JPH0459383B2

JPH0459383B2 -

Info

Publication number: JPH0459383B2
Application number: JP59045486A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kudo; Yoshio Taruya
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1992-09-22
Also published as: CA1238211A; EP0157509A1; EP0157509B1; DE3566555D1; US4581202A; JPS60190552A

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の分野）本発明は、実質的にフエライト組織からなるマ
トリツクスとオーステナイト単相からなる分散相
またはオーステナイトとフエライトの二相金属組
織を有する分散相等を有する耐応力腐食割れ性の
著しく優れた焼結ステンレス鋼の製造方法に関す
るものである。（従来技術）周知のように、ステンレス鋼粉にはマルテンサ
イト系、フエライト系、オーステナイト系、二相
系があり、それぞれの特性に応じた用途において
使い分けられている。例えば、フエライト系ステンレス鋼は安価であ
り、耐応力腐食割れ性（以下、“耐SCC性”とい
う）に優れる特徴を有しているが、靭性に劣る欠
点を有しており更に溶接性にも問題がある。オーステナイト系ステンレス鋼は優れた靭性と
耐食性を有しているが、Niを多量に含有するた
め一般に高価であり、さらに耐SCC性に劣る欠点
を有している。高Ni化は耐SCC性の改善に対し
有効であるがその改善には限度があり、さらに
Ni添加に伴い高価となるため材料としての汎用
性を著しく損なう。一方、二相系ステンレス鋼はこれらの欠点を解
消すべく提案されたもので、フエライト系、およ
びオーステナイト系ステンレス鋼の両者の長所を
兼ね備えておりオーステナイト系ステンレス鋼並
みの優れた靭性と良好な耐SCC性を有している。二相系ステンレス鋼の耐SCC性については、
EdeleanuがJ.Iron Steel Inst.，173.，140（1953）
で18Cr−8Ni−Ti鋼中のδフエライト量に着目し
た研究を発表して以来数多くの研究があり、成分
元素の影響、熱処理条件、およびフエライト量の
影響などが報告されている。一般的には、二相系ステンレス鋼の応力腐食割
れ（以下、“SCC”という）はフエライト相中を
伝播し、島状に分布しているオーステナイト相を
迂回し、オーステナイト相で阻止される。二相系ステンレス鋼の特徴としてSCC限界応力
値が高いことはよく知られているところである。
第１図および第２図は本件発明者の一人が、「防
食技術」Vol.30，No.４，pp.218〜226（1981）に報
告したものである。このうち第１図は25Cr系の
ステンレス鋼において鋼中のNi量を変化させた
供試材を用いて、427K、45％MgCl₂溶液中で耐
SCC性を評価した結果をまとめたものである。縦
軸は耐力に対するSCC限界応力値の比（σth／
σ_0.2）を示し、高い方が耐SCC性は優れている。
Niを含有しないフエライト系ステンレス鋼では
割れを発生しないが、微量のNiを含むフエライ
ト系ステンレス鋼ではσth／σ_0.2が急激に低下して
いる。σth／σ_0.2は２％Niで極小値をとる。６〜
８％Niでのσth／σ_0.2の上昇は組織がフエライト
とオーステナイトの二相組織になつていることに
よる。しかし、二相系ステンレス鋼の耐SCC性は
Niを含有しないフエライト系ステンレス鋼に比
べれば、なお、劣つている。これは二相系ステン
レス鋼のフエライト相がフエライト相とオーステ
ナイト相との間の元素分配に従い、多量のNiを
