JPS6365055A

JPS6365055A - 冷間鍛造用高硬度ステンレス鋼

Info

Publication number: JPS6365055A
Application number: JP21119186A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Nagayoshi Kikuchi; 菊地　永喜
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1988-03-23
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JP2742578B2

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】［産業上の利用分野］本発明は弁のシート、ベアリング等に用いられる焼なま
し状態で優れた冷間ａ速性を有し、かっ耐食性、耐摩耗
性、焼入硬化能が優れた冷間鋳造用高硬度ステンレス鋼
に関する。

［従来の技術］高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼として、−最に５
ＵＳ４２０Ｊ２（０，３Ｃ−１３Ｃｒ）、５ＵＳ４４０
Ｃ（ＩＣ−１７０ｒ）が耐食性と高硬度を有することか
らシャフト弁のシート、ベアリング等に広く使用されて
いる。

しかし、前記５ＵＳ４２０Ｊ２は焼なまし状態でＨ＊８
８８と比較的軟らかであるが、焼入状態ではＨｘＣ５４
と高硬度が得られないものである。また、５ＵＳ４４０
Ｃについては焼入状態でＨＲＣ６１と高硬度を有するも
のであるが、焼きなまし状態ではＨＩＢ９６と硬く冷間
加工が困難でとあるいう問題点があった。このように従
来鋼には冷間鍛造性、高硬度、耐食性のいずれをも満足
する鋼はなかった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は従来の高硬度マルテンサイト系ステンレス鋼の
前記のごとき問題点に鑑みてなされたもので、焼なまし
状態での冷間鍛造性を改善すると共に焼入れ状態での硬
さを高め、かっ耐食性についても従来鋼と劣らない冷間
鋳造用高硬度ステンレス鋼を提供することを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］本発明の冷間鋳造用高硬度ステンレス鋼は、必須成分と
して重量比にしてＣ；０．４８〜０．６０％、Ｓｉ；０
．５０％以下、Ｍｎ：０．５０％以下、Ｓ；ｏ、ｏ　Ｏ
１〜０．０１０％、Ｃｒ；１１．０〜１２゜５％、Ｎ；
０．０２０％以下を含有し、さらに切削性を改善するた
めに必要に応じてｐｂ：ｏ、３ｏ％以下、Ｓ、０．０１
０〜０．０５０％以下、Ｓｅ；０゜０５０％以下、Ｔｅ
；０．０５０％以下、Ｚｒ；０．２０％以下のうち１種
ないし２種以上を含有し、さらに冷間鍛造性を改善する
ために必要に応じてＡ１；Ｏ、ｏ　２０％以下、Ｏ，０
，００４０Ｘ以下、Ｓ；０．００１％以下とし、または
Ｓｉ；０．２０％以下、Ｍｎ；０．２０％以下とし、さ
らに耐食性を改善するために必要に応じてＭｏ；２．５
％以下、Ｓ；０゜００１％以下を含有し、残部Ｆｅなら
びに不純物元素からなることを要旨とする。

本発明者等は５ＵＳ４２０Ｊ２および！３ＵＳ４４０Ｃ
の前記のごとき欠点を克服するために、焼入硬さ、球状
化焼なまし硬さ、耐食性に及ぼす合金元素、熱処理条件
の影響について鋭意研究を重ねた結果、０％およびＣｒ
量の最適含有量を新たに見出すことにより本発明を完成
するに至ったものである。

本発明者等は先ずＣｒ量、０％と焼なまし状態での硬さ
の関係について調査した。その結果を第１図ニ示す、第
１図よりＣｒ１２．５％以下、Ｃ０゜６％以下にするこ
とにより、焼なまし硬さをＨＵ８８４以下となし、優れ
た冷間鍛造性が得られることを見出した。

次にＣｒ量、０％と焼入硬さの関係について調査した。

その結果を第２図に示す、第２図より明らかなように、
Ｃを０．４８％以上、Ｃｒ量を１２゜５％以下とするこ
とにより、焼入硬さＨ＊Ｃ６０以上が得られ、高硬度が
確保できることを見出した。

