JPH08120334A - 高強度高靭性ステンレス鋼鋳物 - Google Patents
高強度高靭性ステンレス鋼鋳物Info
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- JPH08120334A JPH08120334A JP25057294A JP25057294A JPH08120334A JP H08120334 A JPH08120334 A JP H08120334A JP 25057294 A JP25057294 A JP 25057294A JP 25057294 A JP25057294 A JP 25057294A JP H08120334 A JPH08120334 A JP H08120334A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は高度な強度、耐蝕性を備える
と共に、靭性を大巾に向上させた新規な高強度高靭性ス
テンレス鋼鋳物を提供することにある。 【構成】 本発明は重量%で、C:0.18%以下、S
i:1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.03
%以下、S:0.03%以下、Cr:15.0〜17.
0%、Ni:4.0〜6.0%、残部Fe及び不可避的
不純物からなる鋳物材を鋳造後、焼入れ、サブゼロ処
理、焼戻しする一連の熱処理を施して0.2%耐力:5
0kgf/mm2 (490N/mm2 )以上としたこと
を特徴としている。
と共に、靭性を大巾に向上させた新規な高強度高靭性ス
テンレス鋼鋳物を提供することにある。 【構成】 本発明は重量%で、C:0.18%以下、S
i:1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.03
%以下、S:0.03%以下、Cr:15.0〜17.
0%、Ni:4.0〜6.0%、残部Fe及び不可避的
不純物からなる鋳物材を鋳造後、焼入れ、サブゼロ処
理、焼戻しする一連の熱処理を施して0.2%耐力:5
0kgf/mm2 (490N/mm2 )以上としたこと
を特徴としている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機や軸流圧縮機
のインペラ等の高耐食性、高強度及び高靭性が要求され
る機械部品に適用できる高強度高靭性ステンレス鋼鋳物
に関するものである。
のインペラ等の高耐食性、高強度及び高靭性が要求され
る機械部品に適用できる高強度高靭性ステンレス鋼鋳物
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンプレッサ部品、化学プラン
ト部品あるいは高力ボルト等の高強度、高靭性、耐食性
等が要求される機械部品には、いわゆる17−4PH
(析出硬化型ステンレス鋼:JIS−SUS630)と
称されるマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼材が
多用されている。
ト部品あるいは高力ボルト等の高強度、高靭性、耐食性
等が要求される機械部品には、いわゆる17−4PH
(析出硬化型ステンレス鋼:JIS−SUS630)と
称されるマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼材が
多用されている。
【0003】この17−4PHは低C−17Cr−4N
i−3Cu−0.2Nb+Ta系の組成を持つ高強度ス
テンレス鋼材であり、これは低C系マルテンサイトの基
地に微細なCu−rich相を時効処理によって析出さ
せることで、高い強度、靭性及び耐食性と共に、良好な
鋳造性、機械加工性を発揮する材料である。
i−3Cu−0.2Nb+Ta系の組成を持つ高強度ス
テンレス鋼材であり、これは低C系マルテンサイトの基
地に微細なCu−rich相を時効処理によって析出さ
せることで、高い強度、靭性及び耐食性と共に、良好な
鋳造性、機械加工性を発揮する材料である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、遠心圧縮機
や軸流圧縮機のインペラ等の複雑な形状をした高回転部
品の場合、上述した機械部品のような鍛造による成形が
困難なため、その殆どは鋳造によって成形されている。
そのため、上述したような17−4PHを用いた場合、
適当な熱処理を行っても十分な靭性が得られにくいとい
った問題点があり、良好な特性を有する鋳造品を得るこ
とは困難であった。例えば、17−4PHからなる鋳物
(0.2%耐力:74kgf/mm2(725N/mm2) 以上)の場
合、+20℃における2mmVノッチ試験片によるシャル
ピー衝撃試験の吸収エネルギーは約1kgf・m(9.8J) が限
度であり、良好なインペラ等の高回転部品を得るために
は少なくともこれ以上の吸収エネルギーすなわち靭性が
必要である。
や軸流圧縮機のインペラ等の複雑な形状をした高回転部
品の場合、上述した機械部品のような鍛造による成形が
困難なため、その殆どは鋳造によって成形されている。
そのため、上述したような17−4PHを用いた場合、
適当な熱処理を行っても十分な靭性が得られにくいとい