含有するためと考えられる。第２図は、25Cr−6Niの二相系ステンレス鋼
（〇印）とそのフエライト相相当成分を有する
28Cr−4Niフエライト系ステンレス鋼（●印）、
およびオーステナイト相相当成分を有する21Cr
−9Niオーステナイト系ステンレス鋼（△印）の
３鋼種を別々に溶解し、耐SCC性を比較したもの
である（試験条件は第１図の場合と同じ）。４％
のNiを含有するフエライト相相当の28Cr−4Ni
（α）鋼はフエライト相といつても４％のNiを含
有していることから耐SCC性が劣つているのが分
かる。従来の二相系ステンレス鋼においてSCCが
フエライト相中を伝播し、オーステナイト相を迂
回し、オーステナイト相で阻止されるのはこの点
に起因していると考えられる。第３図は従来の溶
解材の二相系ステンレス鋼における上述のような
SCC伝播機構を模式的に説明するもので、図中黒
太線でSCC伝播経路を示す。言い換えるならば、
二相系ステンレス鋼の耐SCC性はフエライト相の
耐SCC性に強く依存するが、通常の二相系ステン
レス鋼のフエライト相は凝固時のフエライト相と
オーステナイト相間の元素分配に従つてどうして
も４％程度のNiを含有するため耐SCC性はNiを
含有しないフエライト系ステンレス鋼に比べ劣つ
ており、ために二相系ステンレス鋼の耐SCC性は
Niを含有しないフエライト系ステンレス鋼に比
べ劣つているのである。すなわち、従来の二相系
ステンレス鋼は金属組織を二相とするためにNi
バランスとの関係より４〜8wt％程度のNiを含有
しており、フエライト相とオーステナイト相との
元素配分に従いフエライト相が３〜6wt％程度の
Niを含有する結果、Niを含有しないフエライト
系ステンレス鋼にくらべ耐SCC性は必然的に劣つ
ていた。（発明の目的）本発明の第１の目的は、従来の二相系ステンレ
ス鋼に比較して耐SCC性を顕著に改善したステン
レス鋼を製造する方法を提供することである。本発明の別の目的は、オーステナイト系並みの
優れた靭性とフエライト系ステンレス鋼並みの優
れた耐SCC性を備えたステンレス鋼を製造する方
法を提供することである。（発明の要約）前記の通り、従来、二相系ステンレス鋼におい
ては、フエライト相に数％のNiが含有されてく
ることは避け難いものと考えられて来た。本発明
者らは前述の第１図および第２図の結果からみて
も、二相系ステンレス鋼のフエライト相中のNi
含有量を低くすれば、その耐SCC性を飛躍的に改
善させることができるものと考え、二相系ステン
レス鋼のフエライト相中のNi量を任意に制御す
る手段を追求してきた。その結果二相系ステンレ
ス鋼の各相を構成する組成の鋼をそれぞれ別々に
溶解し、粉末として凝固させ、これを所定割合に
混合して焼結することによつて、上述の問題が一
挙に解決できることを確認して本発明に至つたも
のである。かくして、本発明は、 (1) フエライト系ステンレス鋼粉と、オーステナ
イト系ステンレス鋼粉、オーステナイトとフエ
ライトからなる二相系ステンレス鋼粉、オース
テナイトとマルテンサイトの二相系ステンレス
鋼粉、およびオーステナイトとフエライトとマ
ルテンサイトの三相系ステンレス鋼粉の１種以
上とを混合し、しかる後、圧粉成形して焼結す
ることを特徴とする、耐応力腐食割れ性に優れ
た焼結ステンレス鋼の製造方法である。また本発明は、その具体的態様にあつては、重量％でＣ：0.1％以下、Si：５％以下、Mn：１％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：11〜35
％、 Ni：0.01〜1.0％、Cu：１％以下を含有するフエライト系ステンレス鋼粉と、下記のステンレス鋼粉(i)〜(iii)の一種以上の鋼粉
とを混合し、 (i) Ｃ：0.2％以下、Si：１％以下、Mn：３％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：11〜30
