KR101858880B1

KR101858880B1 - 마텐자이트계 스테인리스강을 사용한 기구 부품의 제조 방법 및 회전 장치, 구름 베어링, 그리고 구름 베어링 유닛

Info

Publication number: KR101858880B1
Application number: KR1020167011620A
Authority: KR
Inventors: 지카라 마츠자와; 다카후미 야스하라; 히로시 니시자와; 노리히로 아오키; 고지 다카노; 마사루 구게
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2018-05-16
Also published as: EP3070180B1; EP3070180A1; EP3070180A4; CN105745338A; US20160289785A1; US20190112686A1; JP6002114B2; US10494692B2; CN105745338B; WO2015072523A1; EP3483291A1; US10851433B2; JP2015094015A; KR20160068834A

Abstract

고경도, 고내식성 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품의 제조 방법을 제공하기 위해서, 성분이 질량％ 로, C：0.20 ∼ 0.40 ％, N：0.1 ％ 이하, Mo：3 ％ 이하, Cr：12.0 ∼ 16.0 ％ 를 함유하고 0.3 ％ ≤ C ＋ N ≤ 0.4 ％ 이고, PI 값 (= Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 이 18 이상이고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물인 마텐자이트계 스테인리스강을 준비하는 순서와, 1030 ℃ 내지 1140 ℃ 로부터 ??칭하는 순서와, 서브제로 처리하는 순서와, 템퍼링하는 순서에 의해 만들어지는 것을 특징으로 한다. 이 순서에 의해, 표층의 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 이고, 표면 경도 (이하 경도로 약칭한다) 가 HRc 58 ∼ 62 이고, 고경도, 고내식성의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품을 제조할 수 있다.

Description

마텐자이트계 스테인리스강을 사용한 기구 부품의 제조 방법 및 회전 장치, 구름 베어링, 그리고 구름 베어링 유닛{MACHINE PART PRODUCTION METHOD USING MARTENSITIC STAINLESS STEEL, AND ROTATING DEVICE, ROLLING BEARING, AND ROLLING BEARING UNIT}

본 발명은, 표면 경도가 높고, 내식성이 우수한 마텐자이트계 스테인리스강을 사용한 기구 부품의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 염수나 부식 환경하에서 사용되는 축이나 베어링 재료 등에 바람직한 마텐자이트계 스테인리스강을 사용한 기구 부품의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 마텐자이트계 스테인리스강의 내식성의 향상에는 질소의 첨가가 유효하다라는 것이 알려져 있었지만, 마텐자이트계 스테인리스강에 질소를 다량으로 첨가하기 위해서는, 가압 유도로 등에 의해 고질소를 가압 용해시키거나, 고온의 질소 가스 분위기로 장시간 유지함으로써 재료 표면으로부터 내부로 질소를 흡수시키거나 하는 방법이 사용되고 있었다.

이 때문에, 고가의 용해로의 도입이나 질소를 함침시키기 위한 제조 공정이 필요하였다.

또, 완성된 부품의 표면으로부터 내부에 질소를 침투시키기 위해서는, 고온의 질소 분위기 중에 장시간 부품을 보존시킬 필요가 있고, 박판상의 것이 주체로, 두께가 있는 부품 등에는 적용하기 어렵다는 등의 과제가 있었다.

또, 구름 베어링 등의 기구 부품에 사용되는 마텐자이트계 스테인리스강의 경우에는, 고경도이고, 방청성이 좋고, 우수한 음향 특성 (정음성) 이 얻어지도록 조직의 미세화가 실시되는 것이 알려져 있다.

특허문헌 1 에는, 고 Cr 스테인리스강으로 경도를 높이기 위해서, C 의 함유량을 0.6 ％ 보다 초과하여 함유시키면, 다량의 Cr 과 C 에 의해 10 ㎛ 보다 큰 공정 탄화물이 형성되어 경도나, 내식성이 저하된다. 이 때문에 합금 원소의 배합을 적절히 하여 공정 탄화물의 미세화를 하는 것과, δ 페라이트의 생성을 억제함으로써 특성을 개선시킬 수 있는 점이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, SUS440C 에 비하여, C 를 0.35 ∼ 0.45 ％ 로 적게 해도, W 를 0.1 ∼ 0.2 ％ 함유시킴으로써 강도와 인성을 향상시킬 수 있고, C ＋ N 의 함유량을 0.60 ≤ (C ＋ N) ≤ 0.65 로 함으로써, 열처리 후의 표면 경도를 HRc 60 이상으로 하는 것을 가능하게 하고 있다. 나아가서는 B 의 첨가로 ??칭성을 개선시키고, 또한 BN 을 석출시킴으로써 높은 강도가 얻어지는 것이 개시되어 있다.

한편, 특허문헌 3 에는, 마텐자이트계 스테인리스강의 결정입경을 30 ㎛ 정도 이하로 미세화를 하기 위해서는, 탄질화물을 생성시켜 피닝함으로써 실현할 수 있다고 되어 있다. 석출물의 양을 한정함으로써, 표면 고경도, 고내식 및 고인성을 갖는 마텐자이트계 스테인리스강이 얻어지는 것과, 비커스 경도가 HV 로 550 이상을 확보할 수 있는 마텐자이트계 스테인리스강을 개시하고 있다.

일본 공개특허공보 평9-287053호 ([0008], [0024], [0050]) 일본 공개특허공보 2010-77525호 ([0013], [0034]) 일본 공개특허공보 평11-50203호 ([0005], [0009], [0016])

그러나, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 고 Cr 스테인리스강에 있어서는, 결정입경을 미세화하기 위해서, 공정 탄화물을 미세화하고, 이것을 이용함으로써 결정립의 성장을 제어하고 있었다.

그러나 δ 페라이트의 생성에 의해, 특히 높은 내식성이 요구되는 용도에는 응용하기 어려운 과제가 있었다.

요컨대, 결정립의 미세화에 의해 단위 면적 (단위 체적) 당의 계면의 길이 (면적) 는 커진다.

이들 계면 부분에는 공정 탄화물이 존재하므로, Cr 농도가 저하되어 발청의 기점이 될 가능성이 높다.

계면의 길이와 Cr 농도의 저하의 상승 작용에 의해 내식성이 향상되기 어렵다는 과제가 있다.

특허문헌 2 에 개시되어 있는 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서는, C 를 0.35 ∼ 0.45 로 하여 SUS440C 보다 적게 하고 있지만, 0.6 ≤ C ＋ N ≤ 0.65 로 하고 있으므로 N 의 함유량이 많아져 있다.

통상 마텐자이트계 스테인리스강은 응고시에 δ 페라이트 구조를 취하므로, 질소의 용해도가 낮고, 통상적으로는 약 0.1 ％ 정도가 한계로 되어 있다. 고용할 수 없는 N 은 블로홀을 발생하기 쉽다는 과제가 있다.

블로홀이 표면에 달하여 있으면 용이하게 발견할 수 있지만, 내부에 존재하는 경우에는, 초음파 등에 의한 탐사를 할 필요가 있어, 부품의 제조 품질의 관리가 번잡해지는 등의 과제가 있었다.

특허문헌 3 에 개시되어 있는 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서는, 표면 경도를 Hv ≥ 550 이 되도록 구성되어 있는데, 기구 부품으로서 예를 들어, 구름 베어링 등에 응용하는 경우에는 경도가 HRc 로 58 ∼ 62 정도로 할 필요가 있어, 추가적인 고경도가 필요하다.

본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 고경도, 고내식성 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품의 제조 방법을 제공하는 것이고, 나아가서는 이 제조 방법에 의한 기구 부품을 사용한 회전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 성분이 질량％ 로, C：0.20 ∼ 0.40 ％, 0 < N ≤ 0.1 %, 0 < Mo ≤ 3 %, Cr：12.0 ∼ 16.0 ％ 를 함유하고 0.3 ％ ≤ C ＋ N ≤ 0.4 ％ 이고, PI 값 (= Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 이 18 이상이고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물인 마텐자이트계 스테인리스강을 준비하는 순서와, 1030 ℃ 내지 1140 ℃ 로부터 ??칭하는 순서와, 서브제로 처리하는 순서와, 템퍼링하는 순서에 의해, 표층의 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 이고, 표면 경도가 HRc 58 ∼ 62 인 고경도, 고내식성 마텐자이트계 스테인리스강제 기구 부품의 제조 방법이다. 표층이란, 예를 들어 표면으로부터 약 0.2 ㎜ 의 범위를 말한다.

이 제조 방법에 의하면, 결정립은 성장하지만 기지 내에 C, N 이 확실하게 고용됨으로써, 탄질화물의 생성을 억제하고, 결정립이 성장하여 미세화되지 않기 때문에, 단위 면적당의 계면의 길이를 짧게 할 수 있다.

이제, 계면에 있어서 녹이 발생할 가능성이 단위 길이 (면적) 당에서 동일한 정도라고 가정하면, 계면의 길이가 짧아짐에 따라, 발청할 가능성이 저하된다고 생각된다.

이로써 결정립이 미세화된 경우와 비교하여 내식성을 향상시킬 수 있다.