った問題点があり、良好な特性を有する鋳造品を得るこ
とは困難であった。例えば、17−4PHからなる鋳物
(0.2%耐力:74kgf/mm2(725N/mm2) 以上)の場
合、+20℃における2mmVノッチ試験片によるシャル
ピー衝撃試験の吸収エネルギーは約1kgf・m(9.8J) が限
度であり、良好なインペラ等の高回転部品を得るために
は少なくともこれ以上の吸収エネルギーすなわち靭性が
必要である。
【0005】そこで、本発明は上記の問題点を有効に解
決するために案出されたものであり、その目的は高度な
強度、耐食性を備えると共に、靭性を大巾に向上させた
新規な高強度高靭性ステンレス鋼鋳物を提供することに
ある。
決するために案出されたものであり、その目的は高度な
強度、耐食性を備えると共に、靭性を大巾に向上させた
新規な高強度高靭性ステンレス鋼鋳物を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、重量%で、C:0.18%以下、Si:
1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.03%以
下、S:0.03%以下、Cr:15.0〜17.0
%、Ni:4.0〜6.0%、残部Fe及び不可避的不
純物からなる鋳物材を鋳造後、950〜1060℃×
0.5〜6時間の条件で焼入れ、−70℃以下×肉厚1
インチ当り1時間の条件でサブゼロ処理、440〜64
0℃×1〜6時間の条件で焼戻しする一連の熱処理を施
して0.2%耐力:50kgf/mm2 (490N/m
m2 )以上としたものであり、これによって、20℃の
条件下で2mmVノッチシャルピー衝撃試験特性におけ
る吸収エネルギーが1kgf・m(9.8J)以上の高
靭性鋳物が得られる。すなわち、本発明者は表1に示す
ような従来の17−4PHを構成する化学成分のうち、
析出硬化元素のCu並びに炭化物生成元素のNb+Ta
の存在が、靭性の低下に大きく関与することを見出だ
し、このCu並びにNb+Taを無添加とすると共に、
他の成分を若干調整することで本発明に至ったものであ
る。
の本発明は、重量%で、C:0.18%以下、Si:
1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.03%以
下、S:0.03%以下、Cr:15.0〜17.0
%、Ni:4.0〜6.0%、残部Fe及び不可避的不
純物からなる鋳物材を鋳造後、950〜1060℃×
0.5〜6時間の条件で焼入れ、−70℃以下×肉厚1
インチ当り1時間の条件でサブゼロ処理、440〜64
0℃×1〜6時間の条件で焼戻しする一連の熱処理を施
して0.2%耐力:50kgf/mm2 (490N/m
m2 )以上としたものであり、これによって、20℃の
条件下で2mmVノッチシャルピー衝撃試験特性におけ
る吸収エネルギーが1kgf・m(9.8J)以上の高
靭性鋳物が得られる。すなわち、本発明者は表1に示す
ような従来の17−4PHを構成する化学成分のうち、
析出硬化元素のCu並びに炭化物生成元素のNb+Ta
の存在が、靭性の低下に大きく関与することを見出だ
し、このCu並びにNb+Taを無添加とすると共に、
他の成分を若干調整することで本発明に至ったものであ
る。
【0007】本発明において、Cは周知の通り強度を得
るために必要であり、その添加量を0.18重量%以下
としたのは、この値を越えると溶接性が大きく低下する
ためである。また、Siは脱酸及びフェライト生成、基
地強化のために必要であるが、1.0重量%を越えると
靭性を損なう結果を招くことから、1.0重量%以下で
あり、望ましくは0.5重量%前後である。また、Mn
もSiと同様な機能を発揮するが、1.0重量%を越え
るとアノード溶解を加速して靭性を損なうことからSi
と同様1.0重量%以下、望ましくは0.5重量%前後
である。P及びSは溶解の際に付随的に混入する元素で
あって、少ない方が良いから本発明においては大気溶解
時にその混入量を工業的に制御できるおよそ0.03重
量%以下とすることが望ましい。Crを15.0〜1
7.0重量%、Niを4.0〜6.0重量%として組み
合わせたのは、焼入れの際、1040℃のオーステナイ
ト化温度に加熱したとき、ほとんどが準安定オーステナ
イトであり、僅かにデルタフェライトが混在する基地を
なすためである。Crが15.0%重量以下では耐食性
が減少し、反対に17.0重量%を越えると1040℃
に加熱したとき、基地の準安定オーステナイトにおい
て、第2層のデルタフェライトの比率が急激に増加する
からである。また、Niは溶接性及び靭性の改善に寄与
するものであるが、4.0重量%以下ではその効果が現
れず、6.0重量%を越えるとMs点が常温付近まで低
下するという不具合が生ずる。
るために必要であり、その添加量を0.18重量%以下
としたのは、この値を越えると溶接性が大きく低下する
ためである。また、Siは脱酸及びフェライト生成、基
地強化のために必要であるが、1.0重量%を越えると
靭性を損なう結果を招くことから、1.0重量%以下で
あり、望ましくは0.5重量%前後である。また、Mn
もSiと同様な機能を発揮するが、1.0重量%を越え
るとアノード溶解を加速して靭性を損なうことからSi
