特開 2022-77310 マルテンサイト系ステンレス鋼

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022077310

(43)【公開日】2022-05-23

(54)【発明の名称】マルテンサイト系ステンレス鋼

(51)【国際特許分類】

   C22C 38/00 20060101AFI20220516BHJP

   C22C 38/52 20060101ALI20220516BHJP

【ＦＩ】

C22C38/00 302E

C22C38/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020188109

(22)【出願日】2020-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100192614

【弁理士】

【氏名又は名称】梅本 幸作

(74)【代理人】

【識別番号】100158355

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 明子

(72)【発明者】

【氏名】藤島 真一

(72)【発明者】

【氏名】田嶋 良樹

(57)【要約】      （修正有）

【課題】耐食性能と高硬度を有しつつ、疲労強度にも優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供する。
【解決手段】重量％で、Ｃ：０．６５～０．７４％、Ｓｉ：０．３０～０．４０％以下、Ｍｎ：０．７０～０．８０％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１７．００～１９．００％、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｍｏ：１．６０～１．８０％、Ｗ：０．４０％以下、Ｖ：０．２５～０．３５％、Ｃｏ：０．２５％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．１６～０．２５％であり、残余がＦｅおよび不可避不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼とする。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量％で、Ｃ：０．６５～０．７４％、Ｓｉ：０．３０～０．４０％以下、Ｍｎ：０．７０～０．８０％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１７．００～１９．００％、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｍｏ：１．６０～１．８０％、Ｗ：０．４０％以下、Ｖ：０．２５～０．３５％、Ｃｏ：０．２５％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．１６～０．２５％であり、残余がＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼。

【請求項2】

表面硬さがロックウェルＣスケールで６１ＨＲＣ以上であることを特徴とする請求項１に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主に歯科工具や電食軸受部品等の用途に使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。

【背景技術】

【0002】

従来は、ステンレス鋼の中でもシャフトや軸受部品など耐食性能および耐摩耗性能が要求される分野では、ＳＵＳ４２０Ｊ２やＳＵＳ４４０Ｃなどに代表されるマルテンサイト系ステンレス鋼が多用されている。例えば、特許文献１および２では耐食性能に加えて、加工性能などの諸特性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼に関する発明が開示されている。

【0003】

特許文献１にはＳＵＳ４２０Ｊ２と同等以上の耐食性能と加工性を有し、ＳＵＳ４４０Ｃと同等以上の表面硬さを兼ね備えたマルテンサイト系ステンレス鋼に関する発明が開示されている。また、特許文献２には、ＳＵＳ４２０Ｊ２と同等以上の耐食性能と加工性を有し、ＳＵＳ４２０Ｊ２と同等以上の表面硬さを有する高窒素マルテンサイト系ステンレス鋼が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－１３８４２５号公報

【特許文献2】特開２０１０－２４４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１および２に開示されたマルテンサイト系ステンレス鋼がＳＵＳ４２０Ｊ２と同様の物性を有する場合、その耐食性能は確保できているが、含有する炭素量が少ないために硬さはロックウェル硬さ（Ｃスケール）で５３ＨＲＣ程度となる。

【0006】

また、上述のマルテンサイト系ステンレス鋼がＳＵＳ４４０Ｃと同様の物性を有する場合、表面硬さは６０ＨＲＣ程度まで向上するので耐摩耗性は向上するが、同鋼に含有する炭素量が多くなるので耐食性能はＳＵＳ４２０Ｊ２よりも劣る。

【0007】

さらに、ＳＵＳ４２０Ｊ２およびＳＵＳ４４０Ｃのいずれの場合であってもミクロ組織中に比較的に大きな炭化物が現れるので、金属材料としての疲労強度はＳＵＳ４０３やＳＵＳ４３１等の他のマルテンサイト系ステンレス鋼種に比べて低下するという問題があった。