나아가서는, PI：Pitting Index (공식 지수 = Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 의 값을 18 이상으로 하고 있지만, ??칭 온도를 1030 ℃ 내지 1140 ℃ 로부터 실시함으로써, ??칭 온도가 이 범위보다 낮은 경우에 많이 발생하는 미세한 Cr 탄화물에 의한 계면 주변의 Cr 결핍이나, ??칭 온도가 이 범위보다 높은 경우에 발생하는 δ 페라이트에 의한 공식 전위의 저하를 확실하게 억제함으로써 PI 값 상당의 공식 전위가 얻어져, 내식성을 확보할 수 있다.

??칭하는 순서에 의해, 결정립이 성장하여 표층의 결정입경을 30 ∼ 100 ㎛ 로 할 수 있다.

또한, 소재는, 통상적으로 가공을 위해서 어닐링되지만, 소재 중의 Cr 탄질화물의 평균 사이즈를 5 ㎛ 미만으로 함으로써, ??칭시의 미고용 탄화물을 방지할 수 있고, 거의 균일한 온도에서 마텐자이트 변태하기 때문에, 변형을 줄일 수 있어, 정밀도가 높은 제품을 얻는 데에 바람직하다.

??칭을 하는 순서에 이어서 서브제로 처리를 실시한다. 이 순서에 의해 잔류 오스테나이트를 확실하게 저감시킬 수 있다. 경도를 높이기 위해서 탄소량을 늘리면 마텐자이트 변태 완료 종료 온도 (Mf) 가 저하되고, 상온에서도 잔류 오스테나이트가 존재하는 것이 알려져 있다. 서브제로 처리를 실시함으로써, 잔류 오스테나이트를 저감시킴으로써 상온에서의 마텐자이트 변태를 방지할 수 있다. 이로써, 경도의 저하를 방지할 수 있고, 고경도의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품을 제조할 수 있다.

또한, 상온에서의 마텐자이트 변태를 방지할 수 있음으로써, 치수의 시간 경과적 변화를 저감시켜, 기구 부품의 안정화도 실현될 수 있다.

다음으로, 템퍼링을 실시하는 순서에 의해, 변형을 제거하고, 인성을 부여함으로써, 표면 경도가, HRc 로 58 ∼ 62 인 고경도·고내식의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품을 실현할 수 있다.

또, 열처리를 실시하는 순서에 이어서, 연삭이나 연마 등에 의해 면조도를 향상시키는 순서를 실시하는 것을 특징으로 한다.

이 순서에 의해 기구 부품의 면조도를 향상시켜, 실표면의 면적을 저감시킬 수 있다.

이로써, 전술한 계면의 길이와 마찬가지로 발청의 가능성을 감소시킬 수 있어, 보다 고내식의 기구 부품을 실현할 수 있다.

또, 열처리 또는 면조도를 향상시키는 순서에 이어서, 표면에 산화 피막을 형성하는 순서를 실시하는 것을 특징으로 한다. 이 순서에 의해 통상적인 대기 중의 환경하에서 생성되는 Cr 의 산화 피막과 비교하여, 두꺼운 막을 생성할 수 있고, 고내식성의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품을 실현할 수 있다.

또, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 기구 부품은 회전 장치로서, 내식성을 향상시킴으로써 부식 환경하에 노출되는 것을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 회전 장치로 한 것이다.

또한, 회전 장치로는, 핸드피스용 베어링 등을 들 수 있다.

이 구성에 의해 스테인리스강을 사용한 구름 베어링의 내식성을 향상시킬 수 있고, 이 베어링을 장착한 회전 장치로서의 내식성을 종래보다 향상시킬 수 있다.

또, 부식 환경은 유리 (遊離) 염소에 의한 멸균인 것을 특징으로 하는 회전 장치로 한 것이다. 이 구성에 의해 증기 멸균에 더하여, 유리 염소에 의한 멸균이 가능해져, 부식 환경에도 대응할 수 있는 회전 장치를 실현할 수 있다. 이로써, 회전 장치의 설계의 자유도를 향상시키는 것도 가능하다.

또, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 기구 부품은 구름 베어링으로서, 구름 베어링은, 내륜, 외륜, 전동체의 적어도 하나가 상기의 제조 방법에 의해 제작되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 부식 환경은 유리 염소에 의한 멸균인 것을 특징으로 하는 구름 베어링으로 한 것이다. 이 구성에 의해 증기 멸균에 더하여, 유리 염소에 의한 멸균이 가능해지고, 부식 환경에도 대응할 수 있는 구름 베어링을 실현할 수 있다. 이로써, 구름 베어링의 설계의 자유도를 향상시키는 것도 가능하다.

또한, 구름 베어링으로는, 핸드피스용, 예를 들어 치과 핸드피스용 베어링 등을 들 수 있다.

또, 하우징, 구름 베어링, 축 부재의 적어도 하나를 제 1 항 내지 제 3 항에 의한 제조 방법에 의해 제작한 구름 베어링 유닛으로 할 수도 있다. 구름 베어링 유닛의 내식성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 성분이 질량％ 로, C：0.20 ∼ 0.40 ％, 0 < N ≤ 0.1 %, 0 < Mo ≤ 3 %, Cr：12.0 ∼ 16.0 ％ 를 함유하고 0.3 ％ ≤ C ＋ N ≤ 0.4 ％ 이고, PI 값 (= Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 이 18 이상이고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물인 마텐자이트계 스테인리스강을 준비하는 순서와, 1030 ℃ 내지 1140 ℃ 로부터 ??칭하는 순서와, 템퍼링하는 순서에 의해 만들어지는 것을 특징으로 한다. 이 순서에 의해, 표층의 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 이고, 표면 경도 (이하 경도로 약칭한다) 가 HRc 58 ∼ 62 이고, 고경도, 고내식성의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품을 제조할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 ??칭 온도와 경도를 나타내는 특성도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 ??칭시의 변형량에 미치는 소재인 Cr 탄질화물의 평균 사이즈의 영향도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 대표적인 소재의 Cr 탄질화물의 주사형 전자 현미경 이미지이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 템퍼링 온도와 경도를 나타내는 특성도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 C ＋ N 함유량과 경도를 나타내는 특성도이다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 경도를 측정한 부분을 나타내는 모식도이다.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 C ＋ N 함유량과 δ 페라이트량을 나타내는 특성도이다.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 C ＋ N 함유량과 잔류 오스테나이트량을 나타내는 특성도이다.
도 9a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 결정립과 입계를 설명하는 모식도이다.
도 9b 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 결정립과 입계를 설명하는 모식도이다.
도 10a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 조 (組) ??칭 온도와 조직 사진이다.
도 10b 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 조??칭 온도와 조직 사진이다.
도 10c 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 조??칭 온도와 조직 사진이다.
도 10d 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 조??칭 온도와 조직 사진이다.
도 10e 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 조??칭 온도와 조직 사진이다.
도 11a 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 저온에서 ??칭한 경우의 조직 사진이다.
도 11b 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 저온에서 ??칭한 경우의 조직 사진이다.
도 12 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 고온에서 ??칭한 경우의 조직 사진이다.
도 13 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 라스 마텐자이트의 구조 모식도이다.
도 14 는 본 발명의 제 1 실시형태의 적정 ??칭 온도 범위를 나타내는 모식도이다.
도 15 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기구 부품의 제조 방법의 플로도이다.
도 16 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내식 시험 (염수 분무) 의 결과 사진이다.
도 17 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내식 시험 (CASS) 의 결과 사진이다.
도 18a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 구름 베어링의 음향 특성도이다.
도 18b 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 구름 베어링의 음향 특성도이다.
도 19 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 내식 시험의 결과 사진이다.
도 20 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 내식 시험의 결과 사진이다.
도 21 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 낚시 도구의 외관도이다.
도 22a 는 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 핸드피스의 주요 외관도이다.
도 22b 는 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 핸드피스의 주요부 단면도이다.
도 23 은 종래의 스테인리스강 베어링에 관련된 조직 사진이다.

먼저, 본 발명에 있어서의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품은, 고경도이고, 게다가 높은 내식성이 얻어지는 것을 목적으로 하고 있다.

기구 부품의 예로는 구름 베어링, 슬라이딩 베어링, 가이드 레일, 리니어 가이드, 볼 나사, 샤프트, 플랜지 등의 주로 상대 운동을 하는 부품이나, 염수 중이나 증기 환경 등의 물리적 부식성이 높은 환경에 노출되는 벽재, 차폐판, 갑판재 등의 부품이나, 식품 관계 등의 용기나 가공기 등으로 된장이나 간장 등에 포함되는 염이나 식초 등의 화학적 어택에 견디는 용기 부품이나, 포름산이나 반응성이 높은 중간 생성물 등이 포함되는 연료 전지 등의 보기 (補機) 등에 사용되는 펌프나 유로의 부품 등이 있다. 나아가서는 의료 용도 등에서 체액이나 혈액의 컨테미네이션이 문제가 되는 부재나, 오토클레이브 등에 의한 멸균을 필요로 하는 부품 등에 사용되어 내식성 향상을 실현한다.

먼저, 본 발명에 있어서의 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서의 성분에 대한 설명을 실시한다. C 는 열처리 후의 경도를 높이기 위해서 필요한 주요 성분으로, 열처리 후의 비커스 경도로 HRc 58 이상을 확보하기 위해서 0.2 ％ 이상 첨가한다. 그러나, 0.4 ％ 를 초과하여 첨가하면, 조대한 입계 탄화물이 석출되어 내식성을 열화시키는 점에서 0.4 ％ 이하로 하고 있다.