％、 Ni：６〜70％、Cu：１％以下を含有するオーステナイト系ステンレス鋼粉、 (ii) Ｃ：0.2％以下、Si：５％以下、Mn：２％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：16〜35
％、 Ni：４〜10％、Cu：１％以下を含有するオーステナイト−フエライト系二相ス
テンレス鋼粉、 (iii) Ｃ：0.8％以下、Si：２％以下、Mn：２％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：11〜20
％、 Ni：４〜10％、Cu：１％以下を含有するオーステナイト−マルテンサイト系二
相ステンレス鋼粉またはオーステナイト−フエラ
イト−マルテンサイト系三相ステンレス鋼粉しかる後、圧粉成形して焼結することを特徴と
する、特許請求の範囲第１項記載の耐応力腐食割
れ性に優れた焼結ステンレス鋼の製造方法であ
る。上記の圧粉成形と焼結の工程が熱間静水圧法に
より行われてもよく、また、その圧粉成形だけが
冷間静水圧法により行われてもよい。ここで、マトリツクスとなるフエライト系ステ
ンレス鋼としてSUS410，430，434，444，XM27
等が使用できるが、マトリツクス中のNi量を低
くする必要があるため、Niは１％以下にしてお
く必要がある。分散相となるオーステナイト系ス
テンレス鋼としてはSUS304，304L，316，316L，
317，317L等、同じく二相系ステンレス鋼として
SUS329，J1等、が使用できる。マトリツクスと
して、例えばSUS410を用いれば、フエライトに
若干のマルテンサイトが混在した組織が得られや
すく、分散相としてSUS304系を用いれば、オー
ステナイトとマルテンサイトの混在した分散相が
得られる場合がある。本発明によれば、マトリツクスに耐SCC性に優
れたフエライト相を存在せしめているため、例え
ば第４図に示したフエライト相をマトリツクスと
し、これにオーステナイト相が分散した二相系で
は、たとえオーステナイト相側でSCCが発生した
としても上述のフエライト相側がSCCに対する感
受性が極めて小さいか、またはそれを有しないた
めSCCの伝播はフエライト相側で停止する。これ
は分散相として二相ステンレス鋼粉、フエライト
＋オーステナイト＋マルテンサイトのような三相
系ステンレス鋼粉を用いた場合においても同様で
ある。例えば、第５図に示す例では、分散相自体
が二相組織となつているから、分散相中でも従来
の二相系ステンレス鋼におけると同様にして割れ
の伝播が防止されるのに加えて、分散相とマトリ
ツクス間でも上記のような割れの伝播停止作用が
あるため、耐SCC性は一層向上する。換言すれば、本発明にあつては、フエライト系
ステンレス鋼粉に由来する耐SCC性に優れたフエ
ライト相をマトリツクスとして存在せしめること
により、つまり、島状に分散するオーステナイト
相、フエライトとオーステナイトの二相等を包囲
するように存在せしめることにより、たとえSCC
が発生したとしても、この耐SCC性に優れたフエ
ライト相の存在によつて、その伝播を阻止して耐
SCC性を高めようとするのである。上記のマトリ
ツクスとなるフエライト相は最初からフエライト
系ステンレス鋼として溶解され、粉末状に凝固さ
せたものであるから、そのNi含有量は自由に選
ぶことができる。 Ni1％以下というように低Ni化によつて耐SCC
性を著しく高めたフエライト相から成るステンレ
ス鋼粉末を利用できるのである。このようにして
Ni含有量を調整したステンレス鋼粉を例えばオ
ーステナイト組織のステンレス鋼粉と混合して焼
結すれば、焼結過程における多少のNiの拡散が
あるとしてもフエライト粒の中心部まで拡散する
ことはなく、従来の溶解法で製造した二相系ステ
ンレス鋼におけるような凝固時のNiの分配によ
