JPS6123750A

JPS6123750A - 非磁性鋼

Info

Publication number: JPS6123750A
Application number: JP14144284A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Imamura; 今村　元昭; Takehiro Suzuki; 鈴木　武宏
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1986-02-01

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】（産業上の利用分野）この発明は、高硬度、高靭性であって、とくに耐摩耗性
および耐疲労特性に優れており、例えば金属溶解炉に設
置された電磁式攪拌器やリニアモータなどの軸受素材、
金型材およびその他の非磁性が要求される構造用材など
として使用される非磁性鋼に関するものである。

（従来技術）金属溶解炉内の溶融金属を攪拌するための電磁式撹拌装
置やりニアモータ用の軸受は、強い磁場中で使用される
ことから非磁性であることが不可欠であり、しかも耐摩
耗性および耐疲労特性に優れていることが要求される。

従来、この種の用途に適する非磁性材料としては、オー
ステナイト系ステンレス鋼、Ｎｉ基超超合金Ｃｏ基超超
合金あるいは超硬合金などが使用されているが、軸受材
料としては、要求硬度、切削加工性１価格などの面から
上記いずれの材料もこれらの要件を十分に満たすものと
はいえない。

一方、ハツトフィールド鋼に代表される高Ｍｎオーステ
ナイト鋼は、加工硬化能の高いことが特徴であり、ｒＭ
摩耗材料として広く使用されている。

（発明の目的）そこで、本発明者らは、上記した高Ｍｎオーステナイト
鋼のもつ優れた耐摩耗性に着目し、非磁性であってしか
も高硬度・高靭性であり、とくに耐摩耗、性および耐疲
労特性に優れた材料を開発することを目的として研究を
進めた結果、前記高Ｍｎオーステナイト鋼をさらに高硬
度化すること゛によって、耐摩耗性および耐疲労特性に
優れた非磁性鋼を開発するに至った。

（発明の構成）この発明による非磁性鋼は、重量％で、Ｃ：０．３〜１
．５％、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：５〜２５％、Ｎｉ：１
〜１５％、Ｃｒ：３〜２５％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｖ
：１〜４％、Ｎｂ＋Ｔａ：０．０５〜１．０％、Ｃａ：
０．００１〜０．０１％、残部実質的にＦｅよりなり、
高硬度・高靭性であって、とくに耐摩耗性および耐疲労
特性に優れていることを特徴とするものである。すなわ
ち、この発明による非磁性鋼は、耐摩耗性および耐疲労
特性を上げるために、加工硬化によらず微細炭化物の析
出硬化によったものであり、さらにミクロンオーダーの
炭化物粒子を基地内に一様に分布させるようにしたもの
である。

次に、この発明による非磁性鋼の成分範囲（重量％）の
限定理由について説明する。

Ｃ：０．３−１．５％ＣはＶ、Ｃｒと結合して炭化物ＶＣ，（Ｃｒ。

Ｖ　、Ｍｎ）７　Ｃ３を形成して耐摩耗性を向上させる
ために不可欠な元素である。この場合、Ｃ量が０．３％
未満では上記炭化物の析出硬化は少なく、１．５％を超
えると時効硬化の増加が飽和に達し、また、靭性の低下
が著しい。このため、Ｃ量は０．３〜１．５％に限定し
た。

Ｓｉ：２％以下Ｓｔは溶製時に脱酸剤として作用して鋼の清浄度を高め
るが、多量に含有すると靭性を劣化させるため２％以下
に限定した。

Ｍｎ：５〜２５％Ｍｎはオーステナイト安定化元素であり、鋼を非磁性に
保つとともに、耐摩耗性を増加させるのに有効な元素で
ある。そして、その効果は５％以上で大きくあられれる
が、２５％を超えるとオーステナイトの安定化に対して
より以上の寄与はないため、ＭｎＪｌは５〜２５％に限
定した。

Ｎｉ：１Ｎ１５％Ｎｉは安定したオーステナイト組織を得るために有効な
元素であり、常温および高温における延性ならびに耐酸
化性を向上させる。しかし、Ｎｉが１％未満ではその効
果が少なく、１５％を超えると時効硬化性を減少させる
ので、Ｎｉ量は１〜１５％に限定した。

Ｃｒ：３’〜２５％Ｃｒはオーステナイトの安定化、耐酸化性の向上および
耐疲労特性の向上に寄与する元素であり、このような効
果を得るため少なくとも３％以上含有させることが必要
であるが、２５％を超えるとδ−フェライトを生じやす
くなるので、Ｃｒ量は３〜２５％に限定した。

Ｍｏ：０．５〜５％ＭＯは基地および炭化物の硬さを増大し、耐摩耗性を向
上させるのに有効な元素である。しかし、ＭＯが０．５
％未満であるとその効果は少なく、また、５％を超えて
もそれ以上の効果は得がたく、また高価な元素でもある
ので、ＭＯ量は０．５〜５％に限定した。