CR 은 내식성을 얻는 성분으로, 12.0 ％ ∼ 16.0 ％ 첨가하고 있다. 12.0 ％ 에 미치지 않으면 양호한 내식성이 얻어지지 않고, 16.0 ％ 를 초과하면 δ 페라이트가 존재하게 된다. δ 페라이트가 존재함으로써, 입계 계면에 있어서 Cr 탄화물이 석출되고, 반대로 Cr 농도가 낮은 영역이 발생하여 내식성을 낮춘다. 이 때문에 δ 페라이트가 존재하지 않도록 16.0 ％ 이하로 하고 있다. 또한, 고 Cr 농도에서는 마텐자이트 변태 개시 온도 (Ms) 가 낮아져 충분한 ??칭이 들어가지 않게 되는 경우도 있다. 이 대책으로는 ??칭의 순서 후에 서브제로 처리를 실시함으로써 대응할 수 있다.

N 은 마텐자이트계 스테인리스강의 표층의 비커스 경도를 HRc 로 58 이상을 확보하기 위해서 첨가한다. 또, N 은 표면이 질화됨으로써 부동태 피막을 구성하기 때문에 표면에 있어서의 내식성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또 Cr 탄화물의 석출을 억제함으로써 민감화의 억제도 할 수 있다.

그러나, 0.1 ％ 를 초과하여 첨가하면 응고시에 고용할 수 없고, 블로홀이나 보이드를 발생시키기 쉽기 때문에, 0.1 ％ 이하로 하고 있다.

Mo 는 부동태 피막의 기능 강화를 실시하는 원소로, Cr 산화막의 자기 수복을 도움으로써 내식성을 높이는 것이 가능해진다. 또, 템퍼링 연화 저항을 높일 수 있지만, 3.0 ％ 를 초과하여 첨가하면, δ 페라이트가 생성되어 내식성을 열화시킴과 함께 가공성 등을 저하시키므로, 3.0 ％ 이하로 하고 있다.

(실시형태 1)

다음으로, 본 발명에 있어서의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명을 실시한다. 먼저, 열처리에 있어서의 ??칭의 설명을 실시한다. 도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 ??칭 온도와 경도를 나타내는 특성도, 도 2 는 ??칭시의 변형량에 미치는 소재인 Cr 탄질화물의 평균 사이즈의 영향, 도 3 은 소재의 대표적인 Cr 탄질화물의 주사형 전자 현미경 (SEM) 이미지, 도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 템퍼링 온도와 경도를 나타내는 특성도이다. 도 5 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 C ＋ N 함유량과 경도를 나타내는 특성도이고, 도 6 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 경도를 측정한 부분을 나타내는 모식도이다. 이 평가에서 사용한 마텐자이트계 스테인리스강의 샘플 조성의 주된 성분은, C：0.28 ％, N：0.08 ％, Mo：2.09 ％, Cr：13.5 ％ 로 한 샘플을 사용하였다.

먼저, 도 1 에 있어서는, 본 발명의 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서 ??칭 온도를 변화시킨 경우의 ??칭 온도와 비커스 경도의 관계를 플롯하고 있다. 도 1 에 의하면, ??칭 온도를 950 ℃ 이상으로 하면 ??칭 온도의 상승과 함께 비커스 경도 (HRc) 가 단조 증가하고 있다. 경도의 상승은 대략 1075 ℃ 근처에서 피크를 나타내고, 완만하게 저하되어 온다. 경도의 예로서 구름 베어링 등으로 다용되고 있는 HRc 로 58 ∼ 62 에 대하도록 HRc 58 의 위치에 화살표를 부여하고 있고, 대응하는 ??칭 온도의 하한값을 1030 ℃ 로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

또, 도 2 에 있어서, 1030 ℃ 로부터 스트레이트 샤프트의 약 300 ㎜ 길이의 샘플을 ??칭했을 때의 변형 (굽음) 에 미치는 소재인 Cr 탄질화물의 평균 사이즈의 영향을 나타내고 있다. ??칭 후에 샘플 샤프트의 일단을 척하여 천천히 회전시키고, 타단의 전체 편차 (T. I. R (Total Indicator Reading)) 를 플롯하고 있다. Cr 탄질화물의 평균 사이즈가 5 ㎛ 미만이 아니면 최대 편차가 1 ㎜ 이상이 되어, ??칭시의 변형량이 지나치게 커져, 후가공이 필요하고, 연마 여유도 커져, 1 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 도 3 에 대표적인 소재인 Cr 탄질화물의 전자 현미경 사진을 나타낸다. 소재를 종단면으로 매립하고, 경면 연마한 후에, 전해 엔팅 (비수용액 중, 예를 들어 3 ％ 의 말레산 ＋ 1 ％ 의 테트라메틸암모늄클로라이드 ＋ 잔부 메탄올) 하고 주사형 전자 현미경으로 관찰한 것이다. 흰 구상 또는 봉상의 콘트라스트가 Cr 탄질화물이다. 소재의 Cr 탄질화물이 커지면, ??칭시에 Cr 탄질화물이 미고용이 되어, 모재의 Cr, C, N 농도 등이 변화하여 마텐자이트 변태 온도가 샘플 부위에 의해 변화하기 때문이다.

다음으로, 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서는, ??칭 상태에서는 인성이 부족하기 때문에 템퍼링을 실시한다. 도 4 에 있어서도 ??칭의 특성을 평가한 조성과 동일한 샘플을 사용하여 평가를 실시하였다. 도 1 에 나타낸, 본 발명의 마텐자이트계 스테인리스강을 1050 ℃ 에서 ??칭한 후에 템퍼링 온도를 변화시킨 경우에 템퍼링 온도와 비커스 경도의 관계를 플롯하고 있다. 도 4 에 있어서는, 템퍼링 온도의 상승에 수반하여, 비커스 경도 (HRc) 가 단조 감소하고 있다. 전술한 도 1 과 마찬가지로 HRc 58 의 위치에 화살표를 부여하고 있고, 대응하는 템퍼링 온도의 상한값을 대략 150 ℃ 로 하면 좋은 것을 알 수 있다.

그런데, 다음으로 도 5 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 C ＋ N 함유량과 경도를 나타내는 특성도이다. ??칭 온도는 1050 ℃ 이고, 템퍼링 온도는 150 ℃ 로 하고 있다. 또, ??칭에 이어서, 서브제로 처리로서 드라이아이스에 의한 서브제로 처리의 유무의 2 수준으로 실험을 실시하고 있다. 서브제로 처리에는, 액체 질소에 의한 약 -200 ℃ 정도의 극저온의 처리나 드라이아이스에 의한 약 -80 ℃ 정도의 비교적 높은 온도의 처리가 알려져 있지만, 본 실시형태에 있어서는 드라이아이스에 의한 서브제로 처리를 사용하였다. 도 5 에 있어서, 서브제로 처리를 실시한 것은 검정색 동그라미 표시 (●) 로, 서브제로 처리를 실시하지 않은 것은 흰색 동그라미 표시 (○) 에 의해 플롯하고 있다. 이 종류의 마텐자이트계 스테인리스강의 비커스 경도 (HRc) 에 대해서는, C ＋ N 에 의해 정리할 수 있는 것이 알려져 있다.

비커스 경도에 대한 C 와 N 에 의한 기여의 근사식으로는, 여러 가지 근사식이 제안되어 있다. 예를 들어, C 농도의 제곱근에 비례하는 근사식 (1)：α1 ＋ β1 * √C 이고 (α1, β1 은 정수), C 가 N 에 대해 2 내지 3 배 정도 기여가 높은 근사식 (2)：α2 ＋ β2 * √(C ＋ N/γ1) 이고 (α2, β2, γ1 은 정수), (C ＋ N) 에 직선적이 되는 근사식 (3)：α3 ＋ β3 * (C ＋ N) (α3, β3 은 정수) 등이 알려져 있다.

서브제로 처리를 실시하지 않은 경우에는, 비커스 경도가 (C ＋ N) 의 증가에 의해 직선적으로 상승하지만, 대략 0.26 ％ 위치를 피크로 하여 저하되고 있다. 한편, 서브제로 처리를 실시하면, (C ＋ N) 에 대해 0.4 ％ 까지는 직선으로 증가하고 있는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 전술한 근사식의 (3) 의 직선 근사에 의한 것이 잘 피트된다. 서브제로 처리를 실시함으로써, (C ＋ N) 이 0.2 ∼ 0.4 ％ 의 범위에 있어서도, 잔류 오스테나이트 (잔류 γ) 의 발생이 억제되고, 경도가 (C ＋ N) 에 따라 상승한다.

도 5 에 의하면, 경도 HRc 58 ∼ 62 를 얻으려면 (C ＋ N) 의 함유량은 0.3 ∼ 0.4 ％ 로 함으로써 얻어지는 것을 알 수 있다.

도 6 에는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 경도를 측정한 부분을 나타내는 모식도를 나타내고 있다. 이 경도의 측정에는, 구름 베어링의 링을 의식하고, 외경 (φ10 ㎜) 에서 중앙에 내경에 상당하는 구멍 (φ4 ㎜) 이 뚫린 링상이고, 두께 (4 ㎜) 의 원반상으로 하고 있다. 경도의 측정은 원반의 동일한 측의 면에서 내외 직경의 중앙 부분 (φ7 ㎜ 의 원주 상) 에서 대략 선 대칭에 위치를 마이크로 비커스로 측정하여 로크웰 C 스케일 (HRc) 로 환산하고 있다.

