(57)【要約】【課題】所要の硬度を有するマルエージング鋼材を効率良く生産するための製造方法を提供する。【解決手段】１８％Ｎｉ系マルエージング鋼からなる素材を８５０〜９００℃に加熱してオーステナイト組織とし、係る素材に加工率６０〜９０％の熱間加工を施して前記オーステナイト組織の結晶粒を微細化する熱間加工工程と、前記微細化された素材に対し、８００〜８４０℃の温度帯で加工率２０〜４０％の温間加工を施す温間加工工程と、上記熱間・温間加工された中間素材に対し、加工率３〜５％の冷間加工を施す冷間加工工程と、かかる冷間加工された中間素材に対し、４６０〜５００℃に４〜５時間加熱・保持する時効処理を施す時効処理工程と、を含む、マルエージング鋼材の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルエージング鋼からなる素材を８５０〜９００℃に加熱してオーステナイト組織とし、係る素材に加工率６０〜９０％の熱間加工を施して上記オーステナイト組織の結晶粒を微細化する熱間加工工程と、
上記微細化された素材に対し、８００〜８４０℃の温度帯で加工率２０〜４０％の温間加工を施す温間加工工程と、
上記熱間・温間加工された中間素材に対し、時効処理を施す時効処理工程と、を含む、
ことを特徴とするマルエージング鋼材の製造方法。
【請求項２】
前記温間加工工程と時効処理工程との間に、前記温間加工された中間素材に対し、加工率３〜５％の冷間加工を施す冷間加工工程を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルエージング鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所要の硬度を有するマルエージング鋼材を効率良く得るための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる１８％Ｎｉ系マルエージング鋼は、比較的高い強度および靭性を併有しているため、例えば、圧力容器、航空宇宙用部品、原子力部材などのような高強度、高靭性、および耐食性を要する分野において、広く活用されている。
従来、１８％Ｎｉ系マルエージング鋼は、図２に示すように、約１０００℃超の温度帯で高い加工率の熱間加工した後、溶体化処理、および時効（硬化）処理を施すプロセス（製造方法）により、上記各特性を得るようにしていた。
また、フッ素ガス中での耐遅れ破壊性および耐食性を高めるため、図３に示すように、１８％Ｎｉ系マルエージング鋼に対し、断面減少率で５０％以上の冷間加工、８２０〜８３０℃で約１時間の溶体化処理、断面減少率で６５〜７０％の冷間加工、および５１０〜５２０℃で１〜１０時間の時効硬化処理を順に施すマルエージング鋼の製造方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７１２６９号公報（第１〜９頁、図１）
【０００４】
しかしながら、前記従来のプロセスや特許文献１に記載の製造方法では、何れも溶体化処理を必須とし、処理時間および温度管理を要するため、工程管理が煩雑化し、生産効率が低下してコスト高になるおそれがある、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、所要の硬度を有するマルエージング鋼材を効率良く生産するための製造方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、高い加工率の熱間加工および温間加工を施して、結晶粒を微細化および加工歪みを累積した後、時効処理を施すことで、溶体化処理を省略する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明によるマルエージング鋼材の製造方法（請求項１）は、マルエージング鋼からなる素材を８５０〜９００℃に加熱してオーステナイト組織とし、係る素材に加工率６０〜９０％の熱間加工を施して前記オーステナイト組織の結晶粒を微細化する熱間加工工程と、係る微細化された素材に対し、８００〜８４０℃の温度帯で加工率２０〜４０％の温間加工を施す温間加工工程と、前記熱間・温間加工された中間素材に対し、時効処理を施す時効処理工程と、
を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明には、前記温間加工工程と時効処理工程との間に、温間加工された中間素材に対し、加工率３〜５％の冷間加工を施す冷間加工工程を有する、マルエージング鋼材の製造方法（請求項２）も含まれる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の前記製造方法によれば、再結晶温度（８５０℃）およびその直上である８５０〜９００℃の温度帯で且つ６０〜９０％の高い加工率の熱間加工（例えば熱間圧延）を施すことで、微細な結晶粒のオーステナイト組織とし、引き続いて、再結晶温度の直下である８００〜８４０℃の温度帯で２０〜４０％の加工率の温間加工を施すことにより、マルテンサイト組織内に加工による歪みが累積される。更に、通常の時効処理を施すことによって、溶体化処理を行うことなく、従来のプロセスと同等あるいはそれ以上の高い硬度および靭性を有するマルエージング鋼材を、効率良く確実に製造できると共に、コストダウンも可能となる。
更に、請求項２の製造方法によれば、温間加工後に、３〜５％の冷間加工を施すことで、一層硬度を高められ、所要の厚みや形状とし、所要の寸法精度を確保することが可能となる。尚、前記加工率が３％未満では、硬度を効果的に上げられず、５％を越えると表面割れなどを生じるおそれがあるため、前記範囲とした。
【０００９】
尚、前記マルエージング鋼は、１８％Ｎｉ系マルエージング鋼であれば良く、例えば、Ｃ：０．０３質量％以下、Ｓｉ：０．１０質量％以下、Ｍｎ：０．１０質量％以下、Ｎｉ：１７〜１９質量％、Ｃｏ：８〜１２質量％、Ｍｏ：４〜６質量％、Ｔｉ：０．２５〜１．５質量％、Ａｌ：０．３質量％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものが含まれる。
