JPH06511288A - オーステナイト鋳鋼 - Google Patents

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】 オーステナイト鋳鋼 技術分野 本発明は一般に冶金術に関し、より詳細には合金鋼に関し、特にオーステナイト 鋳鋼に関する。

技術背景 現在の技術水準で知られているものに、低温下での使用を意図されているＣｒ− Ｎｉ　Ｍｎ合金鋼がある（特開昭５６−１０８８５２号）。該合金鋼は、４重量 ％以下のかろうじて有効な量のＮｉを含有し、室温で高い降伏点（４５０ＭＰａ 以下）を示すことと６０％以下の延性を示すことを特徴とする。しかしながら、 この鋼は一１９６℃で靭性が低く機械加工を殆どすることができない。

別のオーステナイト鋳鋼は、以下の成分を重量％で含有することが知られている 。

炭素　０．１０を超える量 マンガン　２６．　０−３０．　０ 窒素　領　０５を超える量 クロム　１，０未満 バナジウム　０．１を超える量 鉄　残部　（特開昭６Ｏ−６３３１７）前記の鋼はマンガンの含有量が多いため に、機械加工性が非常に悪く、切削機械の消耗が激しかった。

本発明の開示 本発明の主要な目的は、追加的に元素を導入することによってより良好な機械加 工性をオーステナイト鋳鋼を提供することである。

前記の目的は、炭素、マンガン、窒素、クロム、バナジウム及び鉄、更にはセリ ウム及びカルシウムを以下の重量％で含有する本発明のオーステナイト鋳鋼を提 供することによって達成される。

炭素　０．　０３−０．　１０ マンガン　１５．０−３０．００ 窒素　０．０５−０．　４０ クロム　５．００−１５．００ バナジウム　０．　１−１．　５ セリウム　０．００５−０．０５０ カルシウム　０．００１−１０１０ 鉄　残部 以下の組成（重量％）の鋼は液体窒素処理用ノ々イブの一１９６℃での使用を意 図されている鋳物のストップバルブを製造するのに推薦できる。

炭素　領　０６−０．０７ マンガン　２２．　０−２３．　０ クロム　９．０−１１．　０ バナジウム　領　７−０．　９ 窒素　０．　２−０．　３ セリウム　０．０１−０．０４ カルシウム　０．００２−０．００６ 鉄　残部 セ１功ムとカルシウムをオーステナイト鋳鋼に微量添加すること（こよって該層 の機械加工性を改善し、それによって、従来から知られてしする鋼を使用した場 合に比べて約２．５倍も切削工具の寿命を延ばすことができる。

発明の好適な実施態様 ここで提案するオーステナイト鋳鋼を製造する工程は以下の如くである。

重量％で、 炭素　０．０３−０．　１０ マンガン　１５．　０−３０．　０ 窒素　０．０５−０．４０ クロム　５．００−１５．００ バナジウム　０．　１−１．　５ セリウム　領００５−０．０５０ カルシウム　０．００１−０．０１０ 鉄　残部 を含有する鋼を、１５０ｋｇの収容能力を有する塩基性溶融るつぼを備えた開放 型コアなし誘導熔解炉内で溶融させる。得られた金属を試料用にシェル鋳型中に 注入する。

１０５０℃からのオーステナイト化、一時間保持、水冷の後、試料を鋳放しのま ま試験する。

炭素の含有量が多い（領　０３−０．１０重量％）のはオーステナイト鋳鋼の靭 性と延性とを高めるためである。炭素の含有量を０．０３重量％未満にするのは 特別な鋼溶融技術や高純度の混合出発材料にめられているが、製造される鋼のコ ストを高（する結果を招いている。一方、炭素の含有量が１．０重量％を超える と、オーステナイト鋳鋼の靭性、耐食性、特に、耐粒内腐食性を劣化することと なる。

マンガンの含有量が１５重量％未満であると、鋼の組織に二次相、すなわち、フ ェライト相の出現を招く。フェライト相は、鋼の靭性、延性、特に、低温におけ る靭性、延性に非常に悪い影響を及ぼす。鋼を３０重量％を超える量のマンガン と合金化することは経済面から良（な（、更に、鋼の機械加工性に非常に悪い影 響を及ぼす。

