(57)【要約】  重量百分率で、０．２２％≦Ｃ≦０．３２％、０．３３％≦Ｃ＋Ｎ≦０．４３％という条件で０．０５％≦Ｎ≦０．１５％、１０％≦Ｃｒ≦１２．４％、０．１０％≦Ｖ≦０．４０％、０．１０≦Ｍｏ≦１．０％、極微量≦Ｎｉ≦１．０％、極微量≦Ｍｎ≦１．０％、極微量≦Ｓｉ≦１．０％、極微量≦Ｗ≦１．０％、極微量≦Ｃｏ≦１．０％、極微量≦Ｃｕ≦１．０％、極微量≦Ｔｉ≦０．０１０％、極微量≦Ｎｂ≦０．０５０％、極微量≦Ａｌ≦０．０５０％、極微量≦Ｓ≦０．０２０％、極微量≦Ｏ≦０．００４０％、極微量≦Ｐ≦０．０３％、極微量≦Ｂ≦０．００５０％、極微量≦Ｃａ≦０．０２０％、極微量≦Ｓｅ≦０．０１０％、極微量≦Ｌａ≦０．０４０％、極微量≦Ｃｅ≦０．０４０％、を含み、残部が、鉄及び製造作業によってもたらされる不純物であることを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス鋼。
2010539325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量百分率で、
０．２２％≦Ｃ≦０．３２％、
０．３３％≦Ｃ＋Ｎ≦０．４３％という条件で０．０５％≦Ｎ≦０．１５％、
１０％≦Ｃｒ≦１２．４％、
０．１０％≦Ｖ≦０．４０％、
０．１０≦Ｍｏ≦１．０％、
極微量≦Ｎｉ≦１．０％、
極微量≦Ｍｎ≦１．０％、
極微量≦Ｓｉ≦１．０％、
極微量≦Ｗ≦１．０％、
極微量≦Ｃｏ≦１．０％、
極微量≦Ｃｕ≦１．０％、
極微量≦Ｔｉ≦０．０１０％、
極微量≦Ｎｂ≦０．０５０％、
極微量≦Ａｌ≦０．０５０％、
極微量≦Ｓ≦０．０２０％、
極微量≦Ｏ≦０．００４０％、
極微量≦Ｐ≦０．０３％、
極微量≦Ｂ≦０．００５０％、
極微量≦Ｃａ≦０．０２０％、
極微量≦Ｓｅ≦０．０１０％、
極微量≦Ｌａ≦０．０４０％、
極微量≦Ｃｅ≦０．０４０％、
を含み、
残部が、鉄及び製造作業によってもたらされる不純物であ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】
０．０８％≦Ｎ≦０．１２％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。
【請求項３】
１１．０％≦Ｃｒ≦１２．４％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼。
【請求項４】
０．１５％≦Ｖ≦０．３５％であることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の鋼。
【請求項５】
極微量≦Ｓｉ≦０．５％であることを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載の鋼。
【請求項６】
０．１０％≦Ｍｏ＋Ｗ／２≦１．２０％であることを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の鋼。
【請求項７】
極微量≦Ｔｉ≦０．００３％であることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼。
【請求項８】
極微量≦Ｎｂ≦０．０１０％であることを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の鋼。
【請求項９】
極微量≦Ｏ≦０．００１５％であることを特徴とする、請求項１から８の何れか一項に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼。
【請求項１０】
極微量≦Ｓ≦０．００３％であることを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載の鋼。
【請求項１１】
極微量≦Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｏ≦１．８％であることを特徴とする、請求項１から１０の何れか一項に記載の鋼。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか一項に記載の鋼を製造し、鋳造し、鍛造し、又は、圧延及び焼鈍しする段階と、
その表面に部品の形状を与えるために前記鋼を機械加工する段階と、
前記機械加工された鋼を、９９０から１０４０℃の温度、好ましくは１０００から１０３０℃の温度においてオーステナイト化する段階と、
前記オーステナイト化された鋼を、８００から４００℃の温度範囲において１０から４０℃／分の速度で急冷する段階と、