るフエライト相の高Ni化は起こり得ないので、
鋼粉末の組成がそのまま実質上保存されることに
なる。したがつて、本発明によればマトリツクス
相のNi含有量は、原料粉末としてのステンレス
鋼粉のNi含有量をコントロールすることにより
容易にかつ自由に選ぶことができる。（発明の態様）本発明に係る焼結ステンレス鋼の製法は、基本
として、圧粉成形、冷間静水圧プレス（Cold
Isostatic Pressing、以下略して、C.I.P.という）、
焼結、熱間静水圧プレス（Hot Isostatic
Pressing、以下略して、H.I.P.という）、冷間押
出し、冷間抽伸、熱間押出し、熱間抽出、鍛造、
圧延等のうち一種以上の工程を経るものであり、
これに必要に応じ熱処理を施してもよい。また、本発明法で製造した焼結ステンレス鋼の
マトリツクスは実質的にフエライト相からなり、
フエライト単相は言うまでもなく、例えば微量の
マルテンサイト相あるいは他の析出相の存在する
マトリツクスも含まれる。本発明の用いる各ステンレス鋼粉の基本成分は
以下の通りである。フエライト系ステンレス鋼粉 Cr：耐食性上11％以上は必要である。11％未満
では、ステンレス鋼として耐食性の確保が困難
となる。一方、35％を超えると、シグマ相の析
出が極めて速くなり、製造が困難になるため、
上限を35％とする。 Ni：Niは低い程好ましいが、0.01％より少量と
するときその製造は商業的に実際上困難であ
り、したがつて下限を0.01％とする。一方、１
％を超えるとマトリツクスのフエライト中の
Ni量が多量となり耐応力腐食割れ性が劣化す
るので上限を１％とする。１％を超えて含有す
る場合には、フエライト相生成元素を高めたと
しても、フエライト単相としての制御が困難と
なるため、上限を５％とする。Ｃ：フエライト系において鋼中Ｃは、Cr炭化物
生成を促すことから、有害な元素である。上限
を0.10％とする。 Si：Siは脱酸元素として有効であり、また耐食性
を改善する効果がある。但し、成形性を劣化さ
せる効果があるため、上限を５％とする。 Mn：熱間での延性を改善し、また、鋼中のＳを
MnSとして固定化する効果もある。１％以下
含有する。Ｐ：Ｐは不純物である。上限を0.10％として許容
する。0.10％を超えて残留する場合には、溶接
部での性能劣化の要因となりやすい。Ｓ：快削性を付与する場合を除き、Ｓは不純物で
ある。上限を0.1％とする。なお、耐食性の観
点からは、Ｓは低い方が望ましく、0.008％以
下とすることが良い。 Cu：Cuは通常の商業的溶解において不純物とし
て0.10％以下微量含有する。また、フエライト
系ステンレスにおいては、0.2〜0.6％程度の添
加により耐食性が改善する傾向がある。但し、
１％を超えて添加する場合には、脆化が顕著と
なるため上限を1.0％とした。オーステナイト系ステンレス鋼粉 Cr：耐食性上11％以上は必要である。11％未満
では、ステンレス鋼として耐食性の確保が困難
となる。一方、30％を超えると、オーステナイ
ト単相として制御が困難となるため上限を30％
とする。 Ni：６％以下では、フエライト相生成元素を低
めたとしても、オーステナイト単相としての制
御が困難となるため、下限を６％と定める。一
方、70％を超えて含有する場合には、Ni基合
金となり、Crの含有が難しくなり、ステンレ
ス鋼としての対し挙動が維持できなくなるため
上限を70％とする。Ｃ：Ｃは、有効なオーステナイト生成元素であ
り、0.20％以下の範囲で添加する。但し、0.20
％を越えて含有する場合には、Cr炭化物の生
成による耐食性劣化の問題が顕在化しやすくな
るため、上限を0.20％とする。 Si：Siは脱酸元素として有効であり、また耐食性
を改善する効果がある。但し、成形性を劣化さ
せる影響があるため、上限を５％以下とする。 Mn：熱間での延性を改善し、また、鋼中のＳを
