JPH11217653A - 被削性に優れた高耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents

被削性に優れた高耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼

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JPH11217653A
JPH11217653A JP10019699A JP1969998A JPH11217653A JP H11217653 A JPH11217653 A JP H11217653A JP 10019699 A JP10019699 A JP 10019699A JP 1969998 A JP1969998 A JP 1969998A JP H11217653 A JPH11217653 A JP H11217653A
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JP
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corrosion resistance
less
stainless steel
machinability
martensitic stainless
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JP10019699A
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Tatsuro Isomoto
辰郎 磯本
Hiroki Ikeda
裕樹 池田
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 湿潤環境で使用される高強度シャフトや摺動
部部品、軸受等で強度と耐食性も要求される部品で、特
に切削加工を受ける部材に使用する被削性に優れた高耐
食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼を提供するこ
と。 【解決手段】 重量%で、C:0.25〜0.50%、
Si:1.0%を超え、2.5%以下、Mn:1.0%
以下、Cr:10〜16%、N:0.05〜0.2%、
O:20ppm以下、または上記成分に加えて、Mo:
1.0%以下、V:1.0%以下、W:1.0%以下の
うち、1種または2種以上を含有し、残部がFe及び不
可避不純物からなることを特徴とする被削性に優れた高
耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、湿潤環境で使用さ
れる高強度シャフトや摺動部部品、軸受等で強度と耐食
性も要求される部材で、特に被削加工を受ける部材へ使
用する鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、マルテンサイト系ステンレス
鋼は高強度を得られる反面その耐食性は塩水噴霧試験で
発銹するなど若干不足気味であった。これを改善するた
めには基地中のクロム量を増加する手法が用いられてき
たが、この方法で耐食性を増加させると強度が低下し、
高強度と高耐食性の両立が困難であった。これに対して
高窒素化により高強度化及び耐食性の向上を図ることを
意図した鋼種も、例えば、特開平7−233442号公
報等で開発されているが、耐食性を確保するためにはこ
の高窒素化した鋼種においてもSを始めとする快削元素
を極めて少量に抑える必要がある。そのため、これまで
の高窒素マルテンサイトステンレス鋼は被削性が劣ると
いう問題を有していた。このため、高耐食、高強度でか
つ、良好な被削性を有する、バランスが取れたマルテン
サイト系ステンレス鋼が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を改善し、高耐食性と高強度の両立を図りながら、かつ
被削性をも向上させた鋼種を得るものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】耐食性を確保する目的で
有効Cr量を増加させつつ、共晶炭化物を減少させるた
めにCを低下させてC/Crの比を大きくとり、かつN
の添加によりC減少による強度低下分を補いながら耐食
性も向上させる手段は同様であるが、発明者らは一般に
は焼鈍時の硬さを増加させ機械加工性を劣化させると言
われているSiをある程度以上添加することにより、焼
鈍硬さは上昇するものの切削性を大幅に改善できること
を見い出した。これにより、耐食性に悪影響のあるSを
添加することなく、不純物レベルとしても、切削性を改
善できるため、耐食性と切削性の両立が図れる。また、
Mo,V,Wを添加することにより炭化物の組成をクロ
ム系炭化物からMo,V,W系の炭化物にすることによ