その表面にその最終的な硬度を与えるために、前記急冷された鋼において２つの焼き戻し処理を行う段階と、
を備えることを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス鋼の部品を製造する方法。
【請求項１３】
４９から５５ＨＲＣの硬度を得るために、公称温度が少なくとも１時間コア内で維持されることを保証しながら、前記焼き戻し処理がそれぞれ、２００から４００℃、好ましくは３００から３８０℃の温度で最低限の２時間行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
４２から５０ＨＲＣの硬度を得るために、公称温度が少なくとも１時間コア内で維持されることを保証しながら、前記焼き戻し処理がそれぞれ、５３０から５６０℃の温度で最低限の２時間行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法を用いて製造された要素が、請求項１２から１４の何れか一項によって製造されたことを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス鋼の部品。
【請求項１６】
プラスチック材料の物品の製造を対象とした鋳型要素であることを特徴とする、請求項１５に記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼に関連し、より正確には、例えば射出を用いてプラスチック材料を製造する鋳型の製造を対象とするマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料射出用の鋳型を製造するために、工業は、１２から１５％（明細書の残りの部分で示される全ての含有量と同様に重量％において、）のクロム含有量、１％未満のシリコン含有量、１％未満のマンガン含有量、０．１６％から０．４５％の炭素含有量、製造作業によって必然的にもたらされるものであり、一般的に０．０３％まである窒素含有量を有するＡＩＳＩ４２０群のステンレス鋼を使用する。一般に、バナジウムの含有量は、０．１％を超えず、原材料の単純な溶解の結果である。同様に、モリブデンの含有量は、原材料の溶融の結果であり、耐食性を改善するために０．２から１．０％まで加えられない限り、０．２％を超えない。より具体的には、０．３６から０．４５％の炭素含有量のために、５０ＨＲＣの硬度を超えることができる参照例Ｘ４０Ｃｒ１４を用いた鋼は、顕著な耐磨耗性を提供する。
【０００３】
予想される用途を考慮して、材料の有効性は、以下の特性間の良好な妥協点を得ることによって評価されなければならない：
−繊維又は他の強化添加剤の集積によって磨耗性にされるプラスチック材料を含む、保証された幾何学的規則性を有する最大数の部品を製造することができるために望まれる耐磨耗性；この耐磨耗性は、高いレベルの硬度によって提供される；
−熱処理、組立／分解処理又は使用中における破砕を避けるための十分な靭性；特に脆性であるこれらの鋼において、この特性は、上記の１つと相反することが分かり、硬度が増加すると靭性は低下する；
−滑らかで均一な表面外観を有するプラスチック材料の部品を製造するために、表面研磨品質が鋳型の表面で容易に達成されることを可能にする良好な研磨性；この鋼は、できるだけ長くこの研磨された状態を維持することができなければならない；
−若干又は適度に化学的に攻撃的であるプラスチック材料の製造という状況で、穴あけ、変色、鋳型の保管及び使用中における研磨状態の変更を避けるための十分な耐食性；最も活動的な物質は、例えば塩化物イオンを塩析することによるが、他の群の鋼又は合金を必要とする。
【０００４】
略最終形状の寸法に半加工品（ブランク）を機械加工した後に、鋳型は、制御された雰囲気下において炉内で以下の熱処理作業にさらされる：
−１０００から１０５０℃の範囲の急冷温度まで上昇し、続いて数十分間にわたりこの範囲に保持し；
−気体雰囲気下で８０℃のオーダーの温度まで急冷し；
−２つの焼き戻しサイクルの温度まで上昇する。
【０００５】
２つの温度範囲は、一般に焼き戻し用に提案される：
−低温焼き戻し：１５０から２５０℃、
−鋼の第２の硬化領域における４９０／５３０℃の焼き戻し。
【０００６】
理論的には、２つの連続的な焼き戻し処理は共に、同一の範囲で行われる。
【０００７】
注意深い検討が、処理パラメータの正確な選択に関して与えられなければならない。
【０００８】