MnSとして固定化する効果もある。３％以下、
好ましくは１％以下含有する。Ｐ：Ｐは不純物である。上限を0.10％として許容
する。0.10％を越えて残留する場合には、溶接
部での性能劣化の要因となりやすい。Ｓ：快削性を付与する場合を除き、Ｓは不純物で
ある。上限を0.1％とする。なお、耐食性の観
点からは、Ｓは低い方が望ましく、0.01％以下
とすることが好ましい。 Cu：Cuは、スクラツプ添加に伴う不純物。ある
いはNi添加に伴う不純物として含有すること
もある。Cuは、一般的に、若干ではあるが、
耐食性を改善する効果がある。１％以下の範囲
で含有してもよい。二相ステンレス鋼粉 Cr：二相ステンレス鋼としての耐食性と、二相
組織を維持するためにCrの下限を16％とし、
上限を35％とする。Crが35％を越えて含有す
る場合には、シグマ相の析出が極めて速くな
り、製造が困難となる。 Ni：二相ステンレス鋼としての耐食性と、二相
組織を維持するためにNiの下限を４％とし、
上限を10％とする。Ｃ：Ｃは、耐食性上問題ない0.20％以下とする。 Si：Siは脱酸元素として有効であり、また二相組
織とする上からも有効である。また、硝酸中の
ような酸化性の酸溶液環境での腐食に対して
は、極めて有効な耐食性改善元素となる。但
し、成形性を劣化させる影響があるため、上限
を５％以下とする。 Mn：熱間での延性を改善し、また、鋼中のＳを
MnSとして固定化する効果がある。また、二
相組織とする上からも効果がある。２％以下、
好ましくは１％以下含有する。Ｐ：Ｐは不純物である。上限を0.10％として許容
する。0.10％を越えて残留する場合には、溶接
部での性能劣化の要因となりやすい。Ｓ：Ｓは、耐食性と熱間での延性を劣化させる影
響があり、不純物である。上限を0.1％とする。
なお、Ｓは低い方が望ましく、望ましくは
0.002％以下とすることが良い。 Cu：Cuは、スクラツプ添加に伴う不純物である。
あるいはNi添加に伴う不純物として含有する
ことがある。Cuは、一般的に、若干ではある
が、耐食性を改善する効果がある。１％以下の
範囲で含有する。オーステナイト−マルテンサイト系ステンレス鋼
粉及びオーステナイト−フエライト−マルテンサ
イト系ステンレス鋼粉 Cr：耐食性上11％以上は必要である。11％未満
では、ステンレス鋼として耐食性の確保が困難
となる。一方、20％を超える場合には、オース
テナイト−マルテンサイトあるいはオーステナ
イト−フエライト−マルテンサイトの組織維持
が困難となる。 Ni：４％以上、10％以下のNiがオーステナイト
−マルテンサイトあるいはオーステナイト−フ
エライト−マルテンサイトの組織維持の点より
必要である。Ｃ：Ｃは組織を制御する上で有効な添加元素であ
り、0.8％以下の範囲で添加する。0.8％以上で
は、耐食性が劣化する場合がある。 Si：Siは脱酸元素として有効であり、また組織制
御の上から必要である。加工性が劣化しない20
％以下の範囲において添加する。 Mn：Mnは、組織制御する上で有効であり、ま
た、鋼中のＳをMnSとして固定し、熱間での
延性低下を防止する働きがある。２％以下の範
囲で含有する。Ｐ：Ｐは不純物である。上限を0.10％として許容
する。0.10％を越えて残留する場合には、溶接
部での性能劣化の要因となりやすい。Ｓ：Ｓは、耐食性を劣化させる影響があり、不純
物である。上限を0.1％とする。なお、Ｓは低
い方が望ましく、望ましくは0.006％以下とす
ることが良い。 Cu：Cuは、スクラツプ添加に伴う不純物として
入つてくることがある。Cuは、一般的に、若
干ではあるが、耐食性を改善する効果がある。
１％以下だけ含有する。各鋼粉とも、上記成分以外に、耐食性改善のた
めのMo，ＣやＮを安定化するためのTi，Nb，
Zr、脱酸元素としてのAl、加工性改善のための