다음으로 본 발명에 의한 기구 부품에 대하여, 경도에 영향을 미치는 잔류 오스테나이트 및 내식성에 영향을 미치는 δ 페라이트의 존재량에 대하여, (C ＋ N) 의 관련을 보다 상세하게 조사한 결과를 도 7 및 도 8 에 나타낸다. 도 7 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 (C ＋ N) 의 함유량과 δ 페라이트량을 나타내는 특성도이다.

도면 중의 동그라미 표시 (●) 는 N 을 0.1 ％ 로 고정시키고 C 를 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 δ 페라이트의 체적％ (Vol％) 값을 플롯한 것이고, 삼각 표시 (▲) 는 C 를 0.16 ％ 로 고정시키고 N 을 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 δ 페라이트의 체적％ (Vol％) 를 플롯한 것이고, 별 표시 (★) 는 C 를 0.2 ％ 로 고정시키고 N 을 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 δ 페라이트의 체적％ (Vol％) 값을 플롯한 것이고, 사각 표시 (■) 는 C 를 0.4 ％ 로 고정시키고 N 을 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 δ 페라이트의 체적％ (Vol％) 값을 플롯한 것이다.

이해하기 쉽도록 각각의 측정점으로부터 δ 페라이트의 예측선을 그리면 (C ＋ N) 의 증가에 의해, δ 페라이트가 단조 감소하고 있고, 0.3 ％ 이상의 영역에서는 δ 페라이트가 존재하지 않는 것을 이해할 수 있다.

δ 페라이트가 존재하면, 입계의 계면 부분에 Cr 탄화물 (M₂₃C₆：여기서 M 은 Cr) 이 석출되고, Cr 농도를 저하시켜 발청의 기점이 될 가능성이 높으므로, 발생을 억제하는 것이 중요하다.

도 8 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 C ＋ N 함유량과 잔류 오스테나이트량을 나타내는 특성도이다.

도 7 의 경우와 마찬가지로, 도면 중의 동그라미 표시 (○ 및 ●) 는 N 을 0.1 ％ 로 고정시키고 C 를 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 잔류 오스테나이트의 체적％ (Vol％) 를 플롯한 것이다. 도면 중의 삼각 표시 (△ 및 ▲) 는 C 를 0.16 ％ 로 고정시키고 N 을 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 잔류 오스테나이트의 체적％ (Vol％) 를 플롯한 것이다. 도면 중의 별 표시 (☆ 및 ★) 는 C 를 0.2 ％ 로 고정시키고 N 을 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 잔류 오스테나이트의 체적％ (Vol％) 를 플롯한 것이다. 도면 중의 사각 표시 (□ 및 ■) 는 C 를 0.4 ％ 로 고정시키고 N 을 변화시킨 경우의 (C ＋ N) 과 잔류 오스테나이트의 체적％ (Vol％) 를 플롯한 것이다. 또한, 백색의 플롯 (○, △, ☆, □) 은 서브제로 처리가 없는 경우이고, 검정색의 플롯 (●, ▲, ★, ■) 은 드라이아이스에 의한 서브제로 처리를 실시한 것이다.

이것도 도 7 의 경우와 마찬가지로 이해하기 쉽게 하기 위해, 서브제로 처리의 유무에 의해, 각각의 백색의 플롯 (○, △, ☆, □) 및 검정색의 플롯 (●, ▲, ★, ■) 에 예측선을 추가 기재하고 있다. 이것에 의하면 (C ＋ N) 의 증가에 의해, 잔류 오스테나이트가 단조 증가해 오는 것을 이해할 수 있을 것이다. 서브제로 처리가 없는 경우에는, 대략 0.15 ％ 이상의 (C ＋ N) 에 대해 잔류 오스테나이트가 단조 증가해 오지만, 서브제로 처리를 실시함으로써, 잔류 오스테나이트의 발생을 (C ＋ N) 으로서 0.3 ％ 까지 확실하게 억제할 수 있음과 함께, (C ＋ N) 이 0.4 ％ 라도 잔류 오스테나이트의 발생을 억제할 수 있고, 경도를 HRc 로 58 ∼ 62 로 함과 함께, 잔류 오스테나이트에 의한 폐해가 적다고 생각되고 있는 10 ％ 이하인 7 ％ 정도까지 억제하는 것이 되어 있다.

다음으로 녹의 발생에 대하여, 결정의 미세화와 계면의 관련에 대해 본 발명에 있어서의 내식성 향상의 생각 방법에 대해 설명한다. 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서 녹의 발생은, 구오스테나이트 결정립의 입계에 있어서, δ 페라이트가 존재하면 Cr 탄화물이 입계 계면에 석출되어 Cr 농도를 저하시키고 Cr 의 결핍층이 발생하면 용이하게 발청되는 것이 알려져 있다.

그래서, 발청의 기점이 될 가능성이 높은 입계의 길이에 대하여, 도 9a, 도 9b 에 의해 설명한다.

이제, 도 9a, 도 9b 에 있어서는, 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서의 한 변의 길이를 단위 길이 L 로 하는 정방형의 부분을 가정하여 생각한다. 도 9a 에 있어서는 결정립이 작고, 한 변의 길이가 단위 길이 L 의 1/6 로 한다. 도 9b 에 있어서는 결정립이 크고, 한 변의 길이가 단위 길이 L 의 1/3 로 한다. 요컨대 결정립의 한변의 크기를 배·절반의 관계로 한다. 결정립이 작은 도 9a 에 있어서, 종방향의 계면의 길이는, 단위 길이 L 의 6 배의 6 * L 의 길이이고, 횡방향도 동일하게 하여 6 * L 의 길이가 된다. 따라서, 종횡의 길이의 합으로서 12 * L 이 입계의 계면의 길이가 된다.

한편, 결정립이 큰 도 9b 에 대해서도 동일하게 하여 구하면, 종·횡 모두 3 * L 이 된다. 따라서, 종횡의 길이의 합으로서 6 * L 이 입계의 계면의 길이가 되어, 계면의 길이가 절반이 된다. 요컨대 결정립이 큰 편이 입계의 계면의 길이가 짧아진다.

이제, 구오스테나이트 결정립의 입계에 있어서 발청의 기점이 되어 발청이 진행한다고 하여, 발청의 기점이 되는 확률이 동일한 정도라고 가정하면, 결정립이 큰 편이 발청의 확률을 저하시키는 것이 가능하다라는 것을 이해할 수 있다. 평면에 있어서 길이의 간이적인 비교를 실시했지만, 결정립은 입체이므로 표면적의 총합을 비교하는 편이 보다 현실적이라고 생각된다. 요컨대 상사비가 2：1 이므로 면적을 비교하면 상사비의 2 승이 되고, 발청의 확률로서 4 배 정도가 차이가 날 가능성이 있다고 생각된다. 따라서, 조직의 미세화도 특성 개선에 중요하지만, 녹에 관해서는 발청의 기점이 입계에 있다고 생각되므로, 미세화는 반드시 좋은 방향이라고는 생각할 수 없다고 생각된다. 요컨대 Cr 탄화물을 석출시키지 않도록 기지 내에 고용시켜 두는 제어가 중요하다고 생각된다.

다음으로, ??칭 온도와 조직 상태에 대해 설명을 도면과 함께 설명한다. 도 10a ∼ 도 10e 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 조??칭 온도와 조직 사진을 나타내고 있다. 도 11a, 11b 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 저온 (1020 ℃ 미만) 에서 ??칭한 경우의 조직 사진, 도 12 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 고온 (1150 ℃ 이상) 에서 ??칭한 경우의 조직 사진을 나타내고 있다. 도 10a ∼ 도 10e 는 ??칭 온도 1030 ℃ 에서 1140 ℃ 까지 변화시킨 경우의 조직 상태를 광학 현미경으로 약 400 배로 촬영한 것이다.

표면은 ＃600 번의 연마지로 연마한 후에, 알루미나 슬러리를 사용하여 경면 연마하고 나서 염화 제 2 철 ＋ 희황산의 혼산에 의해 에칭하고 있다. 표면 연마의 방법이나 에칭액에 대해서는 표면의 관찰 상태에 의해 적절히 변경하는 것은 가능하다. 도 10a ∼ 도 10e 에 있어서는, 어느 쪽도 라스 마텐자이트의 양태를 나타내고 있다. 초기 오스테나이트의 결정 경계 (오스테나이트의 바운더리) 중에 패킷의 성장이 잘 확인된다. 블록에 대한 성장은 불충분한 것으로 보여진다. 또한, 패킷은 도 10b ∼ 도 10d (??칭 온도 1050 ℃ ∼ 1080 ℃) 의 온도 범위에서 가장 구오스테나이트 결정립이 성장하고 있는 것으로 보여진다. 성장한 결정입경의 크기는 사진으로부터도 알 수 있는 바와 같이 30 ∼ 100 ㎛ 로 되어 있다.

도 11a, 도 11b 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 저온인 1020 ℃ 미만에서 ??칭한 경우의 조직 사진이다.

도 11a 는 약 400 배로 촬영한 광학 현미경의 사진으로, 패킷도 블록도 성장하지 않고 미세화가 일어나 있다. 결정립이 숭숭한 이른바 그래눌러가 아닌 평평한 느낌으로 보여진다.