急冷に関して、好ましいマルテンサイト微小構造を達成するために高い急冷温度を求めることが冶金学的に推奨される。しかしながら、高い急冷温度は変形を促し、破砕をもたらすことができる残留応力を生成する。特に、気体圧力は、２から４バールの値に制限される。
【０００９】
急冷が止まると、焼き戻し処理を続ける前に、冷却が周囲雰囲気まで低下し続けると破砕が起り得る。しかしながら、約８０℃において冷却を停止する通常の選択は、特に後続の焼き戻し処理が５００℃以下に固定され、結果的に所望の公称硬度を得ることができない場合、残留のオーステナイトを維持する危険性を伴う。
【００１０】
焼き戻し処理において、低温の選択のみが、制限が部分的に解消されることを可能にし、鋼の組成及び急冷サイクルが、残留のオーステナイトを分解することなく焼き戻し処理を伴って残留のオーステナイトを維持することを可能にする場合、所望の硬度は、達成されない。高温焼き戻し処理は、オーステナイトを分解し、残留応力を緩和するが、強度及び耐食性を低減する。
【００１１】
所望の特性を損なうことなく最小化することができることが必要である、それらが要求する合金要素の高い含有量のために、これらの鋼のコストの問題もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、参照例ＡＩＳＩ４２０及びＸ４０Ｃｒ１４に対して、以下の特性を有するプラスチック材料の物品の製造における鋳型を含む用途における経済的な鋼組成物を定義することである：
−磨耗に耐えるために処理状態において４９から５５ＨＲＣの優先的な等価硬度；
−等価磨耗抵抗；
−等しい硬度を有する改善された強度；
−改善された研磨性；
−一般的な条件と同程度の工業熱処理条件下でこれらの特性を有すること。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このために、本発明は、重量百分率で、
０．２２％≦Ｃ≦０．３２％、
０．３３％≦Ｃ＋Ｎ≦０．４３％という条件で０．０５％≦Ｎ≦０．１５％、
１０％≦Ｃｒ≦１２．４％、
０．１０％≦Ｖ≦０．４０％、
０．１０≦Ｍｏ≦１．０％、
極微量≦Ｎｉ≦１．０％、
極微量≦Ｍｎ≦１．０％、
極微量≦Ｓｉ≦１．０％、
極微量≦Ｗ≦１．０％、
極微量≦Ｃｏ≦１．０％、
極微量≦Ｃｕ≦１．０％、
極微量≦Ｔｉ≦０．０１０％、
極微量≦Ｎｂ≦０．０５０％、
極微量≦Ａｌ≦０．０５０％、
極微量≦Ｓ≦０．０２０％、
極微量≦Ｏ≦０．００４０％、
極微量≦Ｐ≦０．０３％、
極微量≦Ｂ≦０．００５０％、
極微量≦Ｃａ≦０．０２０％、
極微量≦Ｓｅ≦０．０１０％、
極微量≦Ｌａ≦０．０４０％、
極微量≦Ｃｅ≦０．０４０％、
を含み、
残部が、鉄及び製造作業によってもたらされる不純物であることを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス鋼に関連する。
好ましくは、０．０８％≦Ｎ≦０．１２％である。
好ましくは、１１．０％≦Ｃｒ≦１２．４％である。
好ましくは、０．１５％≦Ｖ≦０．３５％である。
好ましくは、極微量≦Ｓｉ≦０．５％である。
好ましくは、０．１０％≦Ｍｏ＋Ｗ／２≦１．２０％である。
好ましくは、極微量≦Ｔｉ≦０．００３％である。
好ましくは、極微量≦Ｎｂ≦０．０１０％である。
好ましくは、極微量≦Ｏ≦０．００１５％である。
好ましくは、極微量≦Ｓ≦０．００３％である。
好ましくは、極微量≦Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｏ≦１．８％である。
【００１４】
本発明はまた、
上記のタイプの鋼を製造し、鋳造し、鍛造し、又は、圧延及び焼鈍しする段階と、
その表面に部品の形状を与えるために前記鋼を機械加工する段階と、
前記機械加工された鋼を、９９０から１０４０℃の温度、好ましくは１０００から１０３０℃の温度においてオーステナイト化する段階と、
前記オーステナイト化された鋼を、８００から４００℃の温度範囲において１０から４０℃／分の速度で急冷する段階と、
その表面にその最終的な硬度を与えるために、前記急冷された鋼において２つの焼き戻し処理を行う段階と、
を備えることを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス鋼の部品を製造する方法に関連する。
【００１５】
４９から５５ＨＲＣの硬度を得るために、公称温度が少なくとも１時間コア内で維持されることを保証しながら、前記焼き戻し処理がそれぞれ、２００から４００℃、好ましくは３００から３８０℃の温度で最低限の２時間行われ得る。
【００１６】