Ca，REM，Mg、さらには被削性改善成分とし
てのＳ，Pb，Se，Te，Ca等を添加してもよく、
得られた焼結鋼の基本特性には影響を及ぼさな
い。なお、各ステンレス鋼粉の製造履歴さらにはス
テンレス鋼粉の形態、粒度分布については、本発
明の趣旨に反しない限り、特に制限されない。このように、本発明は、耐SCC性に優れたフエ
ライト系ステンレス鋼粉とオーステナイト系ステ
ンレス鋼粉および二相系ステンレス鋼粉、あるい
は三相系ステンレス鋼粉のうちの一種または二種
以上を目的に合わせて適宜量配合焼結すること
で、主たる金属組織をフエライトと、オーステナ
イトとマルテンサイトのうちの一種また二種との
二相または三相となし、その耐SCC性を飛躍的に
改善しようとするものである。したがつて、本発
明にあつては、少なくともフエライト系ステンレ
ス鋼粉を含む組合せであればオーステナイト系ス
テンレス鋼粉および二相系または三相系ステンレ
ス鋼粉のいずれとの組合せであつてもよく、目的
に応じ最も適する組成例を選択すればよい。好ま
しくはフエライト系ステンレス鋼粉に由来するフ
エライト相が20〜80重量％、さらに好ましくは30
〜70重量％を占める配合比で該フエライト相が連
続相になつているのがよい。よつて、本発明はその一つの態様によれば、フ
エライト系ステンレス鋼粉に由来するフエライト
相が20〜80％を占める金属組織を有する焼結ステ
ンレス鋼である。そしてその一つの具体的態様と
して上記金属組織はフエライト系ステンレス鋼粉
に由来するフエライト相が20〜80％、残部はオー
ステナイト単相、フエライトもしくはマルテンサ
イトとオーステナイトの二相またはフエライト、
マルテンサイト、オーステナイトの三相のなかか
ら選ばれた組織をもつ耐SCC性の飛躍的に改善さ
れたステンレス鋼である。以上からも明らかなように、本発明に係る鋼で
は溶解法による従来の二相系ステンレス鋼とは異
なり二相の成分割合を任意に選択できるため、従
来の安価な二相系ステンレス鋼に相当する鋼種か
ら、従来の二相ステンレス鋼より優れた耐食性を
有する鋼種まで、目的に応じ適切な成分系を選
択、調製することが可能であり、そのいずれにお
いても優れた耐SCC性を示し得るのである。ま
た、最近の合金鋼粉製造技術の向上と、H.I.P.等
の粉末冶金分野の新しい技術により焼結合金の機
械的性質は溶解材に遜色ないものとなつてきてい
ることから、後の実施例に示すように、本発明で
製造した焼結ステンレス鋼の機械的性質も従来の
溶解材に比べて大きな相違がない。したがつて、
本発明で製造した焼結ステンレス鋼は最終製品の
形状に圧粉成形し、焼結し、そのままあるいは焼
結後、熱処理した状態で使用できるだけでなく、
圧延、押出し、鍛造等の加工を施して板や管その
他任意の形状となして使用することができる。こ
れは実用上の効果としては特に重要である。次に、本発明を実施例によつてさらに説明す
る。実施例１第１表に示す組成の９種のステンレス鋼粉（−
300メツシユ）をアトマイズ法で製造した。Ａ鋼
粉ないしＣ鋼粉はフエライト系ステンレス鋼、Ｄ
鋼粉およびＥ鋼粉はオーステナイト系ステンレス
鋼、Ｆ〜Ｈ鋼粉は二相ステンレス鋼、Ｉ鋼粉は三
相ステンレス鋼にそれぞれ相当するものである。これら９種の鋼粉を第２表に示す各割合で配合
混合し、炭素鋼製カプセルに充填後、加熱しなが
ら真空に引いて内部を脱気して密閉した。真空引
きの条件は、１×10^-5mmHgで500℃×1hrで行つ
た。また、保持温度は室温でも可能であるが内部
の水分を除去する目的より加熱した方がより効果
がある。ただし、加熱は500℃以下でも十分であ
る。次いで、これを熱間静水圧法（H.I.P.）によ
り2000気圧の圧力をかけながら1030℃で１時間焼
結した。H.I.P.の条件についてはオーステナイト
系ステンレス鋼粉または二相系ステンレス鋼粉よ
りのフエライト系ステンレス鋼粉側へのNi拡散
