(57)【要約】【課題】船舶用のシャフト、ポンプシャフトなど耐食性と強度を有し、かつ固溶化状態での切削性に優れた析出硬化型ステンレス鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０３０％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：４．５０〜６．５０％、Ｃｒ：１４．００〜１７．００％、Ｍｏ：０．２０〜２．００％、Ｃｕ：２．００〜４．００％、Ｎ：０．０５％以下、Ｏ：０．０１０％以下、および、Ｎｂ：０．１５〜０．５０％、Ｔｉ：０．１５〜０．５０％の１種または２種を合計で０．１５〜０．５０％含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）を満足することを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼である。０．８１１［７５（１４．６−Ｃｒ）＋１１０（８．９−Ｎｉ）＋６０（１．３３−Ｍｎ）＋５０（０．４７−Ｓｉ）＋３０００｛０．０６８−（Ｃ＋Ｎ）｝−３２］−２２０．８≧１００　　　　　…　　　（１）【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．０３０％、
Ｓｉ：０．０５〜１．００％、
Ｍｎ：０．０５〜１．００％、
Ｎｉ：４．５０〜６．５０％、
Ｃｒ：１４．００〜１７．００％、
Ｃｕ：２．００〜４．００％、
Ｎ：０．０５％以下、
Ｏ：０．０１０％以下、
および、Ｎｂ：０．１５〜０．５０％、
Ｔｉ：０．１５〜０．５０％
の１種または２種を合計で０．１５〜０．５０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）を満足することを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
０．８１１［７５（１４．６−Ｃｒ）＋１１０（８．９−Ｎｉ）＋６０（１．３３−Ｍｎ）＋５０（０．４７−Ｓｉ）＋３０００｛０．０６８−（Ｃ＋Ｎ）｝−３２］−２２０．８≧１００　　　　　…　　　（１）
【請求項２】
請求項１記載の鋼に、Ｍｏ：０．２０〜２．００％を含有させたことを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
【請求項３】
請求項１または２記載の鋼に、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有させたことを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
【請求項４】
請求項１〜３記載の鋼に、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐｂ：０．２％以下、Ｂｉ：０．２％以下の１種または２種以上、合計で０．２％を含有させたことを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶用のシャフト、ポンプシャフトなど耐食性と強度を有し、かつ固溶化状態での切削性に優れた析出硬化型ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶用のシャフトやその他の部品で、強度、耐食性の両方の特性が必要な場合、ＳＵＳ６３０という析出硬化型ステンレス鋼が使用されているが、この鋼種は切削性が非常に悪い材料であり、そのために切削性の改善が求められていた。その改善策として、例えば特許文献１に開示されているように、低Ｃ，Ｎによって固溶化処理後の硬さを低減する方法や、特許文献２に開示されているように、Ｃ，Ｎを低減して軟化させ、Ｏを添加することにより被削性を改善する方法、並びに特許文献３に開示されているように、Ｃ，Ｎを低減し、Ｓ添加により切削性を改善する方法が提案されている。
【０００３】
【引用文献】（１）特許文献１（特開昭６１−１４７８５５号公報）
（２）特許文献２（特開平１０−３０６３５１号公報）