と同様1.0重量%以下、望ましくは0.5重量%前後
である。P及びSは溶解の際に付随的に混入する元素で
あって、少ない方が良いから本発明においては大気溶解
時にその混入量を工業的に制御できるおよそ0.03重
量%以下とすることが望ましい。Crを15.0〜1
7.0重量%、Niを4.0〜6.0重量%として組み
合わせたのは、焼入れの際、1040℃のオーステナイ
ト化温度に加熱したとき、ほとんどが準安定オーステナ
イトであり、僅かにデルタフェライトが混在する基地を
なすためである。Crが15.0%重量以下では耐食性
が減少し、反対に17.0重量%を越えると1040℃
に加熱したとき、基地の準安定オーステナイトにおい
て、第2層のデルタフェライトの比率が急激に増加する
からである。また、Niは溶接性及び靭性の改善に寄与
するものであるが、4.0重量%以下ではその効果が現
れず、6.0重量%を越えるとMs点が常温付近まで低
下するという不具合が生ずる。
【0008】また、焼入れは周知のように急冷すること
によってマルテンサイト変態を起こすためであり、この
際、950℃〜1060℃で0.5時間〜6時間加熱す
るのはこれによって予め成分の均一性及び上記成分から
なる鋳物の残留応力を取り除くことができるからであ
る。また、サブゼロ処理は液体窒素などの極低温液体を
用いて−70℃以下に冷却することで、強度に悪影響を
与える残留オーステナイトをマルテンサイトに変態する
ことができる。この時、処理時間は鋳物の肉厚1インチ
当り1時間程度であり、これは肉厚に応じて適宜増減す
ることになる。さらに、440〜640℃で1〜6時間
かけて焼戻しすることで、硬さと脆さをやや低下させ
て、本発明の目的である靭性及び延性を向上させるもの
である。
によってマルテンサイト変態を起こすためであり、この
際、950℃〜1060℃で0.5時間〜6時間加熱す
るのはこれによって予め成分の均一性及び上記成分から
なる鋳物の残留応力を取り除くことができるからであ
る。また、サブゼロ処理は液体窒素などの極低温液体を
用いて−70℃以下に冷却することで、強度に悪影響を
与える残留オーステナイトをマルテンサイトに変態する
ことができる。この時、処理時間は鋳物の肉厚1インチ
当り1時間程度であり、これは肉厚に応じて適宜増減す
ることになる。さらに、440〜640℃で1〜6時間
かけて焼戻しすることで、硬さと脆さをやや低下させ
て、本発明の目的である靭性及び延性を向上させるもの
である。
【0009】
【作用】本発明は上述したような成分の材料を用い、上
述したような熱処理を行うことで0.2%耐力:50k
gf/mm2 (490N/mm2 )以上とした時の、+
20℃の条件下で2mmVノッチシャルピー衝撃試験特
性における吸収エネルギーが1kgf・m(9.8J)
以上となり、強度や耐蝕性、あるいは鋳造性、機械加工
性を殆ど犠牲にすることなく、靭性が大巾に向上するこ
とになる。
述したような熱処理を行うことで0.2%耐力:50k
gf/mm2 (490N/mm2 )以上とした時の、+
20℃の条件下で2mmVノッチシャルピー衝撃試験特
性における吸収エネルギーが1kgf・m(9.8J)
以上となり、強度や耐蝕性、あるいは鋳造性、機械加工
性を殆ど犠牲にすることなく、靭性が大巾に向上するこ
とになる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を詳述する。
【0011】先ず、表1に示すような化学組成を有する
本発明材と、比較例として従来の17−4PHを用い
て、図1及び図2に示すような形状をした2種類の精密
鋳造インペラ試験材を複数鋳造した。
本発明材と、比較例として従来の17−4PHを用い
て、図1及び図2に示すような形状をした2種類の精密
鋳造インペラ試験材を複数鋳造した。
【0012】
【表1】
【0013】次に、図1に示すように、これら各精密鋳
造インペラ試験材の所定の部位からそれぞれ複数の2m
mVノッチ衝撃試験片と平滑丸棒引張試験片を切り出
し、本発明材から成る試験材については表2に示すよう
に、1040℃×4時間加熱後、油中にドブツケして急
冷した後、−100℃×1時間、サブゼロ処理し、その
後460℃で3時間焼戻しを施し、比較材については1
038℃×2時間加熱して固溶化した後、ファン空冷
し、その後、482℃×3時間で析出硬化処理を行って
それぞれの0.2%耐力を約100Kgf/mm2 に熱
処理した後、これら各試験片を用いて引張試験と、2m
mVノッチシャルピー衝撃試験(+20℃)を行い、そ
の個々の結果と平均値を表2及び表3に示す。
造インペラ試験材の所定の部位からそれぞれ複数の2m
mVノッチ衝撃試験片と平滑丸棒引張試験片を切り出
し、本発明材から成る試験材については表2に示すよう
に、1040℃×4時間加熱後、油中にドブツケして急
冷した後、−100℃×1時間、サブゼロ処理し、その
後460℃で3時間焼戻しを施し、比較材については1
038℃×2時間加熱して固溶化した後、ファン空冷
し、その後、482℃×3時間で析出硬化処理を行って
それぞれの0.2%耐力を約100Kgf/mm2 に熱
処理した後、これら各試験片を用いて引張試験と、2m
mVノッチシャルピー衝撃試験(+20℃)を行い、そ