り、基地中のクロム量を増加させ更に耐食性を改善する
ことが出来ることを見出した。
【0005】以上の知見を基にして、C :0.25〜
0.50%、Si:1.0%を超え、2.5%以下、M
n:1.0%以下、Cr:10〜16%、N :0.0
5〜0.2%、O :20ppm以下を含有し、残部が
Fe及び不可避不純物からなることを特徴とする被削性
に優れた高耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼。
【0006】又は前記成分に加えて重量%で、Mo:
1.0%以下、V :1.0%以下、W :1.0%以
下、のうち、1種または2種以上を含有する、被削性に
優れた高耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼にあ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の成分を制限して
いる理由を示す。 C:Cは基地中に固溶して焼入焼戻後に必要な材料硬さ
を確保する。本成分系では0.25%未満では本発明範
囲内の窒素を添加しても高強度材として必要とされる焼
入焼戻硬さ55HRC以上を確保出来ない。また0.5
0%を超えると本成分のC,Cr比でも粗大なクロム炭
化物が晶出して被削性及び耐食性等を劣化させる。その
ため、Cは0.25〜0.50%とした。
【0008】Si:Siは通常脱酸の為に添加され、過
剰な添加は固溶強化により焼鈍硬さを上昇させるため通
常は0.5%程度までに制限されている。しかし、本発
明における成分では1.0%を超える添加により焼鈍硬
さは上昇するものの被削性を始めとする機械加工性が大
幅に改善できることが分かった。また、Si添加は基地
を強化するため疲労寿命も向上する。但し2.5%を超
えると焼鈍硬さの上昇が著しくなり、炭化物が粗大化し
てくるため、加工性が悪化する傾向となる。そのため、
Siは1.0%を超え2.5%とした。
【0009】Mn:Mnは脱酸材として添加されると共
にオーステナイト生成傾向を高めて焼入時の炭化物固溶
を促進して焼入硬さを確保する。しかし、1.0%を超
えると焼入時に残留オーステナイト量が増加してベアリ
ング用途として必要な55HRC以上を確保出来ない。
そのため、Mnは1.0%以下とした。 Cr:Crはステンレス鋼の耐食性を確保するため必須
の元素である。ステンレス鋼としての耐食性を確保する
ためには通常11%以上の添加が必要であるが、本発明
の成分では高窒素化しているため10%以上の添加でほ
ぼ従来のマルテンサイト系ステンレス鋼と同等の耐食性
を確保できる。しかし、16%を超えると本発明の成分
系ではフェライト相が多くなり、高い硬さを確保できな
くなる。そのため、Crは10〜16%とした。
【0010】N:NはCと共に基地中に固溶して硬さを
確保するのに必要な元素であり、かつ添加分だけ炭素を
低減できて耐食性向上に効果があるため本発明では必須
の元素である。その効果は0.05%以上の添加で顕著
に現れる。ただし、オーステナイト生成傾向が大きい元
素であるため、0.2%を超えて添加すると焼入時に残
留オーステナイト量が増加して、55HRC以上の硬さ
を確保出来ない。そのため、Nは0.2%を越えないも
のとした。
【0011】Mo:Moはステンレス鋼の耐食性を保つ
Cr酸化膜を更に強化して耐食性向上に寄与する元素で
あり、かつ炭化物生成傾向がCrより大なためMo系炭
化物を生成し、その分Crの基地中への固溶を促進して
耐食性を向上させる。ただし、1.0%を超えるとその
炭化物が粗大化して、被削性、機械加工性や疲労寿命を
劣化させる。そのため、Moは1.0%以下とした。 V:Vは炭化物生成傾向がCrより大なためV系炭化物
を生成し、その分Crの基地中への固溶を促進して耐食
性を向上させる。ただし、1.0%を超えるとその炭化
物が粗大化して、被削性、機械加工性や疲労寿命を劣化
させる。そのため、Vは1.0%以下とした。
【0012】W:Wは炭化物生成傾向がCrより大なた
めW系炭化物を生成し、その分Crの基地中への固溶を
促進して耐食性を向上させる。ただし、1.0%を超え
るとその炭化物が粗大化して被削性、機械加工性や疲労
寿命を劣化させる。そのため、Wは1.0%以下とし
た。 O:Oは、マトリックス中にほとんど固溶されずに酸化
物系の介在物を生成する。この酸化物は、非常に硬いた
め、工具寿命を低下させ、被削性を悪化させる。また、
使用中に受ける応力の集中源となり、疲労破壊の起点に
もなりやすい。よって、Oは少ない方が望ましく、20
ppm以下とした。
【0013】
【実施例】本発明の特徴を実施例にて示す。実験に使用
した本発明鋼および比較鋼の化学成分を表1に示す。こ
れらは、100kg真空誘導溶解炉にて溶製したもので
ある。各成分の鋼塊を熱間鍛造にてφ20に鍛伸し以下
の実験に供した。 (1)被削性:各材料を870℃で焼きなましして、ド
リル穿孔試験を行った。被削性は、8φの高速度鋼ドリ