ｖ：１〜４％ＶはＣと結合して炭化物ＶＣを作り、その析出によって
マトリックスを硬化させるために必要な元素である。し
かし、その添加量が１％未満であると時効硬化量が少な
く、４％を超えると組織的に不安定となり、また熱間加
工性および耐酸化性がそこなわれるので、Ｖ量は１〜４
％に限定した。

Ｎｂ＋Ｔａ　：　０．０５〜１．０％Ｎｂ、Ｔａ（いずれか一方がＯである場合も含む）はイ
ンゴット凝固時における炭化物の微細化および熱処理時
における結晶粒成長の抑制効果があり、Ｃｒとの複合効
果によって鋼の耐疲労特性を高めるのに有効な元素であ
るが、０．０５％未満ではこのような効果が少なく、反
対に多すぎると靭性を害するので、Ｎｂ、Ｔａ量は合計
で０．０５〜１．０％に限定した。

Ｃａ：　０．００１〜０．０１％Ｃａは凝固時の炭化物を微細化する効果があり、この結
果疲労強度を向上させるのに有効な元素である。また、
切削性の改善に対しても有効な元素である。そして、こ
のような効果を得るためには０．００１％以上含有させ
る必要があるが、０．０１％を超えると分塊性を害する
ようになるので、０．００１〜０．０１％に限定した。

（実施例）第１表に示す成分の鋼を溶製したのち鋳造して鋳塊とし
、熱間において鍛伸して作った棒材に１１５０℃Ｘ１ｈ
ｒ加熱後水冷の固溶化熱処理を行った後、７００℃ｘｅ
ｈｒ時効硬・１、理を施して供試材を作成した。

第１表に供試鋼の組成を示す。この実施例においては、
比較鋼として、Ａｌ５Ｉ　　Ａ２８６を用いた。この比
較鋼は本来耐熱材料であるが高強度非磁性材としても使
用されるものである。

第１表に示す供試鋼は、大気溶解炉により溶製した５０
ｋｇ鋳塊を鋳造した素材に対して、前記したように１１
５０℃Ｘ１ｈｒ加熱後急冷の固溶化処理を行ったのち、
７００℃Ｘ８ｈｒ保持後空冷の時効処理を加えたものと
して各種の試験に供した。

第２表に熱処理状態の硬さ、耐摩耗性、疲労強度および
導磁率の測定結果を示す。

第２表において、各供試鋼の耐摩耗性は大越式試験機に
より測定し、相手材として焼なまし状態のＳＮ０Ｍ８を
使用して荷重６．９ｋｇ、周速３　、６　ｍ／ｓｅｃ　
、摩擦距離２６０ｍにおける比摩耗量で示しである。

また、疲労強度は小野式回転曲げ疲労試験機により測定
し、求めたＳ−Ｎ曲線から１０７回における値を示しで
ある。

さらに、導磁率は自記磁束計により測定し、磁場強さ２
００エルステツドにおいて測定した値を示しである。

第１表および第２表に示すように、本発明鋼はいずれも
Ｈｖ４００以上であり、また導磁率は高Ｎｉである比較
鋼とほぼ同程度であって良好な非磁性のものであること
を示している。

また、本発明鋼の耐摩耗性は比摩耗量の測定結果から明
らかなように比較鋼の１０分の１以下にすぎず、疲労強
度も４７　ｋｇｆ　７１１ｍ２以上を示すことから相当
苛酷な使用条件にも酎えることができるものである。

（発明の効果）以上説明してきたように、この発明による非磁性鋼は、
重量％で、Ｃ：０．３〜１．５％、Ｓｉ：２％以下、Ｍ
ｎ＋５〜２５％、Ｎｉ：１〜１５％、Ｃｒ：３〜２５％
、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｖ：１〜４％、Ｎｂ＋Ｔａ：　
０．０５〜１．０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、
残部実質的にＦｅよりなるものであり、高Ｍｎ−Ｎｉ−
Ｃｒ系の安定なオーステナイト組織を有しながら、時効
により高硬度が得られ、高強度・高靭性であってとくに
耐摩耗性、＃疲労特性が優れているものである。それゆ
え、非磁性が要求される軸受や金型などの素材として優
れた性能と経済性を発揮することができるという非常に
優れた効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．３〜１．５％、Ｓｉ：２％以
下、Ｍｎ：５〜２５％、Ｎｉ：１〜１５％、Ｃｒ：３〜
２５％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｖ：１〜４％、Ｎｂ＋Ｔ
ａ：０．０５〜１．０％、Ｃａ：０．００１〜０．０１
％、残部実質的にＦｅよりなることを特徴とする耐摩耗
性および疲労特性に優れた非磁性鋼。