（３）特許文献３（特開平３−７２７００号公報）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２のような、硬度を下げるためにＣ，Ｎの単純な低減では、切削性を大幅に改善することは困難であるし、また、Ｃ，Ｎの低減では、強度特性を劣化させるという問題がある。特に特許文献２の場合には、Ｏを添加することにより冷間加工性、靱性、疲労強度特性をも劣化する可能性がある。さらに、特許文献３にように、Ｃ，Ｎを低減し、Ｓ添加により切削性を改善する方法では、Ｓ添加によって耐食性を劣化させるという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、低Ｃ，Ｎ化、Ｍｏ添加および合金成分バランスを制御することで、固溶化処理後の組織が切削性に対し、最も良好な組織となり、さらに、その後の時効処理でも高硬度、高耐食性となる特性が得られる固溶化状態での切削性に優れた析出硬化型ステンレス鋼を提供するものである。その発明に要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０３０％、Ｓｉ：０．０５〜１．００％、Ｍｎ：０．０５〜１．００％、Ｎｉ：４．５０〜６．５０％、Ｃｒ：１４．００〜１７．００％、Ｃｕ：２．００〜４．００％、Ｎ：０．０５％以下、Ｏ：０．０１０％以下、および、Ｎｂ：０．１５〜０．５０％、Ｔｉ：０．１５〜０．５０％の１種または２種を合計で０．１５〜０．５０％含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、下記式（１）を満足することを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
０．８１１［７５（１４．６−Ｃｒ）＋１１０（８．９−Ｎｉ）＋６０（１．３３−Ｍｎ）＋５０（０．４７−Ｓｉ）＋３０００｛０．０６８−（Ｃ＋Ｎ）｝−３２］−２２０．８≧１００　　　　　…　　　（１）
【０００６】
（２）前記（１）記載の鋼に、Ｍｏ：０．２０〜２．００％を含有させたことを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
（３）前記（１）または（２）記載の鋼に、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有させたことを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼。
（４）前記（１）〜（３）記載の鋼に、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐｂ：０．２％以下、Ｂｉ：０．２％以下の１種または２種以上、合計で０．２％を含有させたことを特徴とする切削性、耐食性の良好な析出硬化型ステンレス鋼である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る成分組成の限定理由について述べる。
Ｃ：０．００１〜０．０３０％
Ｃは、強度を高める基本的な元素である。従って、０．００１％未満では十分な強度を得ることができない。しかし、固溶化処理後の硬さを低減させるために、その上限を０．０３０％とした。
Ｓｉ：０．０５〜１．００％
Ｓｉは、脱酸元素として添加するもので、０．０５％未満ではその効果が十分得られない。しかし、多いとδフェライトが多量に生成し、熱間加工性、強度、靱性および耐食性を低下させることから、その上限を１．００％とした。
【０００８】
Ｍｎ：０．０５〜１．００％
Ｍｎは、Ｓｉと同様に、脱酸元素として添加するものであり、また、δフェライトを抑制する。しかし、０．０５％未満ではその効果が十分得られない。一方、多過ぎると残留γが増加し強度が低下することから、その上限を１．００％とした。
Ｎｉ：４．５０〜６．５０％
Ｎｉは、オーステナイト生成元素であり、δフェライトを抑制する。しかし、４．５０％未満ではその効果が十分でなく、多いと残留γが増加し強度が低下することから、その上限を６．５０％とした。
【０００９】
Ｃｒ：１４．００〜１７．００％
Ｃｒは、耐食性の改善のために有効な元素である。しかし、１４．０％未満ではその効果が十分でなく、また、多いとδフェライトが増加し悪影響を与えることから、その上限を１７．００％とした。
Ｃｕ：２．００〜４．００％
Ｃｕは、析出硬化に寄与する元素である。しかし、２．００％未満では硬度化が減少し、多いと残留オーステナイトが増加することから、その上限を４．００％とした。
【００１０】
Ｎｂ：０．１５〜０．５０％およびＴｉ：０．１５〜０．５０％の１種または２種を合計で０．１５〜０．５０％