도 11b 는 도 11a 의 전자 현미경 사진으로 배율은 5,000 배로 확대하고 있다. 사진에는 1 ㎛ 정도의 크기의 흰 구상으로서 보여지는 Cr 탄화물이 미고용으로 수많이 확인된다.

이 Cr 탄화물에 의해 패킷의 성장이 저해되어 미세한 결정립이 되어 있다고 생각된다. 냉각시에 피닝되어 미세화가 진행된 것으로 생각된다.

요컨대, Cr 이 구오스테나이트의 입계 내에 있어서 석출되지 않고 고용되어 있으면, 잘 성장한 패킷이 확인되는 것으로 생각된다. 구오스테나이트 결정립의 크기로는, 1020 ℃ 이하에서 ??칭한 경우에는, 30 ㎛ 미만으로 되어 있는 것을 사진으로부터 이해할 수 있다.

도 12 는 본 발명의 제 1 실시형태보다 고온인 1150 ℃ 이상의 고온에서 ??칭한 경우의 조직 사진이다. 도 12 에 있어서는 약 400 배로 촬영한 광학 현미경의 사진으로 큰 δ 페라이트가 확인된다. δ 페라이트의 존재는, 계면에서의 Cr 탄화물을 석출시킴으로써 Cr 농도가 저하되어 결핍층을 발생시키기 때문에, 내식성을 낮추는 것은, 이미 설명한 바와 같다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는 ??칭 온도를 적절한 범위로 하는 것에 의해, Cr 을 결정립 내부에 확실하게 고용시킴으로써, 입계에 있어서 Cr 탄화물의 석출을 억제함과 함께, δ 페라이트의 발생을 방지시키고 있다. ??칭 온도가 적절한 범위보다 낮으면 결정입경의 크기로는, 패킷이 성장하지 않아 알기 어렵지만 30 ㎛ 미만이고, ??칭 온도가 적절한 범위보다 높으면 특징적으로 존재하는 δ 페라이트도 20 ㎛ 이하의 크기로, 도 10a ∼ 도 10e 에 나타내는 본 발명의 경우의 결정립의 상태와는 분명한 차이가 보여진다.

다음으로, 도 13 에 의해 본 발명의 라스 마텐자이트에 대해 설명한다. 도 13 에 있어서, 주위의 경계는 초기의 오스테나이트의 결정립계에서 구오스테나이트립 내에는 패킷이나 블록이 관찰된다. 블록이란, 동일한 결정 방위의 집합체로, 침상으로 보이고, 이 블록의 집합체가 패킷으로 불린다. N 은 블록의 폭에 그 정도로 영향을 주지 않는 것 같지만, C 의 증가에 따라 블록의 폭은 가늘어지는 것 같다. 어느 쪽이든 본 발명에 있어서 적절한 ??칭이 실시된 경우에 특징적인 조직 형태로서 출현하는 것이 확인되어 있다. 패킷 사이즈에 의해, 인성 등의 특성에 영향을 주지만, 본 발명에 있어서는, 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품의 적절한 조성·적정한 열처리의 판단에 이용할 수 있는 것으로 생각한다.

도 14 는 본 발명의 제 1 실시형태의 마텐자이트계 스테인리스강의 조성에 대해 적정 ??칭 온도 범위를 나타내는 모식도로, ??칭 온도에 대하여, 결정입경 (패킷의 성장), Cr 탄화물의 발생, δ 페라이트의 발생에 대하여 정리한 모식도이다.

도 13 에 있어서, 구오스테나이트 결정립이 성장함으로써 패킷이 잘 성장하여 관찰된다. 반대로 패킷이 성장하여 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 가 된 조직을 나타내는 경우에는 ??칭 온도가 1030 ℃ ∼ 1140 ℃ 의 적정한 범위에서 실시되었다고 생각된다.

이 ??칭 온도 범위 미만에서 ??칭을 실시하면, 전술한 바와 같이 Cr 탄화물에 의해 구오스테나이트 결정립의 성장이 억제되고 미세화가 진행되어, 구오스테나이트 결정립의 사이즈가 30 ㎛ 미만이 된다.

동일하게 이 ??칭 온도 범위보다 높은 온도에서 ??칭을 실시하면, δ 페라이트의 발생이 확인됨과 함께, 패킷이 성장하지 않고 30 ㎛ 미만이 된다.

따라서, 적절한 온도 범위에서 ??칭된 것과, 패킷이 성장하여 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 가 되는 것이 표리 일체의 관계로 되어 있다고 생각된다. 또, 본 발명에 있어서 ??칭 온도와 결정립의 성장에 대해서는, 먼저 나타낸 바와 같이 패킷의 성장이 더욱 진행되어 있는 ??칭 온도 1050 ℃ ∼ 1080 ℃ 의 온도 범위가 보다 바람직한 ??칭 온도 범위라고 생각된다.

다음으로 내식성에 대해 설명한다. 스테인리스강의 내식성에 대해서는, 공식 지수 PI (Pitting Index = Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 에 의해 공식 전위와의 사이에 상관성이 있는 것이 알려져 있다. 내식성이 높은 대표적인 스테인리스강으로는, 오스테나이트계 스테인리스강의 SUS304 가 잘 알려져 있고, PI 값으로는 Cr 함유량에 의해 18.0 ∼ 20.0 으로 되어 있다.

마텐자이트계 스테인리스강에 있어서는, Mo 나 N 에 의한 내식성 향상에 대해서도 알려져 있고, 전술한 PI 값과 잘 부합한다. PI 값이 대략 18 이상이고 SUS304 정도의 공식 전위를 나타내는 것도 잘 알려져 있다.

그러나, δ 페라이트가 존재하면, PI 값이 높아도 내식성 (공식 전위) 이 현저하게 저하된다.

따라서, PI 값을 SUS304 정도로 하는 것에 더하여, δ 페라이트가 발생하지 않게 하는 것이 중요하다.

본 발명에 의하면 적절한 온도 범위에서 ??칭, 서브제로 처리를 실시함으로써 δ 페라이트의 발생을 억제할 수 있고, PI 값에 알맞은 공식 전압이 얻어져, 높은 내식성을 확보할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 있어서의 플로에 대해 설명한다. 도 15 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기구 부품의 제조 방법의 플로도이다.

순서는 1, 2, 3, 4, 4A 로 이루어지고, 재료를 준비하는 순서 1, ??칭에 이어서 서브제로 처리를 하는 순서 2, 템퍼링을 실시하는 순서 3, 연삭 또는 연마에 의해 면조도를 향상시키는 순서 4, 표면에 산화 피막을 형성하여 부동태화시키는 순서 4A 에 의해 구성되어 있다. 순서 2, 3 을 합하여 열처리라고 부르는 것으로 한다.

또, 괄호로 둘러싼 순서 4, 4A 에 대해서는 생략할 수도 있는 것을 나타내고 있다.

먼저 순서 1 에서는 본 발명에 의한 마텐자이트계 스테인리스강을 준비하는 순서로, 사전에 필요한 기구 부품의 형상을 선반, 프레이즈, 머시닝 등의 가공기에 의해 가공한 부재를 준비한다. 일반적으로 열처리에 수반하여, 휨이나 변형, 표면의 거칠기, 오염 (덴트) 등이 발생하므로 이들을 제거·수정하기 위한 연마 여유나 연삭 여유 등을 포함한 형상으로 한다.

본 발명에서는, ??칭에 의한 휨이나 변형 등이 작고, 허용 범위에서, 필요해지는 정밀도 내에 들어가게 하기 위해, 이와 같은 연마 여유나 연삭 여유 등의 가공 여유는, 최소로 하는 것이 가능하다.

다음으로, 순서 2 에서는 전술한 바와 같이 필요한 경도가 들어가, 유해한 δ 페라이트의 존재가 없는 라스 마텐자이트가 되도록, 진공로 등에서 1030 ℃ ∼ 1140 ℃ 로부터 ??칭을 실시한다.

이 순서 2 에 의하면, 기구 부품에 필요한 경도나 금속 조직을 부여할 수 있다. 구체적으로는 필요한 라스 마텐자이트의 조직을 실현시킬 수 있다. ??칭 온도에 있어서 기구 부품은 오스테나이트의 조직으로 되어 있고, 냉각에 수반하여 마텐자이트 변태를 일으켜 고경도의 라스 마텐자이트의 조직이 된다.

??칭의 열처리로에 대해서는 특별히 지정하지 않지만, 일반적으로 사용되는 진공로에서 충분히 ??칭을 하는 것이 가능하다.

냉각시에는 변형에 기초하는 기구 부품의 휨이나 변형은, 일반적으로 냉각시의 온도의 불균일에 수반되는 마텐자이트로의 변태 시간에 차이가 생기기 때문에 발생하는 것이 알려져 있다. 따라서, 기구 부품의 질량·형상이나 열처리로의 열적인 특성 (열용량, 냉각 능력) 이나 투입 수량 (질량) 등의 조건을 확인하는 것도 중요하다.