の個々の結果と平均値を表2及び表3に示す。
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】この結果、表2からも明らかなように、本
発明材は引張強さ、伸び、絞りの平均値はいずれも従来
の17−4PHと略同様な値を示した。一方、表3に示
すように、従来の17−4PHからなる試験材の吸収エ
ネルギーの平均値は0.96Kgf・m(9.3J)で
あるのに対し、本発明材からなる試験材の吸収エネルギ
ーの平均値は4.54kgf・m(45J)であり、吸
収エネルギーが約4.5倍以上に向上し、非常に優れた
靭性を発揮していることがわかる。
発明材は引張強さ、伸び、絞りの平均値はいずれも従来
の17−4PHと略同様な値を示した。一方、表3に示
すように、従来の17−4PHからなる試験材の吸収エ
ネルギーの平均値は0.96Kgf・m(9.3J)で
あるのに対し、本発明材からなる試験材の吸収エネルギ
ーの平均値は4.54kgf・m(45J)であり、吸
収エネルギーが約4.5倍以上に向上し、非常に優れた
靭性を発揮していることがわかる。
【0017】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、強度や耐
蝕性等を殆ど犠牲にすることなく、靭性を大巾に向上さ
せることができるため、信頼性の高い機械部品を容易に
得ることができる等といった優れた効果を有する。
蝕性等を殆ど犠牲にすることなく、靭性を大巾に向上さ
せることができるため、信頼性の高い機械部品を容易に
得ることができる等といった優れた効果を有する。
【図1】本実施例で作製した精密鋳造インペラを示す概
略図である。
略図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.18%以下、Si:
1.0%以下、Mn:1.0%以下、P:0.03%以
下、S:0.03%以下、Cr:15.0〜17.0
%、Ni:4.0〜6.0%、残部Fe及び不可避的不
純物からなる鋳物材を鋳造後、焼入れ、サブゼロ処理、
焼戻しする一連の熱処理を施して0.2%耐力:50k
gf/mm2 (490N/mm2 )以上としたことを特
徴とする高強度高靭性ステンレス鋼鋳物。 - 【請求項2】 上記焼入れ条件が950℃〜1060℃
×0.5時間〜6時間加熱後急冷、サブゼロ処理条件が
−70℃以下×肉厚1インチ当り1時間空冷、焼き戻し
条件が440℃〜640℃×1時間〜6時間後空冷する
ものであることを特徴とする請求項1記載の高強度高靭
性ステンレス鋼鋳物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25057294A JPH08120334A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 高強度高靭性ステンレス鋼鋳物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25057294A JPH08120334A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 高強度高靭性ステンレス鋼鋳物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120334A true JPH08120334A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17209889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25057294A Pending JPH08120334A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 高強度高靭性ステンレス鋼鋳物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08120334A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100390305C (zh) * | 2005-06-28 | 2008-05-28 | 大连理工大学 | 一种高速钢刀具深冷处理方法 |
| CN103589839A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-19 | 航天精工股份有限公司 | 一种高碳高铬不锈钢的热处理工艺 |
| CN110066968A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-07-30 | 西安汇丰精密合金制造有限公司 | 一种沉淀硬化不锈钢热轧板材的制造方法 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP25057294A patent/JPH08120334A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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