成からなる鋼材を溶製した後、同表
に併記する温度まで加熱して固溶化処理を行ない、次い
で同じく併記する条件で急冷を行なうことに上り鋼塊を
得た。各鋼塊から試験片を採取して引張特性を見ると共
に、下記の条件に従って耐食性を判定した。結果は夫々
第2表に一括して示す。
に併記する温度まで加熱して固溶化処理を行ない、次い
で同じく併記する条件で急冷を行なうことに上り鋼塊を
得た。各鋼塊から試験片を採取して引張特性を見ると共
に、下記の条件に従って耐食性を判定した。結果は夫々
第2表に一括して示す。
(1)耐硫化物割れ性
4点曲げ試験治具を用い、耐力の90優に相当する応力
を試験片に負荷させた後、NACE溶液(5%NaCl
+o、5%cH,C0OH+!気圧のH,Sガス)中に
700時間浸漬した。このときの割れの有無によシ判定
した。
を試験片に負荷させた後、NACE溶液(5%NaCl
+o、5%cH,C0OH+!気圧のH,Sガス)中に
700時間浸漬した。このときの割れの有無によシ判定
した。
(2)耐塩化物割れ性
U字曲げ試験片を、空気飽和人工海水と共にオートクレ
ーブ中に封入し、100℃に昇温して700時間保持し
た。このときの割れの有無によシ判定した。
ーブ中に封入し、100℃に昇温して700時間保持し
た。このときの割れの有無によシ判定した。
(3)耐隙間腐食性
塩酸によりpH3,5に調整された50°Cの人工海水
中に、ボルトナツトで締付けられた2枚の試験片を2週
間浸漬した。このときの隙間腐食の有無及び重量減によ
り判定した。
中に、ボルトナツトで締付けられた2枚の試験片を2週
間浸漬した。このときの隙間腐食の有無及び重量減によ
り判定した。
(4)耐孔食性
塩酸によシpH3,5に調整された50°Cの人工海水
中に、平板状の試験片を2週間浸漬した。このときの孔
食の有無及び重量減によシ判定し7た。
中に、平板状の試験片を2週間浸漬した。このときの孔
食の有無及び重量減によシ判定し7た。
A9dNi 、MO及びVの含有量が少なく、特にVを
全く含有しないので、靭性が低い。又耐食性も悪い。
全く含有しないので、靭性が低い。又耐食性も悪い。
AIOはA9に対してN1を多く含んでいるが、靭性が
若干向上するものの本質的には低靭性であり、又耐食性
も悪い。
若干向上するものの本質的には低靭性であり、又耐食性
も悪い。
煮11はN1とCrが不必要に多く、又Mnが少ない上
に、■を含有していない。従って強度及び靭性が低く、
耐食性にも問題がある。
に、■を含有していない。従って強度及び靭性が低く、
耐食性にも問題がある。
A12〜15は、成分組成的に本発明を満足するが、固
溶化温度又は冷却速度において本発明を満足しないもの
で、耐食性に問題が残る。
溶化温度又は冷却速度において本発明を満足しないもの
で、耐食性に問題が残る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)C+ 0.05〜0.15重量%(以下チと表示
)Si:0.1〜0.5% Mn+Q、5〜1.5% Cr:12〜17% N1:5〜8係 MO:2.0〜3.5チ V :o、o5〜0.15% N:0.05%未満 Fe及び不可避不純物:残部 よシなるステンレス鋼材を、1000〜1100℃で固
溶化処理した後急冷することを特徴とする耐食性ステン
レス鋼材の製造法。 (21C+0□05〜0.15% 5i10.1〜0.5チ Mn Io、5〜)、5% Cr+12〜17% Ni:5〜8チ MO+2.0〜3.5% 720205〜0.15% Cu : 0.1〜2.0 % N:0.05チ未満 Fe及び不可避不純物:残部 よりなるステンレス鋼材を、1000〜1100℃で固
溶化処理した後急冷することを特徴とする耐食性ステン
レス鋼材の製造法。 (3)C: 0.05〜0.15% s1:o、i〜0.5係 Mn : 0.5〜1.5 % Cr:12〜17% N1:5〜8911I MO:2.0〜3.5チ V :0.05〜0.15% Nb、Tiの1種又は2%:合計で0.01〜1.0q
6 N+0.05慢未満 Fe及び不可避不純物i残部 よシなるステンレス鋼材を、1000〜.1100℃で
固溶化処理した後急冷するととを特徴とする耐食性ステ
ンレス鋼材の製造法。 (4)C,10,05〜0.15係 Si+0.1〜0.5チ yen s 0.5〜1.596 Cr:12〜17q6 N1+5〜8チ MO:2.0〜3.5% V:0.05〜0.15% Nb、 Tiの1種又は2種:合計で0.01〜1.0
係 cu:o、i 〜2.0% N:0.0重褒未満 pe及び不可避不純物:残部 よりなるステンレス鋼材を、1000〜1100℃で固
溶化処理した後急冷することを特徴とする耐食性ステン
レス鋼材の製造法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1500483A JPS59140327A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 耐食性ステンレス鋼材の製造法 |
PCT/JP1984/000023 WO1984002929A1 (en) | 1983-01-31 | 1984-01-28 | Corrosion-resistant stainless steel material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1500483A JPS59140327A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 耐食性ステンレス鋼材の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59140327A true JPS59140327A (ja) | 1984-08-11 |
JPS6354766B2 JPS6354766B2 (ja) | 1988-10-31 |
Family
ID=11876746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1500483A Granted JPS59140327A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 耐食性ステンレス鋼材の製造法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59140327A (ja) |
WO (1) | WO1984002929A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS54112719A (en) * | 1978-02-24 | 1979-09-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Nonmagnetic steel with good electron beam weldability |
JPS55161052A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-15 | Hitachi Ltd | Stainless cast steel for water turbine runner |
Family Cites Families (2)
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JPS5523896B2 (ja) * | 1972-01-19 | 1980-06-25 | ||
JPS55158256A (en) * | 1979-05-29 | 1980-12-09 | Daido Steel Co Ltd | Ferritic-austenitic two-phase stainless steel |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP1500483A patent/JPS59140327A/ja active Granted
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- 1984-01-28 WO PCT/JP1984/000023 patent/WO1984002929A1/ja unknown
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6411065A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of marine propeller having corrosion resistance and high strength |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1984002929A1 (en) | 1984-08-02 |
JPS6354766B2 (ja) | 1988-10-31 |
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