４２から５０ＨＲＣの硬度を得るために、公称温度が少なくとも１時間コア内で維持されることを保証しながら、前記焼き戻し処理がそれぞれ、５３０から５６０℃の温度で最低限の２時間行われ得る。
【００１７】
本発明はまた、前記方法を用いて製造された要素が、前述の方法によって製造されたことを特徴とする、マルテンサイト系ステンレス鋼の部品に関連する。
【００１８】
これは、プラスチック材料の物品の製造を対象とした鋳型要素であり得る。
【００１９】
理解されるように、本発明は、存在する又は制限され若しくは避けなければならない他の要素において正確な条件を課しながら、炭素及びクロムの含有量が通常要求される範囲の下端に同時に位置し、又は、クロム含有量については場合によってはそれ以下である鋼組成に基づく。製造方法は、この組成に関連する。
【００２０】
本発明者は、製造作業、特に実験室条件に従うのではなく、上述されたような工業上の処理に続く鋼の特性を実際に考慮することに注力した。この研究は、製造されたその量を制限するために合金要素の動作を最適化する目的で行われた。
【００２１】
本発明に対してもたらされた主たる検討は、以下の通りである。
【００２２】
研磨性及び鋼の研磨された状態の表面品質は、以下によって劣化する：
−光を反射しない、並びに、さらに研磨剤を分解し又は研磨剤と接触して剥き出しになる、及び、鋳型の表面に残り筋（leaving streaks）又は“コメットテイル”を形成する、非金属酸化物含有物の存在；
−柔らかい領域が堅い領域より急速に降伏するという事実のために、研磨中に振動を引き起こし、棒の凝固中に自然に形成し、及び、柔らかい領域又は線と交互に起こるより堅い領域又は線を鋳型の表面に生成する樹枝状組織内分離；
−急冷動作中における不溶解のマイクロメートルの炭化クロムの存在。
【００２３】
一般に、その強度は、この種の鋼において適度であるが、クロム含有量が増加するにつれて所定の硬度においてより低くなる。それは、その組成物と、特にオーステナイトの残留物が急冷動作中に保持されることを可能にするニッケル及びマンガンの添加の釣り合いを取ることによって、改善され得る。しかしながら、焼き戻し動作が５００度以上で行われる場合に効果をもはや有しないこの溶液は、不安定であることが分かり、硬度の生成を遅らせる。特にそれが合金要素の含有量の所望の低減と適合しないので、それは、保持されていない。
【００２４】
上記の目的を達成するために、それは、以下を決定する：
−一方で、酸化された非金属含有物の存在を制限し、それによって鋼に酸素の低含有量を与える周知の方法に従って鋼を製造すること、
−及び、他方で、合金要素を大幅に減らし、窒素を導入し、及び、強度を増加し、樹枝状組織内分離を低減し並びにマイクロメートルの析出物の密度を制限するために要素間の均衡を最適化すること。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】参照鋼と本発明による２つの鋼の試料の顕微鏡写真を示す図である。
【図２】本発明による鋼の耐食性における２つの焼き戻し処理の温度の影響を示す図である。
【図３】耐食性における焼き戻し処理の温度の影響を示す図である。
【図４】クロムの含有量と耐食性における急冷速度との相互作用を示す図である。
【図５】焼き戻し処理の温度に従う、本発明による鋼及び参照鋼の硬度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、以下の添付の図面を参照して与えられる以下の詳細な説明からより理解されるだろう。
図１は、参照鋼と本発明による２つの鋼の試料の顕微鏡写真を示し、これらの鋼の使用の状態におけるマイクロメートルの炭化物の密度及び分布を示す。
図２は、本発明による鋼の耐食性における２つの焼き戻し処理の温度の影響を示す。
図３は、耐食性における焼き戻し処理の温度の影響を示す。
図４は、クロムの含有量と耐食性における急冷速度との相互作用を示す。
図５は、焼き戻し処理の温度に従う、本発明による鋼及び参照鋼の硬度を示す。
【００２７】
表１は、調べられた試料の組成を提示する。試料“参照例”は、一般的なタイプのＸ４０Ｃｒ１４の鋼に相当する。実験例１から７の試料は、本発明によるものではないが、本発明によって要求される全ての条件に適合しないで引き起こされる欠点を解消することを可能にする。試料“発明１”及び“発明２”は、本発明によるものである。
【００２８】
【表１】
2010539325.tif 000003
【００２９】