さらに、Ｓｉ、ＭｎをＳ　ｉＯ，２０％以下、Ｍｎ０．
２０％以下、ＮＯ，０１０％以下とすることにより、焼
なまし状態で非常にやわらかく、焼入状態ではＳｉ、Ｍ
ｎ、Ｎが焼入硬さに影響を与えないことを見出した。

さらに本発明者等は焼入、焼もどし状態においてＣｒ量
、Ｃ量と４０℃における海水（５％ＮａＣｌ＋２％Ｈｔ
　Ｏｚ　）に対する腐食速度の関係を調査した。その結
果を第３図に示す、第３図よりＣｒを１１％以上とする
ことにより、使用状態（焼入、焼もどし）での腐食速度
を２．８ｇ／■”Ｈｒ以下とし、従来鋼と同等以上の耐
食性を得ることを見出だしたものである。

本発明はこれらの知見を基に、焼なまし状態で優れた冷
間鍛造性を有し、かつ焼入硬化能が著しく優れ耐食性も
優れた鋼を得るためのＣ，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎの最適
含有量を見出だしたものである。

以下に本発明鋼の成分限定理由について詳しく説明する
。

Ｃ；０．４８〜０．６０％Ｃは焼入硬さ１０６０以上を確保するに必要な元素であ
り、０．４８％以上必要である。しかし、０．６０％を
越えて含有させると、焼なまし状態での硬さ上昇により
、冷間鍛造性が低下するので、上限を０．６０％とした
。

Ｓ　ｉ；０．５０％以下Ｓｉは脱酸に効果のある元素であるが、強力なフェライ
ト生成元素であり、また冷間鍛造性を低下させる元素で
もあり、その上限を０．５０％とした。望ましくは、さ
らに優れた冷間鍛造性を得るためには０．２０％以下と
することが好ましい。

Ｍｕ；０．５０％以下Ｍｎは脱酸に効果のある元素であると共に強力なオース
テナイト生成元素であるが、多量に含有すると焼なまし
状態での硬さが上昇するので、その上限を０．５０％と
した。望ましくは、さらに優れた冷間鍛造性を得るため
には０．２０％以下とすることが好ましい。

ＣｒＨｌｌ、０〜１２．５％Ｃｒはステンレス鋼の耐食性を付与する基本元素であり
、この効果を得るには１１．０％以上含有させる必要が
あり、下限を１１．０％とした。

しかし、Ｃｒを増加すると焼なまし状態での硬さ上昇が
あり、冷間鍛造性を損なうのでその上限を１２．５％と
した。

Ｎ；０．０２０％以下Ｎは焼なまし状態での硬さを高める元素であり、その含
有量を規制する必要があり、上限を０．０２０％とした
。望ましくは、さらに優れた冷間鍛造性を得るためには
０．０１０％以下とすることが好ましい。

Ｓ；０．００１〜０．０１０％ＳはＭ　ｎ　Ｓを生成し冷間鍛造性を著しく低下させる
元素であり、その含有量を０．００１〜０．０１０％と
した。

Ｐｂ、０．３０％以下ｐｂは被剛性を改善する元素である。しかし、０．３０
％を越えて含有すると、冷間鍛造性を阻害するため上限
を０．３０％とした。

Ｓ；０．０１０〜０．０５０％ＳはＭｎＳを生成し被剛性を改善する元素であり、０．
０１０％以上含有する必要がある。しかし、多量に含有
すると冷間鍛造性、耐食性を阻害するので上限を０．０
５０％とした。

Ａ１．０．０２０％以下、Ｏ；０．００４０％以下Ａ１
．０はＡｌｔｏｓ等の酸化物を生成して冷間鍛造性を著
しく低下させる元素であり、その含有量の上限をＡＩｏ
、０２０％、００．００４０％とした。

Ｍｏ；２．５％以下ＭＯは耐食性を向上させる有効な元素であるが、フェラ
イト生成元素で焼入性を損なうので、その上限を２．５
％とした。

Ｓ、０．００１％以下Ｓはその含有量を低下させることにより耐食性を改善す
ることができる。優れた耐食性を得るため鎧は、０．０
０１％以下にすることが望ましく、上限を０．００１％
とした。