【0008】

そこで、本発明においては、弁座やバルブ部品などに多用されているＳＵＳ４２０Ｊ２に代表される従来のマルテンサイト系ステンレス鋼と同等の耐食性能を持ちながら、６０ＨＲＣ以上の硬さ（表面および内部）を有しつつ、疲労強度にも優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するために、本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、重量％でＣ：０．６５～０．７４％、Ｓｉ：０．３０～０．４０％以下、Ｍｎ：０．７０～０．８０％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１７．００～１９．００％、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｃｕ：０．２５％以下、Ｍｏ：１．６０～１．８０％、Ｗ：０．４０％以下、Ｖ：０．２５～０．３５％、Ｃｏ：０．２５％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．１６～０．２５％であり、残余がＦｅおよび不可避不純物から構成される。また、表面硬さについてはロックウェルＣスケールで６１ＨＲＣ以上とすることもできる。

【発明の効果】

【0010】

本発明においては、従来のマルテンサイト系ステンレス鋼に対して、所定量のＣ，Ｎ，Ｃｒをそれぞれ含有させることで、耐食性と高硬度を維持しつつ、疲労強度の向上を図ることができる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼について実施形態の一例を説明する。本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼の各化学成分について、所定の範囲に規定した理由を以下に説明する。まず、Ｃ（炭素）は０．６５～０．７４％とする。０．６５％を下回ると、組織中の硬質な炭化物の形成量が少なくなり、結果として焼入焼戻し後の硬さが確保できない。また、０．７４％を上回ると、組織中の炭化物の形成量が多量になり、母相中のＣｒ、Ｍｏ等の固溶量が低下するので耐食性が低下する。また、組織中の巨大炭化物が析出して、靱性や疲労強度も低下させる。

【0012】

Ｓｉ（ケイ素）は０．３０～０．４０％とする。０．４０％を上回ると、マルテンサイト系ステンレス鋼としての熱間および冷間での加工性が低下して、靱性も低下する。また、Ｍｎ（マンガン）：０．６０％以下についても、０．６０％を上回ると、マルテンサイト系ステンレス鋼としての熱間および冷間での加工性が低下する。

【0013】

Ｐ（リン）は０．０３０％以下とする。０．０３０％を上回ると、結晶粒界に偏析が起こり、靱性が低下する。また、Ｓ（硫黄）：０．０１０％以下については、０．０１０％を上回ると、組織中に硫化物を形成して、靱性が低下する。

【0014】

Ｃｒ（クロム）は１７．００～１９．００％とする。１７．００％を下回るとマルテンサイト系ステンレス鋼として十分な耐食性が得られない。また、１９．００％を上回ると、組織中に巨大炭化物が析出して、靱性が低下する。

【0015】

Ｎｉ（ニッケル）は０．３０％以下とする。０．３０％を上回ると、組織中に残留オーステナイト量が増加して、寸法の経年変化を起こす。また、冷間での加工性も低下する。また、Ｃｕ（銅）は０．２５％以下とする。０．２５％を上回ると、組織中の残留オーステナイト量が増加して、寸法の経年変化を起こす。また、熱間での加工性も低下する。

【0016】

Ｍｏ（モリブデン）は１．６０～１．８０％とする。１．６０％を下回ると耐食性が低下し、合わせて焼戻し２次硬化も充分に得られない。また、１．８０％を上回ると、組織中に巨大炭化物が析出して、靱性が低下する。Ｗ（タングステン）は０．４０％以下とする。０．４０％を上回ると、組織中に巨大炭化物が析出して、靱性が低下する。

【0017】

Ｖ（バナジム）は０．２５～０．３５％とする。０．２５％を下回ると焼戻し２次硬化が充分に得られない。また、０．３５％を上回ると、組織中に巨大炭化物が析出して、靱性が低下する。

【0018】

Ｃｏ（コバルト）は０．２５％以下とする。０．２５％を上回ると材料費用の増加を招き、製造費用が上昇する。また、Ａｌ（アルミニウム）は０．１０％以下とする。０．１０％を上回ると組織中のＯ（酸素）と結合して粗大な酸化物を形成して、靱性や疲労強度が低下する。

【0019】

Ｎ（窒素）は０．１６～０．２５％（重量ｐｐｍで１６００～２５００ｐｐｍ）とする。０．１６％を下回ると耐食性や焼入焼戻し硬さが充分に得られない。また、０．２５％を上回ると、材料内部においてブローホール（鋳巣）が発生する。