従って、本発明の目的は、その通常の用途において参照鋼ＡＩＳＩ４２０またはＸ４０Ｃｒ１４以上である強度及び耐食性を有する５２ＨＲＣの硬度のために、工業的な急冷速度の範囲に従って、好ましくは低温（４００℃未満）における後続の二重焼き戻し処理に従って処理されることを対象とする、最適化された鋼を提供することである。
【００３０】
さらに、本発明の目的は、製造コストを低減し、急冷作業後における未処理のオーステナイトの存在を避け、強度及び研磨の品質に有害である樹枝状組織内分離の程度を低減するために、できる限り合金要素、特に金属元素の添加を制限することである。
【００３１】
このために、本発明者は、本発明の鋼の組成の定義に関連する以下の結果に達した。
【００３２】
窒素含有量は、０．０５％から０．１５％、好ましくは０．０８％から０．１２％でなければならない。従って、この要素は、炭化クロムが溶解された後にオーステナイト化中おける粒子拡大を避けることができるタイプＶ（Ｃ，Ｎ）の炭窒化物を形成するために必須であるので、この要素は、高含有量で体系的に存在する。しかしながら、過剰な含有量は、固体状態における溶解限度を超える場合に有害であり、冶金欠陥の源となるだろう。窒素は、硬度を与えるために炭素と結合し、耐食性に関係している。窒素の含有量は、溶鋼が製造されたとき、気体状の窒素の送気によって調整することができる。
【００３３】
炭素は、窒素と結合して、要求される硬度を与えることに主に寄与する。低温における焼き戻し後に要求される硬度を考慮して、その百分率は、０．２２％から０．３２％でなければならない。さらに、Ｃ＋Ｎの合計は、焼き戻し後に所望の硬度が達成されることを可能にするために、０．３３％から０．４３％でなければならない。
【００３４】
クロムは、鋼にその耐食性を与える。使用される工業上の急冷速度及び選択される焼き戻し範囲を考慮して、並びに、上記に説明されたメカニズムに従って、その含有量は、１０から１２．４％、好ましくは１１．０から１２．４％でなければならない。
【００３５】
バナジウムは、０．１０％から０．４０％、好ましくは０．１５％から０．３５％の含有量で存在しなければならない。その存在は、粒子拡大を避けることができる、十分な密度のミクロ析出物及びナノ析出物を炭素及び窒素と共に形成するために必須である。過剰の含有量は、硬化を損なうだろう炭素の過剰の固定のために、及び、強度及び研磨状態品質に好ましくない、分離した又はクラスター内の、凝固中における炭化物の形成のために、有害であろう。
【００３６】
モリブデンは、耐食性に関してクロムの動作を補完する；それは、再利用作業のために又は意図的な添加によって、０．１０から１．０％の百分率で存在する。より多い含有量は、樹枝状組織内分離の程度の増加のために、及び、デルタフェライトを形成する危険性のために有害であろう。
【００３７】
ニッケルは、特に原材料による寄与のために１．０％未満の含有量で存在し得る。この限度内での添加の有益的な効果は、靭性に関して見られない。しかしながら、より多い含有量は、処理状態において未処理のオーステナイトを維持することができるだろう。
【００３８】
マンガンは、製造方法及び利用可能な原材料のために、この種の鋼に必然的に存在する要素である。有益な効果は見られず、それは、熱処理後における未処理のオーステナイトを避けるために、その濃度を１．０％までに制限することが必要であることが見出される。
【００３９】
シリコンは、鋼の製造及び脱酸のために必然的に存在する。シリコンが、凝固の処理及びデルタ／ガンマ変換に影響を与え、鍛造前の凝固の終わりにおけるこの相の存在のために、デルタフェライト又は局所的な分離の存在を結果的に引き起こし得るので、その含有量は、１．０％、好ましくは０．５％までに制限されなければならない。
【００４０】
タングステンは、生成物における如何なる好ましい又は有害な影響を有することなく、１．０％未満の含有量で存在し得る。それにもかかわらず、その個別の動作又はモリブデンとの相乗効果のために、それは、使用の状態におけるデルタフェライトの存在、又は、熱機械処理のあらゆる段階におけるデルタフェライトの存在に起因する局所的な析出物又は分離の存在を促進し得る。それは、０．１０％≦Ｍｏ＋Ｗ／２≦１．２０の条件に適合することが望ましいだろう。
【００４１】
コバルト及び銅は、認識される有益な効果を有しないが、１．０％以下の含有量で存在し得る：より高い含有量は、未処理のオーステナイトの存在を促進し得る。
【００４２】
未処理のオーステナイトの存在の危険性を制限するために、Ｍｎ、Ｃｕ及びＣｏの含有量の合計が１．８％以下であることが望ましい。
【００４３】