Ｓｅ；０．０５０％以下、Ｔｅ：０．０５０％以下Ｓｅ
、Ｔｅは冷間ｆＩｉ造性を損なわず、快削性を向上させ
る元素であるが、高価なためその上限をＳｅ、Ｔｅ共に
０．０５０％以下とした。

Ｚｒ；０．２０％以下Ｚｒは快削性と結晶粒を微細化する元素であり、０．２
０％以下とした。

［実施例コ次に本発明の特徴を従来鋼と比較鋼と比べて実施例でも
って明らかにする。

第１表はこれら供試鋼の化学成分（ｆｆｉ量％）を示す
ものである。第１表においてＡ〜ＲｆＲは本発明鋼でＡ
−Ｆ鋼は第１発明鋼、Ｇ−Ｌ鋼は第２発明鋼、Ｍ−Ｏｆ
１４ハＭ３発明ｔＪ４、Ｐａ４１ｍ４発明ｆｉ、Ｑ〜Ｒ
鋼は第５発明鋼である。また、５−Ｖａ４は比較鋼であ
って、Ｓ＃１は０％が高（Ｃｒ％の低い鋼、ＴｆＲはＣ
ｒ％の高い鋼、Ｕ鋼はＣｒ％の低い鋼、■鋼は０％低く
Ｃｒ％の高い鋼である。ｗＳ−ｙ鋼は従来鋼であり、Ｗ
＊は５Ｕｓ４４０ｃ、Ｘ鋼は５ＵＳ４２０Ｊ２、Ｙ鋼は
５ＵＳ４０３である。

（以下余白）第１表の供試鋼について８８０℃Ｘ４Ｈｒ保持し、冷却
速度２０℃／Ｈｒで６００℃まで冷却し、次いで空冷と
いう条件で焼なましを施した。焼なまし硬さくＨｌｌ　
Ｂ　）を測定すると共に、ＪＩＳＪ号試験片を作成して
引張強さ、伸び、絞りについて測定した。結果を第２表
に示す。

（以下余白）第２表より明らかなように、従来鋼であるＷ鋼は焼なま
し状態での硬さが１Ｂ９６、また引張強さが７８ｋｇｒ
／■鳳２と高く、さらに絞りが３７％と冷間鍛造性が劣
る６のである。また、比較鋼であるＳ、Ｔ、Ｖ鋼は焼な
まし硬さが浅Ｂ８６〜８９と高く、絞りも５５〜５８％
と低く冷間鍛造性が劣るものである。

これに対して本発明鋼であるＡ−Ｒ鋼は焼なまし状態で
の硬さが！−＆Ｂ７６〜８４、引張強さが５１〜５７　
ｋ＠ｆ／　＊ｖｂ２と低く、絞り値が６８〜８０％と高
く、冷間鍛造性が優れたものであることが確認された。

次ぎに第１表の供試鋼について、１０５０℃×３０分保
持し焼入く強制空冷）し、焼入硬さく１Ｃ）を測定した
０次いで１７０℃Ｘ９０分焼もどしを行った後、耐食性
および旋削性について測定した。

耐食性は４０’Ｃの海水（５％ＮａＣｌ＋２％Ｈ！　Ｏ
！　）に浸漬し、腐食速度ｇ／ｍ”Ｈｒを測定した。ま
た、切削性については、工具として超硬チップＳ　Ｔ　
ｉ２０を用い、切り込み深さ１輪転送り０．３−一／ｒ
ｅマで旋削し、工具寿命試験を行い、従来鋼であるＷ鋼
を１とした指数で示した０以上の結果を第３表に示した
。