クロムの含有量が５重量％未満であると、鋼の耐大気腐食性を著しく劣化させる が、一方で、その含有量が１５重量％を超えると、鋼の組織中のオーステナイト の周囲にフェライトの出現を招く。これは、低温において、該層の靭性と延性に 非常に悪い影響を及ぼす。

バナジウムを鋼に添加するのは、その顕微鏡組織を微細化するためである。前述 の量の（０，１−１，５重量％）バナジウムを添加するのは、鋼の強度と延性の 両方を考慮したためである。鋼にそれ未満の量を添加して合金化しても効果はな く、一方で、それを超える量を添加して合金化すると鋼を脆くする。

窒素は、鋼の液相線を下げ鋳造性を良くする元素である。窒素の含有量が０゜０ ５重量％未満であると効果がなく、一方で、その含有量が０．４重量％を超える と、鋳物の多孔度が高くなり、膜を形成し、鋼の延性と靭性とをかなり劣化させ る。加えて、このような鋼を製造するには、特別な圧力溶融技術が必要であり、 コストがかかる。

本明細書中で開示されている鋼に領　００５−０．０５重量％のセリウムと０゜ ００１−０．０１重量％のカルシウムとを加えて合金化すると、鋼の機械加工性 が良（なる。複雑な球状非金属介在物（カルシウム、セリウム及びマンガン）が 機械加工域において活発に析出するからである。該介在物は切削工程において形 成される。

鋼に領　００５重量未満のセリウムと０．００１重量未満のカルシウムをそれぞ れ加えて合金化しても効果はなく、一方で、領　０５重量％を超える量のセリウ ムと０．０１重量％を超える量のカルシウムをそれぞれ加えると、該鋼製の被加 工物の仕上げ表面の品質に悪影響を及ぼす。加えて、低温下では該層が非常に脆 くなる。

前述の非金属介在物は金属の変形及び破壊に影響を及ぼす。それらはモザイク（ 荷重のない）応力の開始剤、すなわち、内部の切欠けの一部となるからである。

従って、空孔の集団や転位のコロニーのような欠陥領域が非金属介在物域に生ず る。これらは、鋼の破壊プロセスをもたらす転位線（ｓｔｒｅａｍ）と相互作用 する。

モザイク応力の領域と欠陥領域とによって囲まれた非金属介在物は、初期の切欠 きである。これらは亀裂を形成し、結果として、切断工程を促進する。

切削工具の寿命が延びるのは、いわば、非金属介在物の保護効果及び潤滑効果に よる。セリウム、カルシウム及びマンガンの非金属介在物が潤滑効果を有するの は、前記の非金属介在物が機械加工域で生ずる高温によって駆除され、工具の接 触領域との相互作用でもたらされる粒子、原子及びラジカルからなるプラズマ媒 体中を通過し、その上に、固体の潤滑膜を形成するからである。かかるプロセス は切削工具の寿命に良い影響を与える。それが、摩擦係数を低くし、かつ、機械 加工域での温度を低め、終局的には、切削工程を改善する。

本発明のより良い理解のために以下に幾つかの例示的な実施例を示す。

実施例１ オーステナイト鋳鋼を１５０ｋｇの収容能力を有する開放型炉中で溶融する。

前記鋼は重量％で以下の基本組成を有する。すなわち、炭素　０．０３、マンガ ン　１５．０、クロム　５　ｏ、バナジウム　０．　１、窒素　０．０５、セリ ウム　０．００５、カルシウム　０．００１、鉄　残部、である。

ノリンダー状の鋳物ブランクを前記の鋼からつくる。該ブランクは、直径が１５ ０ｍｍで、長さが５００ｍｍである。同様なブランクを照差基準のためにある既 知の組成の鋼から製造する。該層の組成は、重量％で以下の通りである。すなわ ち、炭素　０，１２、マンガン　２８．５、クロム　８．５、バナジウム　。。

１５、窒素　領　１、鉄　残部である（特開昭６０−６３３１７号）。

本発明の鋼からつ（ったブランクと該既知の組成の鋼からつくったブランクとを 、以下の速度と供給量とでユニバーサル旋盤で機械加工性を試験する。すなわち 、切削速度は８０ｍ／分で、切削用の供給量は２ｍｍで、−回転当たりの供給量 は０．　２ｍ、ｍで、スピンドルの回転速度は４９９ｒｐｍである。

