JPH0357180B2

JPH0357180B2 -

Info

Publication number: JPH0357180B2
Application number: JP58104275A
Authority: JP
Priority date: 1983-06-13
Filing date: 1983-06-13
Publication date: 1991-08-30
Also published as: JPS59232255A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高強度・高靭性を兼ね備え、且つ透磁
率の低い海中探索船搭載機器用高強度部材に関す
るものである。一般に、海中探索船は海上または海中に浮遊す
る障害物をレーダー、超音波などの探知機を用い
て探知して、これを除去する任務を有する船であ
り、海中探索船及びその船舶に搭載される機器は
極力透磁率の低い材料より構成される必要があ
る。当初、海中探索船搭載機器用部材としてクロム
モリブデン鋼（SCM435）が使用されていたが、
透磁率が高く障害物探知性に悪影響を及ぼしてい
た。そのため、現在ではSCM435よりも透磁性が
低く、且つSCM435と同等以上の高強度・高靭性
を有する析出硬化型ステンレス鋼が使用されてい
る。本発明は析出硬化型ステンレス鋼に比して、優
るとも劣らない高強度・高靭性を有し、且つ透磁
率の低い実質的に非磁性鋼からなる海中探索船搭
載機器用高強度部材を提供することを目的とする
ものである。即ち、本発明の部材は、重量％（以下同様）
で、C0.35〜0.45％、Si1.0％以下、Mn15〜20％、
Ni1〜３％、Cr5.12〜６％、V0.5〜1.5％及び不可
避的な不純物を含み残部が実質的にFeからなり、 (1) 0.2％耐力：80Kgｆ／mm²以上 (2) シヤルビー衝撃値：８Kgｆ・ｍ／cm²以上の高
靭性 (3) 透磁率：1.02以下の諸特性を有している。以下本発明を詳細に説明する。一般に、非磁性鋼としてオーステナイト系ステ
ンレス鋼及び高マンガン鋼が知られている。しか
し、これらの鋼は通常、溶体化処理されて構造用
部材として使用されているが、このような状態で
は耐力が低いという欠点がある。この点を改善す
るために、主として溶体化処理後、更に冷間加工
もしくは時効処理を施す方法がとられているが、
前者ではプレス能力及び製品形状などの制約によ
つて一般的実用性を欠いているが、後者は製品形
状に関係なく、一般的で実用的な製造方法であ
る。しかし、多くの場合時効処理によつて高強度
は達成されるが、所与の靭性を確保することが困
難である。これは時効処理による粒界炭化物の優
先的析出に基づく脆化が主要因である。そこで、
析出炭化物をマトリツクス中に均一に分散させる
ことを目的とした加工熱処理法が知られている
が、この方法は熱間加工終了温度の調製及び製品
形状上の制約があり、前述の冷間加工処理と同様
実用的には問題が多い。したがつて、実際には時
効処理だけで高強度・高靭性を同時に達成するこ
とが望ましい方法であるが、このためには部材化
学成分の適正な配合と最適熱処理条件の組合せに
よつて始めて可能と考えられる。本発明者らは上記の考え方に基づいて各成分組
成を変えた各種の高マンガン鋼を溶製し、その化
学成分の適正な配合を見出したものである。以下
に、本発明部材の成分組成を限定する理由につい
て説明する。炭素：オーステナイトの安定化及び強度向上に
不可欠の元素であり最低限0.35％を必要とする
が、過剰添加は粒界炭化物量を増し靭性を著し
く損うので上限を0.45％と限定した。珪素：脱酸剤及び強度向上元素として有効であ
るが、過剰添加は熱間加工性を損うので１％以
下にする必要がある。マンガン：オーステナイトの安定化による非磁
性化を計る上で不可欠な元素であり最低限15％
は必要であるが、過剰の添加は熱間加工性を損
うので上限を20％にする必要がある。ニツケル：炭素、マンガンとともにオーステナ
イト安定化元素であり、また高靭性化に有効な
元素であるので、最低限１％を必要とするが、
添加量を増すと部材が高価となるので、上限を
３％に限定した。クロム：固溶硬化による強度向上並びに耐食性
向上に有効な元素であり、最低限5.12％を必要
とするが、過剰添加はフエライト相を析出さ
せ、透磁率を増大させるので、６％以下に限定
する必要がある。パナジウム：時効処理に際して、微細な炭化物
をオーステナイトマトリツクスに析出させ強化
を計る上でもつとも重要な役割を果している元
素で、最低限0.5％を必要とするが、過度の添
加は溶体化処理で十分な固溶状態が得られない
ので、上限を1.5％とする必要がある。さらに本発明者らは、前記の化学組成を有する
鋼について熱処理条件を検討した結果、溶体化処
理：1200℃で１時間水冷（WQ）並びに時効処
理：700℃で３〜５時間空冷（AC）によつて所与
の高耐力・高靭性を同時に達成することを新規に
知見し、本発明の部材を想到したものである。次に本発明を実施例に基づき説明する。実施例高周波大気溶解により10Kgの鋼塊を製造し、20
mmφに熱間で鍜伸したものを供試材とした。第１
表に本発明による部材の化学成分を示す。