다음으로, ??칭의 순서에 이어서, 서브제로 처리를 실시한다. ??칭에 의한 마텐자이트 변태는 상온보다 높은 온도에서 완료되지만, (C ＋ N) 의 양에 의해 잔류 오스테나이트가 존재하는 경우가 있다. 주지하는 바와 같이 잔류 오스테나이트의 존재는 마텐자이트의 경도를 저하시킬 뿐만 아니라, 시간 경과적으로 마텐자이트로의 변태가 진행된다. 오스테나이트와 마텐자이트에서는 결정 구조의 차이 (FCC/BCC) 에서 기인되는 체적 변화가 있기 때문에 기구 부품으로는 치수가 변화하거나 형상이 변형되거나 한다.

이 때문에 잔류 오스테나이트는 충분히 저감시킬 것이 요망된다.

잔류 오스테나이트는 마텐자이트 변태 개시점 (Ms) 의 저하나 냉각 속도 등에 의해 변화하지만, 합금 성분에 있어서는 C ＋ N 의 증가에 의해서도 야기된다. 이 때문에 기구 부품을 보다 안정시키기 위해서도, 잔류 오스테나이트를 저감시키는 것이 유효하고, 그를 위해 ??칭에 이어서 서브제로 처리를 실시함으로써, 잔류 오스테나이트를 확실하게 저감시킬 수 있다.

이와 같이 서브제로 처리를 실시함으로써, (C ＋ N) 에서 대략 0.28 ％ 정도까지 잔류 오스테나이트의 발생을 억제할 수 있다. (C ＋ N) 가 0.4 ％ 라도 잔류 오스테나이트의 발생을 저감시키는 효과가 있고, 경도를 HRc 로 58 ∼ 62 로 할 수 있다. 또, 잔류 오스테나이트에 의한 폐해가 적다고 생각되고 있는 10 ％ 이하인 7 ％ 정도까지 억제되어 있다.

순서 3 에서는 ??칭에 의해 고경도의 마텐자이트로 된 기구 부품에 필요한 인성을 부여하고, 변형을 제거하여 안정화시키는 순서이다. 템퍼링 온도를 높게 하면 경도가 저하되어 온다. 템퍼링에는, 경도를 우선하고, 인성을 부여하도록 200 ℃ 전후의 비교적 저온에서 실시되는 저온 템퍼링과, 높은 인성을 부여하기 위해서 600 ℃ 전후에서 실시되는 고온 템퍼링이 있다. 본 발명에 있어서는, 기구 부품으로서 베어링으로의 응용을 시야에 넣고 있으므로, 경도를 우선하여 300 ℃ 이하의 비교적 저온인 150 ℃, 바람직하게는 150 ℃ ± 10 ℃ 에서 템퍼링을 실시한다.

보다 인성을 필요로 하는 기구 부품의 경우에는, 600 ℃ 전후에서의 고온의 템퍼링을 실시하는 것도 가능하지만, 그 경우에는 경도가 저하되므로, 주의·검토가 필요하다. 이 순서 3 에 의해, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 기구 부품의 제조 플로를 종료시킬 수 있다.

순서 3 의 템퍼링에 이어서, 순서 4 로서 기구 부품의 표면을 연삭이나 연마를 실시함으로써 면조도를 향상시키는 순서에 대해 설명한다.

금속 표면은 조면화하면 표면적이 증대하는 것이 알려져 있고, 예를 들어 전해 콘덴서의 알루미늄박 등에서는 표면을 조면화함으로써, 투영면의 3 배 이상의 실표면적을 증대시켜, 정전 용량을 높게 할 수 있다. 반대로 말하면, 투영 면적에 대해 실표면적은 표면의 면조도를 향상시킴으로써 저감시킬 수 있다. 상기 서술한 바와 같이 결정입경의 미세화는 발청의 기점이 되는 입계의 길이·면적을 증대시키는 설명을 했지만, 이 경우도 마찬가지로 표면의 면조도를 향상시킴으로써, 실표면적의 증대를 방지할 수 있어, 발청의 기점이 되는 계면의 면적을 감소시키는 것이 가능해진다. 기구 부품은 이미 순서 3 이 종료되어 있으므로, 열처리가 종료되고 경도가 높아져 있다. 따라서, 통상적인 절삭 공구 등으로는, 가공이 곤란해져 있다. 또, 절삭 공구 등의 제거량이 많은 가공에서는, 면조도의 향상을 그다지 기대할 수 없다. 그래서, 지석이나 슬러리 등에 의한 연삭이나 연마를 함으로써, 경도가 높은 기구부의 표면의 면조도를 향상시킬 수 있다. 또한 연삭이나 연마 이외에도 배럴 가공이나 바니시 가공이나 전해 연마 등의 경도가 높은 표면의 면조도를 향상시키는 가공 방법을 적절히 사용하는 것도 가능하다.

계속해서, 순서 4A 의 표면에 산화 피막을 형성하는 순서에 대해 설명한다. 순서 3 의 템퍼링에 이어서, 필요에 따라 순서 4 를 실시하는데, 그 후에 순서 4A 의 표면에 산화 피막을 형성하는 순서를 실시한다. 스테인리스강은 Cr 의 산화 피막에 의해 내식성이 높은 것이 알려져 있지만, 이 산화 피막을 보다 적극적으로 구성하여 보다 높은 내식성을 부여하는 순서이다. 기구 부품의 표면을 단단한 산화 피막으로 덮음으로써, 표면을 부동태화 (패시베이션) 시키는 것이다. Cr 산화막은 공기 중에서 생성된 경우에는, 5 ㎚ 정도의 매우 얇은 막두께로 되어 있지만, 산화성의 질산에 의해 강고한 산화 피막을 구성시키는 것이 가능해진다. 이 경우에는, 대략 2 배의 10 ㎚ 정도의 두께의 산화막이 생긴다고 되어 있다.

부동태화 처리란, 예를 들어, 5 ∼ 40 ％ HNO₃ 용액을 베이스로, 필요에 따라, 과산화수소, 과망간산, 크롬산 등의 산화제를 미량 첨가한 용액에, 상온 ∼ 70 ℃ 에서, 제품을 침지시키는 처리이다.

나아가서는, 질산으로 부동태화 처리를 실시하는 순서에 앞서, 표면을 전해 연마함으로써 내식성을 보다 향상시킬 수 있다. 이것은, 순서 4 에 기재되어 있는 계면의 면적을 감소시키는 것에 더하여, 표면이 날카로운 부분이 우선적으로 제거되어, 원활한 표면이 되기 때문이라고 생각된다.

나아가서는 전해 연마에 의해 표층의 Fe 가 용출되기 때문에, 표면이 Cr 리치인 조성이 되는 것에 의한다. 이로써 표면 정도로 내식성이 높아진다는 조성이 된다. 또한 본 발명의 마텐자이트계 스테인리스강에 있어서는 부동태 피막의 기능 강화를 실시하는 원소로서 알려진 Mo 가 함유되어 있으므로, Cr 산화막의 자기 수복을 도움으로써 내식성을 높이는 것도 가능하게 되어 있다.

그런데, 내식성의 평가에 대해 도 16 및 도 17 에 의해 설명한다. 도 16 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내식 시험으로서의 염수 분무 시험의 결과의 사진이고, 도 17 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 내식 시험으로서의 CASS 시험의 결과 사진이다. 평가 대상으로서는, 구름 베어링을 사용하고 있다. 베어링의 링으로는, 본 발명에 의한 것과 구름 베어링으로 다용되고 있는 SUS440C 를 사용하여 실시한 것이다.

먼저, 염수 분무 시험은 JIS Z 2371 (중성 염수 분무 시험) 에 준거하여 실시하였다. 분무액으로는 염화나트륨을 농도 50 ± 5 g/ℓ 를 사용하고, PH = 6.5 ∼ 7.2, 온도：35 ℃ ± 2 ℃ 이고, 분무량：1.5 ± 0.5 ㎖/H 로 실시하였다. 50 시간, 100 시간, 250 시간의 외관의 사진을 나타내고 있다. 본 발명에 의한 베어링에서는 250 시간 경과 후에 있어서도 발청은 확인되지 않았지만, SUS440C 의 베어링에 있어서는, 100 시간에서 내외륜에 빈틈없는 녹이 확인된다. 250 시간 후에는, 베어링 전체가 완전히 녹슬어 있다는 상황이 되어 있어, 본 발명에 의한 높은 방청성을 확인할 수 있다.

계속해서, CASS (Copper accelerated aceticAcid Salt Spray test) 시험은, JIS Z 2371 (카스 시험) 준거하여 실시하였다. 분무액으로는 염화나트륨을 농도 50 ± 5 g/ℓ 와 염화구리 (II) 0.205 ± 0.015 g/ℓ 의 혼합액을 사용하고, PH = 3.1 ∼ 3.3 (아세트산 산성), 분무 실내 온도：50 ℃ ± 2 ℃ 이고, 분무량：1.5 ± 0.5 ㎖/H 로 실시하였다. 50 시간, 100 시간, 250 시간의 외관의 사진을 나타내고 있다. CASS 시험은 염수 분무보다 엄격한 시험이며, 본 발명에 의한 베어링에서는 250 시간 경과 후에 있어서도 링 부분에는 발청은 확인되지 않았다.

내외륜의 사이에 있는 오스테나이트 스테인리스제의 SUS304 제의 실드판에 약간의 변색이 확인되었다. 이것에 의하면, 높은 방청성이 있다고 여겨지고 있는 SUS304 보다 내성성이 높은 시험 결과가 얻어졌다. SUS440C 의 베어링에 있어서는, 50 시간에서 내외륜에 빈틈없이 녹이 확인된다. 250 시간 후에는, 베어링 전체가 간극 없이 녹슬어 베어링 자체의 표면이 확인되지 않는 상황이 되어 있다. 실드판도, 녹이 번진 것처럼 확실히 녹이 확인되어 있다. 이로써 본 발명에 의한 링에서의 높은 방청성을 확인할 수 있다.