切削工具として使用されるのは、タングステン基硬質合金を含む工具である。

前記合金は、８重量％のコバルト、９２重量％の炭化タングステンを含む。工具 の幾何学的形状は、レーキが１０”で、側面のレーキ角度が１０’で、平面進入 角が４５°で、工具のポイント半径が０．５ｍｍである。

鋼の機械加工性の指標として採用されているのは、寿命、すなわち、工具が鈍く なるまでの仕事時間を特徴とする切削工具のクリアランス面における摩耗である 。

その後、前記鋼を機械加工した後に、工具の切削エツジの状態を、放電スペクト ルマイクロ分析法（ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　５ｐｅｃｔｒａＩ 　ｍ１ｃｒｏａｎａｌｙｓｉｓ）で調べる。工具の切削リップをフッ化水素酸で 処理する。試料は工具切削リップの面に沿って分析する。

セリウムとカルシウムの分析線は、工具表面の分析中に得られたスペクトルで特 定される。これは、非金属介在物の組成の変化と、工具寿命を延ばす結果を招（ 工具表面上の保護層の変化の証拠となる。

本明細書で提案されている鋼がらっくったブランクに関しては、工具寿命は１１ ５分であり、該既知の鋼からっ（ったブランクに関しては、工具寿命は４５分で ある。

実施例２ 重量％で、炭素　領　６５、マンガン　２２．５、クロム　１０．０、バナジウ ム　０．　８、窒素　０．２２５、セリウム　０．０２７５、カルシウム　０゜ ００５５、鉄　６６．３７７の基本組成のオーステナイト鋳鋼を製造し、実施例 １での試験と同様にして試験する。該オーステナイト鋳鋼のブランクを用いた場 合には、工具の寿命は１２０分である。一方、照差基準用の試料のブランクを用 いた場合には、工具寿命は４５分である。

実施例３ 重量％で、炭素　０．１０、マンガン　３０．０、クロム　１５．０、バナジウ ム　１５、窒素　０．４、セリウム　０．０５、カルシウム　０．０１、鉄５２ ．９４基本組成のオーステナイト鋳鋼を製造し、実施例１での試験と同様にして 試験する。該オーステナイト鋳鋼のブランクを用いた場合の工具の寿命は１２０ 分である。一方、照差基準用の試料のブランクを用いた場合の工具の寿命は４５ 分である。

産業上の利用可能性 ここで提案されている鋼は、耐食性が向上しかつ＋２０℃から一２５３℃までの 温度で機械的強度が向上していることがめられるような工業分野において使用す ることができる鋳物としての用途がある。

フロントページの続き （７２）発明者　コルチン、ジェオルギ・ジエオルジェヴイツチ ロシア連邦１９３１７１．サンクトーペテルブルグ、ウル、イヴアノヴスカーヤ 、デー。

７、ケイヴイ、３１ （７２）発明者　ゴロブチェンコ、スタニスラヴ・ルヴオヴイツチ ロシア連邦１９３０１７．サンクトーペテルブルグ、ヴアシリエヴスキー・オス トロヴ。

１９、リニア、デー、８．ケイヴイ、２３（７２）発明者　クリヴツォヴ、ジュ リ・セメノヴイッチロシア連邦１９００００サンクトーペテルブルグ、プル、ネ ヴスキー、デー、６．ケイヴイ、２７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素、マンガン、窒素、クロム、バナジウム及び鉄を含有するオーステナイ ト鋳鋼であって、 セリウム及びカルシウムを更に含み、かつ、重量％で、炭素　０．３−０．１０ マンガン　１５．００−３０．００ 窒素　０．０５−０．４０ クロム　５．００−１５．００ バナジウム　０．１０−１．５０ セリウム　０．００５−０．０５０ カルシウム　０．００１−０．０１０ 鉄　残部 の組成であることを特徴とする、オーステナイト鋳鋼。
2. ２．重量％で、 炭素　０．０６−０．０７ マンガン　２２．５−２３．０ 窒素　０．２−０．３ クロム　９．０−１１．０ バナジウム　０．７−０．９ セリウム　０．０１−０．０４ カルシウム　０．０２−０．００６ 鉄　残部 の組成であることを特徴とする、請求項１に記載のオーステナイト鋳鋼。