量をできるだけ抑える条件下で、かつ十分な緻密
化と焼結が進行する条件を選択する必要がある。
適正H.I.P.条件は使用する鋼粉の具体的成分、組
合せ等により検討する必要がある。また、金属間
化合物の生成も考慮に入れる必要がある。ここ
で、上記の条件を満たす限りは低い温度の方が望
ましいことは作業性の点からも望ましいことは言
うまでもない。上限温度は1100℃以下であること
が望ましい。得られた焼結体はさらに大気圧下で
第２表に示した各加熱温度で各１時間加熱保持し
た後、厚さ30mm×幅60mm×長さ70mmの仕上げ寸法
にまで熱間鍛造した。次いでこの熱間鍛造材は同じく大気中で第２表
に示した各加熱温度で各１時間加熱保持した後、
仕上げ寸法で厚さ７mm×幅60mmにまで熱間圧延
し、最終焼鈍を実施した。各焼鈍温度も第２表に
示した。このようにして得た焼結ステンレス鋼の板材か
ら試験片を切り出して、耐SCC性試験、シヤルピ
ー衝撃試験、常温での引張試験を実施した。耐SCC性試験は、平行部が直径３mm、長さ20mm
の丸棒引張試験片を製作し、42％塩化マグネシウ
ム水溶液を沸騰させその中で一定荷重をかけて浸
漬して破断に至るまでの時間を測定することで行
つた。結果を第２表にまとめて示す。第２表に示す結果からも明らかなように本発明
に係る焼結ステンレス鋼は従来の溶解材（鋼番号
14，15）およびオーステナイト系の焼結材（鋼番
号10）に比較してすべての負荷応力において、破
断時間が著しく長い。特にフエライト相の量が70
％以上のものでは負荷応力が40Kgｆ／mm²でも1000
時間経過しても破断せず、フエライト系の焼結材
と同等の特性を示している。鋼番号14，15の鋼組
成は第３表に示す。第６図は第２表の鋼番号１〜10までの試料を用
い、混合の際のフエライト系ステンレス鋼粉割合
に対し沸騰の42％塩化マグネシウム中で35Kgｆ／
mm²の一定荷重をかけて浸漬した際の破断にいたる
までの時間および０℃におけるシヤルピー衝撃試
験での吸収エネルギー値をまとめてグラフで示し
たものである。図中、各番号は第２表の鋼番号を
示す。シヤルピー衝撃試験は５mm厚のJIS ４号型
試験片で行つた。第６図から、耐SCC性については、フエライト
量が20％以上が望ましく、一方、靭性の点からは
フエライト量が80％以下であることが望ましいこ
とが分かる。ただし、第２表に示すように耐SCC
性試験において、負荷応力が40Kgｆ／mm²の場合
は、フエライト量が20％では破断時間が1000時間
以下となるので、望ましくはフエライト量を30％
以上とするのがよい。実施例２第１表に示した鋼粉Ｂと鋼粉Ｅとを用いてフエ
ライトとオーステナイトの二相系ステンレス鋼の
丸棒を作成した。鋼粉Ｂと鋼粉Ｅを１：１に混合
した後、鋼製の直径100mm、長さ300mmのカプセル
に鋼粉を充填した後、500℃に加熱しながら内部
を真空引きした。真空引きの条件は１×10^-5mm
Hgである。加熱、真空引きの状態で3hr保持した
後、カプセルを密閉した。カプセルは密閉後、冷
間静水圧法（C.I.P.）により常温、2500Kgｆ／cm²
×1min保持の条件でカプセル内の密度を均一と
し、低気孔率化した。次に、電気炉で1200℃に加熱した後、熱間押出
によつて直径28mmの丸棒とし、これを930℃で１
時間保持して焼鈍を実施したあと、試験に供し
た。試験片の形状および試験条件は実施例１の場
合と同じであつた。試験結果を第７図にまとめて
示す。図中、比較用の鋼番号14，15のものはいず
れも溶解法による従来のものであつて、鋼番号15
のオーステナイト系ステンレス鋼は２〜３時間以
内でいずれも破断してしまい、一方、二相系ステ
ンレス鋼でも付加応力25Kgｆ／mm²以上で10時間以
内とかなり容易に破断に至つてしまうことが分か
る。しかし、本発明に係るもの（〇印で示す）は