다음으로 본 발명의 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 구름 베어링의 음향 특성에 대해 도 18a 및 도 18b 에 의해 설명한다. 도 18a 및 도 18b 는 각각 본 발명과 종래의 비교예로서의 SUS440C 에 의한 구름 베어링으로 구체적으로 MR137 (φ13 × φ7 × W4) 및 MR148 (φ14 × φ8 × W4) 의 각 20 개의 안데론값을 측정한 도수 분포를 나타내고 있다. 상세한 설명은 생략하지만, 그래프의 우측에는 본 발명에 의한 베어링, 좌측에는 종래예에 의한 베어링의 데이터가 아래로부터 순서대로 L, M, H 의 각 주파수 밴드의 측정값의 도수로 나타내고 있다. 어느 쪽의 형식에 있어서도 본 발명에 의한 베어링의 음향 특성은 종래품과 비교하여 손색 없고, 일부의 대역에 있어서는 종래품보다 평온한 결과가 되어 있다.

마텐자이트계 스테인리스강에 있어서는, 음향 특성을 개선시키기 위해서 탄화물을 미세화하는 개량이 진행되어 왔지만, 본 발명이 성장한 결정립에 있어서는, Cr, C 가 잘 고용되어 있기 때문에 음향적으로 양호한 결과가 얻어진 것으로 생각된다.

(실시형태 2)

계속해서, 본 발명에 있어서의 제 2 실시형태로서의 스트레이트 샤프트에 대해 설명한다.

샤프트는 인발 (引拔) 에 의해 필요한 직경의 바재로 되어 있고, 선삭에 의해 φ4 × 60 으로 마무리되어 있다. 이 샤프트는 염수의 환경에서 사용되는 기구 부품의 예로서 도시하지 않은 부재를 교환 가능하게 고정시키는 압입핀으로서 상정하고 있다. 따라서, 발청되어 제거할 수 없게 되어서는, 부재를 교환할 수 없기 때문에, 내식성이 높은 압입핀일 것이 요구된다.

그래서, 본 발명에 의한 순서 4 에 의해 그 표면의 면조도를 향상시키는 것에 의한 내식성 향상의 확인을 실시하였다.

샤프트의 조건은, 도 15 에 있어서의 순서에 있어서는 순서 1, 순서 2, 순서 3 까지는 동일하고, 순서 4 의 유무에 의해 2 수준으로 하고 있고, 순서 4A 의 표면에 산화 피막을 형성하는 것은 실시하지 않았다. 바재는 선삭 가공하여 표면 조도가 대략 Ra = 0.65 정도로 마무리되어 있다. 순서 4 는 센터리스 연마에 의해 표면 조도를 대략 Ra = 0.1 로 하여 면조도를 향상시키고 있다. 그 밖의 조건은 동일하게 하고 있다.

시험 방법은 전술한 염수 분무 시험과 동일한 조건에서 JIS Z 2371 에 준거하고 있고, 250 시간 경과 후의 사진을 비교하여 나타내고 있다. 오른쪽의 선삭만 (표면 조도를 향상시키지 않았다) 의 샤프트에서는, 상부에 약간이지만 흐릿하게 녹슨 점의 발생이 확인된다. 한편, 왼쪽의 표면 조도를 향상시키고 있는 샤프트에서는 발청이 확인되지 않는다. 이와 같이, 표면 조도를 향상시킴으로써, 내식성이 향상된 것으로 생각된다.

이것은, 샤프트의 표면의 면조도를 향상시킴으로써, 실표면적을 저감시킬 수 있고, 발청의 기점이 되는 계면의 면적을 감소시킴으로써, 내식성이 향상된 것으로 생각된다.

(실시형태 3)

다음으로 본 발명에 있어서의 제 3 실시형태로서 표면에 산화 피막을 형성하는, 이른바 부동태 처리에 대해 베어링의 내식 시험을 도 20 에 의해 설명한다. 도 20 에 있어서의 베어링은 본 발명에 있어서, 전술한 순서 4A 에 의한 표면에 산화 피막을 형성하는 순서의 유무에 의한 차이를, CASS 시험의 350 시간에서의 차이를 비교한 것이다.

그 밖의 순서 1, 순서 2, 순서 3, 순서 4 에 대해서는 동일하게 실시하고 있다.

왼쪽의 베어링은 패시베이션 (부동태 처리) 으로서 산화성의 질산 (HNO₃) 을 베이스로 하여 침지하여 실시하고 있다. 질산 농도나 처리 온도·시간 등이나 처리액에 대해서도 질산-크롬산이나 질산-과망간산 등의 혼산을 사용하는 것도 적절히 선택할 수 있다. 본 실험에서는 12 ％ HNO₃ 에 침지시켜 표면의 Cr 산화막에 의한 패시베이션으로 하였다.

오른쪽의 패시베이션이 없는 베어링에 있어서 내륜 내 경부에 약간 거무칙칙한 빛깔이 확인되는 차이로 되어 있다. 왼쪽의 베어링에서는 거무칙칙한 빛깔도 확인되지 않고, 깨끗한 표면으로 되어 있다. 패시베이션에 의한 내식성의 차이가 확인되지만, 어느 쪽의 베어링도 CASS 에 의한 시험의 결과로부터, 내식성은 꽤 양호하다고 생각된다.

패시베이션을 실시한 표면은 산화성의 질산에 의해, Fe 가 용출됨으로써 Cr 리치가 되어 보다 내식성이 향상되었다고 생각된다.

(실시형태 4)

다음으로, 본 발명에 있어서의 제 4 실시형태로서 구름 베어링을 사용한 회전 장치로서 낚시 도구에 있어서의 릴에 대해 도 21 에 의해 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 이른바 스피닝릴로 불리는 것이다. 릴 본체 (1) 는 도시하지 않은 로드 등으로 불리는 낚싯대에 장착되어 사용된다. 핸들 (2) 을 A 의 방향으로 회전시킴으로써, 로터 (3) 가 실을 감는 스풀 (4) 에 대해 회전한다. 로터 (3) 에는 베일 (6) 로 불리는 만곡된 봉상의 부재와, 라인으로 불리는 도시하지 않은 낚시줄을 가이드하는 라인 롤러 (5) 가 형성되어 있어, 라인을 스풀 (4) 에 감을 수 있다. 이 릴에는 도시하지 않은 내부에 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 구름 베어링이 2 개 사용되고 있다. 나아가서는, 라인 롤러 (5) 에는, 본 발명에 있어서의 제 2 본 실시형태와 동일한 면조도를 향상시킨 기구 부품을 사용하고 있다.

이 종류의 릴은, 모래사장에서의 던지기 낚시 등에 다용되기 때문에, 염수가 있는 환경하에 노출된다. 나아가서는, 라인을 감을 때에 라인 롤러 (5) 는, 라인에 부착된 모래에 의해, 마치 연마제와 같이 표면이 어택된다. 이로써, 라인 롤러 (5) 는 염수에 의한 화학적 어택에 더하여, 모래에 의해 기계적으로도 어택된다. 본 발명에 의하면, 표면의 경도가 높고 내식성이 높은 벌크재로서 라인 롤러를 구성할 수 있다. 모재에 도금을 실시한 라인 롤러에서는 도금이 손상되어 발청되기 쉽기 때문에, 내식성이 문제가 된다. 티탄 등의 내식성이 높은 재료로는 고가이고 가공성이 나쁘다. 이들에 비하여, 본 발명에 의하면, 고경도이고 내식성이 양호한 라인 롤러가 염가로 실현될 수 있다. 내식성이 높기 때문에, 메인터넌스도 종래와 비교하여 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.

(실시형태 5)

상기 실시형태 4 는, 구름 베어링을 예로서 설명했지만, 하우징, 1 개 이상의 구름 베어링, 중공축으로 구성하는 구름 베어링 유닛도 본 발명의 권리 범위에 속한다. 내식성이 요구되는 구름 베어링 유닛으로는, 예를 들어 치과 핸드피스의 에어 터빈이나, 연료 전지 등의 공기극으로의 송풍팬이나, 화구나 온천지 등의 부식성 가스 분위기에서 사용되는 멀티콥터 등에 사용되는 장치에 장착되는 것을 들 수 있다. 구름 베어링 유닛은, 1 개 이상의 구름 베어링에 예압을 부여하면서, 접착 또는 압입 등의 방법으로 일체화로 한다. 그 때문에, 구름 베어링을 교환할 때에, 고객은 구름 베어링의 단품에 예압을 조정하면서 실시하지만, 본 발명에 의하면 이 번잡한 작업이 불필요해진다.

(실시형태 6)

다음으로, 본 발명에 있어서의 제 6 실시형태인, 치과용의 핸드피스에 대해 도 22a, 도 22b 에 의해 설명한다. 도 22a 는 본 실시형태에 의한 회전 장치로서의 치과용 핸드피스 (20) 의 선단 부분 (21) 을 나타내고 있다. 선단 부분 (21) 은 스트레이트한 파지부에 이어서, 구강 내에 삽입되는 테이퍼부의 선단에 있다.