ルを用いて推力696N、回転数925RPMで穿孔を
用い、深さ10mm穿孔するのに要する時間で測定し、
25秒以下を被削性が良好であると評価した。
【0014】(2)焼入焼戻硬さ:上記用途では、焼入
焼戻し処理における硬さは、55HRC以上必要であ
る。そのため、55HRCが得られるかどうかで評価し
た。焼入条件は1000℃で30分保持後油冷、焼戻し
条件は、150℃で1時間保持後空冷である。 (3)耐食性:発銹が生じると性能や外観を損ねるた
め、耐食性を有することが必要である。そこで、上記条
件にて焼入焼戻しを行いφ12×L21の試験片に加工
したものについて、塩水噴霧試験を行い耐食性を評価し
た。試験は、5%塩化ナトリウム溶液を35℃で16時
間噴霧して行った。評価は、発銹が認められなかったも
のをA、若干発銹したもの(発銹箇所の試験片表面積全
体に対する面積率5%以下)をB、やや発銹したもの
(発銹箇所の試験片表面積全体に対する面積率20%以
下)をC、強く発銹したものをDとして行った。そし
て、B判定以上のものを良好であると評価した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2に各試験の結果を示す。被削性につい
て、本発明鋼は、20.1〜23.2秒の優秀なドリル
穿孔性を有しているが、C量が多く巨大な炭化物が析出
するNo.8、Si量の低いNo.9、酸素量の高いN
o.13およびMo量の高いNo.15は25秒を超え
る穿孔時間がかかっており被削性は良好でない。焼き入
れ焼戻硬さについて、本発明鋼は、いずれも55HRC
以上の硬さが得られるが、C量の低いNo.7、Si量
が高すぎ、フェライト相の多いNo.10、Cr量が高
すぎ、フェライト相の多いNo.12は、十分な硬さが
得られていないことがわかる。耐食性について、本発明
鋼は、B判定以上の評価であり、特に、Mo、V、やW
を含むものは、A判定で良好な耐食性を示している。と
ころが、C量が多く、耐食性に有効なCr量の減少して
いるNo.8、Si量が高すぎ、炭化物の多いNo.1
0、Cr量の低いNo.11、N量の低いNo.14
は、良好な耐食性を有していない。
【0018】
【発明の効果】以上より、本発明により従来の高強度ス
テンレス鋼に比べて、被削性および耐食性に優れた高強
度ステンレス鋼が得られることがわかる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.25〜0.50%、 Si:1.0%を超え、2.5%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr:10〜16%、 N :0.05〜0.2%、 O :20ppm以下を含有し、 残部がFe及び不可避不純物からなることを特徴とする
    被削性に優れた高耐食高強度マルテンサイト系ステンレ
    ス鋼。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.25〜0.50%、 Si:1.0%を超え、2.5%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr:10〜16%、 N :0.05〜0.2%、 O :20ppm以下を含有し、 残部がFe及び不可避不純物からなる鋼に、さらに、 Mo:1.0%以下、 V :1.0%以下、 W :1.0%以下、 のうち、1種または2種以上を含有する、被削性に優れ
    た高耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼。
JP10019699A 1998-01-30 1998-01-30 被削性に優れた高耐食高強度マルテンサイト系ステンレス鋼 Pending JPH11217653A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2896514A1 (fr) * 2006-01-26 2007-07-27 Aubert & Duval Soc Par Actions Acier martensitique inoxydable et procede de fabrication d'une piece en cet acier, telle qu'une soupape.
WO2012032819A1 (ja) 2010-09-08 2012-03-15 新日本製鐵株式会社 耐食性に優れた軸受鋼と、軸受部品及び精密機器部品
EP3090071A4 (en) * 2014-02-18 2017-09-27 Uddeholms AB Stainless steel for a plastic mould and a mould made of the stainless steel

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030513