また、前記加工率は、熱間加工および温間加工の双方において、複数回に及ぶ圧延または鍛造などを施した際において、累積した加工率を指している。
更に、前記熱間加工で、加工率が６０％未満になると、オーステナイト組織の微細化が不十分になるおそれがあり、一方、加工率が９０％を越えると、割れなどを生じるおそれがあるため、前記範囲の加工率とした。
【００１０】
また、前記温間加工は、前記熱間加工の後における冷却過程で行われ、その加工率が２０％未満になると、マルテンサイト組織の微細化が不十分になるおそれがあり、一方、加工率が４０％を越えると、加工割れなどを生じるおそれがあるため、前記範囲の加工率とした。
更に、前記時効処理は、４６０〜５００℃×４〜５時間の条件が推奨される。
加えて、前記冷間加工は、前記温間加工の直後に、前記中間素材を一旦常温付近まで冷却した後、３〜５％の加工率で冷間圧延などを施すことで行うが、温間加工の後における冷却過程の途中で、行うようにしても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１に示すように、１８％Ｎｉ系マルエージング鋼からなる素材を、その再結晶温度およびその直上の８５０〜９００℃の温度帯に加熱して、オーステナイト組織とし、係る素材に対し、圧下（加工）率６０〜９０％の強圧下による熱間圧延（熱間加工）を施す（熱間加工工程）。その結果、上記素材のオーステナイト組織は、平均粒径が数１０μｍ程度の微細な結晶粒となる。
次いで、図１に示すように、前記微細化された素材に対し、再結晶温度の直下である８００〜８４０℃の温度帯において、加工率２０〜４０％の温間圧延（温間加工）を施す（温間加工工程）。その結果、上記素材のマルテンサイト組織内に温間加工による歪みが累積される。
【００１２】
次に、熱間および温間加工された上記中間素材を一旦常温付近まで冷却した後、３〜５％の加工率で冷間圧延（冷間加工）などを施す（冷間加工工程）。これにより、中間素材は、所要の厚みおよび所要の寸法に仕上げられる。
そして、冷間加工された上記中間素材を、図示しない加熱炉に装入し、不活性雰囲気中で４６０〜５００℃×約４〜５時間の条件で加熱・保持する時効処理を施す（時効処理工程）。
以上の各工程を経ることにより、１８％Ｎｉ系マルエージング鋼からなる素材を、溶体化処理することなく、所要の硬度および靭性を有するマルエージング鋼材にすることが、効率良く確実に行える。
【実施例】
【００１３】
以下において、本発明の具体的な実施例について説明する。
予め、Ｃ：０．００３％、Ｓｉ：０．１％、Ｍｎ：０．０２％、Ｎｉ：１８％、Ｃｏ：９％、Ｍｏ：５％、Ｔｉ：０．６％、Ａｌ：０．０５％、Ｐ：０．００４％、Ｓ：０．００３％（何れも質量％）、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる１８％Ｎｉ系マルエージング鋼からなる素材を、複数個用意した。そのサイズは、直径：２５ｍｍ×長さ：４０００ｍｍで実施例と比較例共に同じである。
表１に示すように、上記マルエージング鋼からなる実施例１〜６の素材を８５０〜８７０℃に加熱した状態で、累積加工率を７５〜８５％の範囲で変化させた複数回のパスによる熱間圧延（熱間加工工程）を施した。
次に、実施例１〜６の素材を８２０〜８４０℃の温度帯に移行させた状態で、表１に示すように、これらに対して累積加工率を３０％または４０％の何れかにして複数回のパスによる温間圧延（温間加工工程）を施した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
更に、温間加工された実施例１〜６の中間素材を加熱炉に装入し、表１に示すように、それぞれ４８０℃×４時間の加熱・保持を行う時効処理（時効処理工程）を施した。
一方、表１に示すように、前記マルエージング鋼からなる比較例１〜６の素材を１０５０〜１１００℃に加熱した状態で、累積加工率を８０％または８５％の何れかにして複数回のパスによる熱間圧延を施した。
次に、比較例１〜６の素材を加熱炉に装入し、表１に示すように、８５０℃×１時間の加熱・保持を行う溶体化処理をそれぞれ施した。
更に、溶体化処理後の比較例１〜６の素材に対し、表１に示すように、４８０℃×４時間の加熱・保持を行う時効処理をそれぞれ施した。
以上の比較例１〜６の方法は、前記図２で示した従来のプロセスである。
【００１６】
実施例１〜６および比較例１〜６の各マルエージング鋼材について、個別に硬度（Ｈｖ）を測定し、それぞれ表１中に示した。
表１に示すように、実施例１〜６の各マルエージング鋼材は、硬度が５９０〜５９４Ｈｖであった。
一方、比較例１〜６の各マルエージング鋼材は、硬度が５８０〜５８９Ｈｖであった。
【００１７】
かかる結果は、実施例１〜６のマルエージング鋼では、再結晶温度またはその直上の温度帯で強圧下の熱間圧延（加工）を行って、微細なオーステナイト組織とし、引き続いて、再結晶温度の直下で温間圧延（加工）を行ったため、そのマルテンサイト組織内で加工歪みが累積していったことによる、と推定される。
このため、実施例１〜６のマルエージング鋼材は、比較例１〜６のマルエージング鋼のように、溶体化処理を行わなくても、これらと同等かそれ以上の硬度を発揮することができた、ものと考えられる。更に、係る硬度に応じて、相応の靭性を奏することも容易に推定されよう。
かかる実施例１〜６により、本発明によるマルエージング鋼材の製造方法の優位性が理解され、その効果を確認することができた。
尚、本発明は、前記実施例１〜６に限らず、前述した合金組成である１８％Ｎｉ系マルエージング鋼についても、前記同様の硬度を有するマルエージング鋼材を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】従来の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】異なる従来の製造方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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