또, 하우징 (22) 의 축심부에는, 본 발명의 제 3 형태에 나타낸 구름 베어링 (23, 23) 을 통하여, 회전축 (24) 이 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 회전축 (24) 의 선단에는 지석이나 드릴 등의 가료 (加療) 용의 공구 (25) 가 착탈 가능하게 장착되어 있다. 또, 회전축 (24) 에는, 터빈 날개 (26) 가 일체적으로 회전 가능하게 고정되어 장착되어 있다. 이 터빈 날개 (26) 는 하우징 (22) 에 형성된 기체 공급부 (도입로) (27) 로부터 공급되는 공기에 의해 고속 회전하는 것으로, 그 회전수는 매분 30 만 회전 이상에 이른다.

회전축 (24) 의 안정적인 고속 회전은, 구름 베어링 (23, 23) 의 성능에 크게 좌우된다. 구름 베어링 (23) 의 형식은 특별히 한정되지 않지만, 래디얼 하중과 액시얼 하중의 양방을 받을 수 있고, 예를 들어 개방형 딥 그로브 볼 베어링이나 개방형 앵귤러 볼 베어링 등을 대표적인 것으로서 들 수 있다. 또한, 유지기가 있는 것과 없는 것을 구분하여 사용할 수 있고, 양측 실드가 형성된 것 이외에, 사용 조건에 따라서는 편측 실드 형성된 것도 사용된다.

그리고, 본 발명에서는 내외륜, 전동체 증 적어도 하나를 실시형태 1 에 나타낸 마텐자이트계 스테인리스강제로 한다. 또, 전동체도 동일하게 실시형태 1 에 나타낸 마텐자이트계 스테인리스강제로 할 수도 있지만, 세라믹스제로 하는 것이 바람직하고, 일본 공개특허공보 평6-108117호에 개시되어 있는 미소 볼의 조립 (造粒) 법에 의해 제조한 것이 좋다. 조립법에 의한 경우에는, 미소 볼의 소재는, 블록상의 잉곳을 분쇄하고, 체로 분류한 미소립을 구상화하고, 이것을 반소결하여 체로 분류된 일정 범위 내의 것을 제 1 차 소재로 한다. 이 제 1 차 소재를 핵으로 하여, 그 주위에, 추가 공급된 원료 분말에 의한 부착층을 형성한다. 이어서 이 부착층이 형성된 것을 반소결함으로써 성장립으로 한다. 얻어진 성장립을 체로 분류하여 일정 범위 내로 구분한 후, 소결하여 미소 볼 소재가 얻어진다.

전동체를 세라믹스제인 것으로 함으로써 내마모성이나 내베이킹성이 향상되고, 윤활제의 공급량이 적어져도 장시간 운전이 가능해진다. 또, 세라믹스 볼의 비중은 스테인리스강구의 비중보다 작기 때문에, 보다 더 고속 회전이 가능하게 되어, 그 결과, 치과용 핸드피스에 의한 치아의 절삭 성능이 좋아진다.

또, 핸드피스의 발생하는 소음 대책면에서도, 스테인리스볼의 경우에는 궤도륜과의 금속끼리의 접촉에 의한 소리의 발생이 문제가 되지만, 세라믹스볼의 경우에는 이종 재료의 부재끼리의 접촉이기 때문에 소리가 조용해진다.

유지기도 특별히 한정은 없고, 관형 유지기 외에, 프레스 유지기, 절삭 가공 유지기, 성형 유지기, 핀형 유지기 등 중 어느 것이어도 된다. 유지기의 재질은, 스테인리스강이나 세라믹스 재료, 수지 조성물이 가능하다.

핸드피스는 구강 내에서의 출혈 등에 의한 콘테미네이션 등이 있기 때문에 사용 후에는 멸균 처치가 이루어진다. 통상은 고온·고압에 의한 증기 멸균 (오토클레이브) 이 실시된다. 본 실시형태에 의하면, 오토클레이브에 의한 멸균에 견딜 수 있는 고내식성의 구름 베어링을 위해 핸드피스의 장기 수명화가 가능해진다. 또한 증기 멸균에 더하여, 차아염소산 소다 등에 의한, 유리 염소에 의한 멸균에 대해서도 높은 내식성을 가지므로 이용하는 것이 가능하다.

또, 유리 염소는 정수장에 있어서의 멸균에 사용되고 있고, 이들 설비에 사용하는 부재 등으로의 응용도 가능하다.

또한, 동일한 부식성의 환경으로는, 포름산이나 반응성이 높은 중간 생성물이 함유되는 연료 전지용의 펌프나 송풍기 등의 보기나 μ-TAS 등에 응용되는 플루이딕스 부재나 유로 부품 등으로의 응용도 가능하다.

그런데, 본 발명에 있어서 비교예로서 나타낸 SUS440C 의 400 배의 조직 사진을 도 23 에 나타낸다. 도 23 에 있어서는 결정립이 미세화되어, 수 ㎛ 이하로 되어 있고, 군데군데에 희고 크게 보이는 입자는 Cr 의 탄질화물로 약 5 ∼ 10 ㎛ 정도로 되어 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 마텐자이트계 스테인리스강의 중에 C 나 N 을 잘 고용시킴으로써, 결정립을 성장시켜, 고경도이고 고내식성의 기구 부품을 실현하는 것이 가능해진다. 실시형태에 있어서 개시한 내용에 대해서는, 적절한 변경은 가능하다.

본 발명을 상세하게, 또 특정의 실시양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다.

본 출원은, 2013년 11월 13일 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2013-235002) 에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의한 마텐자이트계 스테인리스강을 사용한 기구 부품의 제조 방법에 의하면, 표면 경도가 높고, 내식성이 우수한 기구 부품을 실현할 수 있으므로, 염수와 같은 환경 등에서 사용되는 축이나 베어링 등에 적용할 수 있다. 또, 이들의 기구 부품을 사용함으로써, 회전 장치 등의 내식성을 향상시킬 수 있다.

1 : 릴 본체
2 : 핸들
3 : 로터
4 : 스풀
5 : 라인 롤러
6 : 베일
20 : 핸드피스
21 : 선단 부분
22 : 하우징
23 : 구름 베어링
24 : 회전축
25 : 공구
26 : 터빈 날개
27 : 기체 공급부

Claims

성분이 질량％ 로, C：0.20 ∼ 0.40 ％, 0 < N ≤ 0.1 %, 0 < Mo ≤ 3 %, Cr：12.0 ∼ 16.0 ％ 를 함유하고 0.3 ％ ≤ C ＋ N ≤ 0.4 ％ 이고, PI 값 (= Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 이 18 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 마텐자이트계 스테인리스강을 준비하는 순서와, 1030 ℃ 내지 1140 ℃ 로부터 ??칭하는 순서와, 서브제로 처리하는 순서와, 150 ℃이하에서 템퍼링하는 순서에 의해, 표층의 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 이고, 표면 경도가 HRc 58 ∼ 62 인 고경도, 고내식성 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
열처리를 실시하는 순서에 이어서, 연삭이나 연마 등에 의해 면조도를 향상시키는 순서를 실시하는 것을 특징으로 하는 고경도, 고내식성 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
열처리 또는 면조도를 향상시키는 순서에 이어서, 표면에 산화 피막을 형성하는 순서를 실시하는 것을 특징으로 하는 고경도, 고내식성 마텐자이트계 스테인리스강에 의한 기구 부품의 제조 방법.
제 1 항에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 기구 부품은 회전 장치로서, 내식성을 향상시킴으로써 부식 환경하에 노출되는 것을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 회전 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 부식 환경은 유리 염소에 의한 멸균인 것을 특징으로 하는 회전 장치.
내륜과 외륜 사이에 복수의 전동체를 자유롭게 전동할 수 있도록 유지하여 이루어지는 구름 베어링의 제조 방법에 있어서, 적어도 상기 내륜, 상기 외륜 중 어느 것을 성분이 질량% 로, C：0.20 ∼ 0.40 ％, 0 ＜ N ≤ 0.1 ％, 0 ＜ Mo ≤ 3 ％, Cr：12.0 ∼ 16.0 ％ 를 함유하고 0.3 ％ ≤ C ＋ N ≤ 0.4 ％ 이고, PI 값 (= Cr ＋ 3.3Mo ＋ 16N) 이 18 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인 마텐자이트계 스테인리스강을 소정 형상으로 가공하는 순서와, 1030 ℃ 내지 1140 ℃ 로부터 ??칭하는 순서와, 서브제로 처리하는 순서와, 150 ℃ 이하에서 템퍼링하는 순서에 의해, 표층의 구오스테나이트 결정입경이 30 ∼ 100 ㎛ 이고, 표면 경도가 HRc 58 ∼ 62 인 구름 베어링의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
열처리를 실시하는 순서에 이어서, 연삭이나 연마 등에 의해 면조도를 향상시키는 순서를 실시하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
열처리 또는 면조도를 향상시키는 순서에 이어서, 표면에 산화 피막을 형성하는 순서를 실시하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링의 제조 방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 구름 베어링으로서, 상기 구름 베어링은 핸드피스용 베어링인 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
제 9 항에 있어서,
상기 핸드피스용 베어링은, 내식성을 향상시킴으로써 유리 염소에 의한 부식 환경하에 노출되는 것을 가능하게 한 구름 베어링.