（以下余白）第　　３　　表第３＊から明らかなように、焼入状態での硬さは従来鋼
のＨＩＣ４５〜５４に対して、本発明鋼であるＡ−Ｒ＃
ｌは焼入状態での硬さが市Ｃ６０〜６１．５と優れたも
のである。また、耐食性については従来鋼であるＷ、Ｘ
、Ｙ鋼の腐食減量は０゜２２〜０．２６ｇ／ｍ”Ｈｒで
あるのに対して、比較鋼であろＵ＃Ｉの腐食減量は０．
６０ｇ／麹２Ｈｒと多く耐食性については低いものであ
る。これに対して本発明鋼であるＡ−Ｒ鋼は腐食減量で
０．１５〜０．２２ｇ／−２３ｒと耐食性について優れ
たものである。

［Ｑ明の効果］本発明は以上説明したように、高硬度マルテンサイト系
ステンレス鋼について、冷間鍛造性、高硬度、耐食性を
同時に満足するＣ、Ｓｉ、　Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎの最３！！
含有量を見出だしたものであって、さらに切削性、冷間
鍛造性、耐食性を改善するために必要な元素を添加しあ
るいは規制するものである０本発明鋼は焼なまし状態で
の硬さが）１＊８８５以下と低く冷間鍛造性について優
れたものであリ、また焼入焼もどし状態での硬さが１（
ｚｃ５９以上と高く、強度について優れており、その結
果本発明鋼は冷間鍛造性、高硬度、耐食性のいずれを°
も溝足するという優れた効果があり、弁のシート・シャ
フト、ベアリングなどに好適なマルテンザイト系ステン
レス渭である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｆｉ、Ｃｒ量と焼なまし硬さの関係を示した
線図、第２図はＣ菫、Ｃ「量と焼入硬さの関係を示した
線図、第３図はＣ量、Ｃｒ量と焼入焼もどし状態での腐
食速度との関係を示した線図である。第１図Ｃｒ（／、）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比にしてＣ；０．４８〜０．６０％、Ｓｉ；
０．５０％以下、Ｍｎ；０．５０％以下、Ｓ；０．００
１〜０．０１０％、Ｃｒ；１１．０〜１２．５％、Ｎ；
０．０２０％以下を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元
素からなることを特徴とする冷間鍛造用高硬度ステンレ
ス鋼。
（２）重量比にしてＣ；０．４８〜０．６０％、Ｓｉ；
０．５０％以下、Ｍｎ；０．５０％以下、Ｓ；０．００
１〜０．０１０％、Ｃｒ；１１．０〜１２．５％、Ｎ；
０．０２０％以下を含有し、さらにＰｂ；０．３０％以
下、Ｓ；０．０１０〜０．０５０％以下、Ｓｅ；０．０
５０％以下、Ｔｅ；０．０５０％以下、Ｚｒ；０．２０
％以下のうち１種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅな
らびに不純物元素からなることを特徴とする冷間鍛造用
高硬度ステンレス鋼。
（３）重量比にしてＣ；０．４８〜０．６０％、Ｓｉ；
０．５０％以下、Ｍｎ；０．５０％以下、Ｓ；０．００
１〜０．０１０％、Ｃｒ；１１．０〜１２．５％、Ｎ；
０．０２０％以下を含有し、さらにＡｌ；０．０２０％
以下、Ｏ；０．００４０％以下、Ｓ；０．００１％以下
とし、残部Ｆｅならびに不純物元素からなることを特徴
とする冷間鋳造用高硬度ステンレス鋼。
（４）重量比にしてＣ；０．４８〜０．６０％、Ｓｉ；
０．１５％以下、Ｍｎ；０．１５％以下、Ｓ；０．００
１〜０．０１０％、Ｃｒ；１１．０〜１２．５％、Ｎ；
０．００７％以下を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元
素からなることを特徴とする冷間鍛造用高硬度ステンレ
ス鋼。
（５）重量比にしてＣ；０．４８〜０．６０％、Ｓｉ；
０．５０％以下、Ｍｎ；０．５０％以下、Ｓ；０．００
１〜０．０１０％、Ｃｒ；１１．０〜１２．５％、Ｎ；
０．０２０％以下を含有し、さらにＭｏ；２．５％以下
、Ｓ；０．００１％以下を含有し、残部Ｆｅならびに不
純物元素からなることを特徴とする冷間鍛造用高硬度ス
テンレス鋼。