40Kgｆ／mm²、35Kgｆ／mm²および30Kgｆ／mm²の各応
力レベルのいずれにおいても1000時間を越えても
破断せず、溶解法による従来のフエライト系ステ
ンレス鋼のそれと同等以上の特性を示した。第８図に実施例１における鋼番号５の焼結ステ
ンレス鋼の各顕微鏡組織写真（X100）を示す。
図中、白くみえる部分がフエライト相であり、黒
くみえる部分がオーステナイト相である。オース
テナイト相側には粒界がみとめられる。フエライ
ト相とオーステナイト相との割合については粉末
配合時の組成割合が焼結体としてもそのまま保存
されているのが分かる。通常、溶解材の二相系ステンレス鋼圧延材にお
いてはフエライト地中に圧延方向に長く伸びたオ
ーステナイト相が認められるが、本発明により製
造した焼結ステンレス鋼では原料鋼粉の形態が残
存しており、溶解材とは明らかに異なる組織とな
つている。

【表】

【表】以上説明した通り、本発明によれば、従来の溶
解材では決して得られないすぐれた耐応力腐食割
れ性を備えたステンレス鋼が得られた。このような本発明により製造した焼結ステンレ
ス鋼は、従来の二相系ステンレス鋼でもなおSCC
発生のおそれのある環境においても使用できるも
のであつて、その産業上の利用性は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の溶解材について
の耐SCC性試験結果を示すグラフ、第３図は、従
来の溶解材の二相ステンレス鋼のSCC伝播機構を
模式的に示す説明図、第４図および第５図は、本
発明に係る焼結ステンレス鋼におけるSCC伝播機
構を模式的に示す説明図、第６図は、シヤルピー
衝撃試験の結果を示すグラフ、第７図は、同じく
耐SCC性試験の結果を示すグラフ、および第８図
は、本発明に係る焼結ステンレス鋼の代表的金属
組織を示す顕微鏡写真（X100）である。

Claims

【特許請求の範囲】１フエライト系ステンレス鋼粉と、オーステナ
イト系ステンレス鋼粉、オーステナイトとフエラ
イトからなる二相系ステンレス鋼粉、オーステナ
イトとマルテンサイトの二相系ステンレス鋼粉、
およびオーステナイトとフエライトとマルテンサ
イトの三相系ステンレス鋼粉の１種以上とを混合
し、しかる後、圧粉成形して焼結することを特徴
とする、耐応力腐食割れ性に優れた焼結ステンレ
ス鋼の製造方法。２重量％でＣ：0.1％以下、Si：５％以下、Mn：１％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：11〜35
％、 Ni：0.01〜1.0％、Cu：１％以下を含有するフエライト系ステンレス鋼粉と、下記のステンレス鋼粉(i)〜(iii)の一種以上の鋼粉
とを混合し、 (i) Ｃ：0.2％以下、Si：１％以下、Mn：３％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：11〜30
％、 Ni：６〜70％、Cu：１％以下を含有するオーステナイト系ステンレス鋼粉、 (ii) Ｃ：0.2％以下、Si：５％以下、Mn：２％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：16〜35
％、 Ni：４〜10％、Cu：１％以下を含有するオーステナイト−フエライト系二相ス
テンレス鋼粉、 (iii) Ｃ：0.8％以下、Si：２％以下、Mn：２％以
下、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.1％以下、Cr：11〜20
％、 Ni：４〜10％、Cu：１％以下を含有するオーステナイト−マルテンサイト系二
相ステンレス鋼粉またはオーステナイト−フエラ
イト−マルテンサイト系三相ステンレス鋼粉しかる後、圧粉成形して焼結することを特徴と
する、特許請求の範囲第１項記載の耐応力腐食割
れ性に優れた焼結ステンレス鋼の製造方法。