Ｎｂ、Ｔｉは、Ｃ，Ｎを固定し、耐食性の向上に寄与する。しかし、０．１５％未満ではその効果が十分でなく、多過ぎると大きな炭化物などが生成し加工性が劣化することから、その上限を０．５０％とした。また、両者合計で０．１５〜０．５０％とする。
Ｎ：０．０５％以下
Ｎは、Ｃと同様の効果を示す。しかし、多過ぎると硬度アップとなることから、その上限を０．０５％とした。
【００１１】
Ｏ：０．０１０％以下
Ｏは、酸化物を形成し、冷間加工性、靱性および疲労強度特性などを劣化させることから、その上限を０．０１０％とした。
Ｍｏ：０．２０〜２．００％
Ｍｏは、耐食性の改善のために添加する。しかし、０．２０％未満ではその効果は十分に得られず、また、多いとコストアップとなると共に、固溶化処理後の硬度アップとなることから、その上限を２．００％とした。
【００１２】
Ｂ：０．００１〜０．００６％
Ｂは、熱間加工性を改善するために添加する。しかし、０．００１％未満ではその効果は十分でなく、０．００６％を超えるとその効果が飽和することから、その上限を０．００６％とした。
Ｓ：０．０１０％以下、Ｐｂ：０．２％以下、Ｂｉ：０．２％以下の１種または２種以上
Ｓ、Ｐｂ、Ｂｉは、快削元素として有効であるが、熱間加工性、靱性および耐食性を劣化させるため極低に制限する必要があり、その上限をそれぞれ０．０１０％、０．２％、０．２％とした。
【００１３】
式１は、組織を決定するために使用する指標であり、この値が１００以上になるように、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎを調整すれば、固溶化処理後の組織が切削性に適した組織となる。しかし１００未満では、その効果が十分に得られないことから、その下限を１００とした。好ましくは、１００〜３００である。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示す成分組成の鋼を１００ｋｇ真空溶解炉にて溶製し、１００ｋｇ鋼塊を得た後、鍛伸温度１２００℃にて角４０ｍｍおよびφ２０ｍｍに鍛伸し、９００〜１０５０℃の温度域で３０分保持後水冷にて固溶化処理を行った。ドリル寿命試験片は、固溶化処理後のＴＰを用いて角３５ｍｍに試験片加工した。耐食性試験および硬さ試験はφ２０ｍｍの固溶化処理材を用い、時効処理（４８０℃×１ｈ保持空冷）し、試験片を作製した。この試験結果を表１に示す。その試験としては、ドリル寿命試験、耐食性試験および硬さ試験を行った。
【００１５】
（１）ドリル寿命試験条件
ドリル：φ５ｍｍ　ストレートドリル、周速：２０ｍｍ／ｍｉｎ
送り：０．０３ｍｍ／ｒｅｖ
穿孔深さ：１５ｍｍ
切削油：なし
評価方法：ドリルの溶損により穿孔不可となるまでに開けた穴数で評価
【００１６】
（２）塩水噴霧試験
５％ＮａＣｌ、３５℃、９６時間
試験片形状：φ１２×２１ｍｍ
評価方法：発錆の有無を確認
（３）硬さ試験（ＨＲＣ）
【００１７】
【表１】
2004131827.tif 000002
【００１８】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜６は本発明例であり、Ｎｏ．７〜１０は比較例である。比較例Ｎｏ．７は通常のＳＵＳ６３０の成分組成であり、比較例Ｎｏ．８は低Ｃ化されているが、式（１）を満足していないために、ドリル寿命が悪い。また、比較例Ｎｏ．９はドリル寿命については改善されているが、Ｓ添加が高いために耐食性が劣る。さらに、比較例Ｎｏ．１０はドリル寿命については改善されているが、快削元素添加量が多いために耐食性が劣る。
【００１９】
これに対し、本発明例であるＮｏ．１〜６のいずれもドリル寿命は、比較例Ｎｏ．７と比較すると５倍以上となっており、また、耐食性は比較例Ｎｏ．７と比較すると改善されており、さらに、析出硬化硬さは比較例Ｎｏ．７と比較すると同等以上のレベルを有している。このように、本発明鋼はいずれも、析出硬化型ステンレス鋼ＳＵＳ６３０（比較例Ｎｏ．７）と同等の強度特性を持ちながら、耐食性および切削性が改善されていることが判る。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により通常のＳＵＳ６３０の強度特性を持ちながら、耐食性および切削性の優れた析出硬化型ステンレス鋼を得ることが出来た。