【表】これより適当な寸法の試料を切断して溶体化処
理並びに時効処理を施した後、熱処理試験片、引
張試験片及びシヤルピー衝撃試験片に切削加工し
て、それぞれ試験に供した。試験結果を次に示
す。第１図は溶体化処理（1200℃で１時間WQ）
後、時効温度700℃での時効時間と機械的性質と
の関係を示す。第１図によると、時効時間３時間
以上で0.2％耐力は80Kgｆ／mm²以上となり、時効
時間５時間以下でシヤルピー衝撃値が８Kgｆ・
ｍ／cm²以上であることを示している。即ち、溶体
化処理1200℃で１時間WQ並びに時効処理700℃
で３〜５時間ACの熱処理条件で所与の高耐力・
高靭性の部材が得られることが確認できる。次に試料１について、それぞれ冷間加工を施し
た試料から機械加工した試料片（6φ×15mm）に
ついて透磁率を測定した結果を第２表に示す。

【表】透磁率1.02以下が安定した非磁性鋼の条件であ
るが、第２表から本発明鋼が冷間加工並びに熱的
影響に対して極めて安定した非磁性鋼であること
が確認できる。第２図は本発明鋼の時効曲線、即ち時効処理条
件と硬さとの関係を示す。図中、Ｔは時効温度
（Ｃ）、ｔは時効時間（分）であり、●は試料１
（時効温度700℃）、×は試料２（時効温度720℃）の
それぞれ結果である。時効曲線をHv＝ａ＋bηと
し（η＝Ｔ＋273）（logt＋12.4）×10^-3）、第３表
の結果からHv＝−1903.56＋156.23ηとなつた。

【表】

【表】この時効曲線により、700℃３〜５時間AC相当
の時効処理条件を選択することができる。第３図は溶体化処理条件（1200℃１時間WQ及
び1100℃１時間WQ）が試料の硬さと耐力及び衝
撃値との関係に及ぼす影響を検討した結果を示
す。図中、●は試料１の0.2％耐力（溶体化温度
1200℃）、〇は試料１のシヤルピー値（溶体化温
度1200℃）、〓は試料２のシヤルピー値（溶体化
温度1200℃）、〓は試料１の0.2％耐力（溶体化温
度1100℃）、〓は試料１のシヤルピー値（溶体化
温度1100℃）をそれぞれ表わす。溶体化処理が
1200℃１時間WQの場合には、硬さ310〜370Hv
の範囲内に時効処理を施せば、耐力、衝撃値とも
に所与の値を達成できることを示している。一
方、1100℃１時間WQの場合には、前者と比較し
て同一硬さに対する耐力、衝撃値が低いばかりで
なく、所与の両特性値を同時に達成できないこと
を示している。これは溶体化処理でほぼ完全に炭
化物を固溶させることが必要不可欠の条件である
ことを示している。以上述べたように、本発明部材は通常の特定熱
処理条件の適用によつて、0.2％耐力80Kgｆ／mm²
以上、シヤルビー衝撃値８Kgｆ・ｍ／cm²以上、透
磁率1.02以下を満足する部材を提供するものであ
り、本発明部材は海中探索船搭載機器用高強度部
材として最適に使用することが可能である。また、本発明部材は高強度非磁性部材であるこ
とから、リニヤモーターカーの軌道用構造材、発
電機の保持リング、核融合炉実験装置用構造材、
超電導マグネツト蓄電設備、MHD発電設備及び
超電導発電機等の構造材としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による部材の時効時間と機械的
性質との関係を示す図、第２図は本発明による部
材の時効曲線を示す図、第３図は本発明による部
材の硬さと、耐力及び衝撃値との関係を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％で、C0.35〜0.45％、Si1.0％以下、
Mn15〜20％、Ni1〜３％、Cr5.12〜６％、V0.5
〜1.5％及び不可避的な不純物を含み残部が実質
的にFeからなり、溶体化処理及び時効処理によ
つて低透磁率、80.Kgｆ／mm²以上の0.2％耐力を有
する高耐力、及び高靭性を有することを特徴とす
る海中探索船搭載機器用高強度低透磁性部材。