チタン及びニオブは、研磨状態の品質に有害である非常に硬い析出物を形成する非常に反応性のある要素である。その含有量は、可能な限り低く維持しなければならない：Ｔｉに関しては最大で０．０１０％、好ましくは最大で０．００３％、Ｎｂに関しては最大で０．０５０％、好ましくは最大で０．０１０％。
【００４４】
鋼の脱酸において加えられるアルミニウムは、研磨状態に非常に有害である酸化物含有物内に存在したままであり得る。添加のレベルは、使用される製造方法に適合しなければならない。アルミニウムが、過剰である酸素の受入可能な含有量（０．００４０％、好ましくは０．００１５％）をもたらす、多量のアルミニウム酸化物又はケイアルミン酸（silico aluminates）の含有物の存在をもたらさないという条件で、０．０５０％の最大含有量が許容される。
【００４５】
硫黄は、硫黄含有物の形成を避けるために、０．００３％未満の含有量に制限される。しかしながら、任意に、ある程度の研磨状態の品質に対する損害に対して、機械加工性を改善するために球状の硫化物の形成を促進する、好ましくは他の要素（０．０１０％までのＳｅ、０．０２０％までのＣａ、０．０４０％までのＬａ、０．０４０％までのＣｅ）と結合する０．００３から０．０２０％の範囲の自発的な添加を行うことを選択することが可能である。
【００４６】
酸素の最大含有量は、０．００４０％、好ましくは０．００１５％である。この要素は、含有物密度の指標であり、それは、高すぎる場合、表面の研磨状態に有害である。この含有量は、できるだけ低くなければならず、鋼の製造方法は、結果として選択されなければならない。実際に、周知の方法は、経済的に受入可能な条件下でＯ＝５ｐｐｍほど小さい値を許容する。
【００４７】
リンの含有量は、この分類の鋼において一般的な含有量である０．０３％までに制限される。Ｐの有害な効果はこの範囲で気に留められていない。
【００４８】
ホウ素は、０．００５０％を超えない含有量で、急冷能力を改善するために加えられ得る。
【００４９】
いくつかの要素において示された好ましい含有量は、単独で与えられ得るが、必ずしも示された他の好ましい含有量と組み合わせる必要はない。
【００５０】
言及されていない要素は、本発明が最適化することを求める特性を修正することがない、製造に起因する不純物のレベルの含有量で存在し得る。
【００５１】
生成物は、高品質の研磨状態を得るために、含有物の含有量及び分離を制限する目的でプラスチック材料の鋳造物品における用途を対象とする特別な高品質の鋼に対する一般的な技術の条件に従って製造しなければならない。この製造は、溶解後に、冶金反応炉において含有物の脱酸及び除去のための段階を備えなければならない。好ましくは、特に大きな鋳型の製造のために、及び、高品質の研磨状態を得るために、スラグ下で消費可能な電極を用いた再溶融作業は、含有物の純度を改善し、合金元素、特に窒素を、塊全体において均一な方式で分布させるために行われるだろう。
【００５２】
焼鈍し作業を伴う鍛造又は圧延仕上げを用いた熱力学的変態は、微小構造の均一性及び緊密さを補完するために続いて行われなければならない。
【００５３】
部品を最終的な形状に機械加工した後であって作業前に、この生成物は、好ましい作業方法に従って、約５２ＨＲＣ±２ＨＲＣ、一般的には４９から５５ＨＲＣの硬度を得るために、約１０２０℃（９９０から１０４０℃、好ましくは１０００から１０３０℃）におけるオーステナイト化、例えば中性気体圧力下で部品の大きさに適合して１０から４０℃／分の速度における制御された冷却動作、次いで、２００から４００℃、好ましくは３００から３８０℃の温度における２つの焼き戻し動作を備える熱処理作業にさらされなければならない。
【００５４】
任意に、５０ＨＲＣを超える硬度を必要とする用途において、本発明によって定義される鋼は、耐食性が十分であると思われる条件下において、５０ＨＲＣ以下であって４２ＨＲＣ以上である硬度のために、５３０℃から５６０℃における二重焼き戻しを用いて処理され得る。
【００５５】
参照鋼において、配送状態（delivery state）で存在する炭化クロム（Ｍ２３Ｃ６）は、急冷動作に先行するオーステナイト化中に溶解され、維持される温度は、粒子成長を避けるために、１０２０／１０３０℃までに制限される。しかしながら、この溶解温度において、不均一な方式で分布する膨大な量の炭化物が残っている。炭素の含有量の約０．１０から０．１５％を窒素で置換すること、クロムの含有量の約２％の減少、及び、同時に起こるバナジウムの導入によって、適切な急冷温度において、バナジウム炭窒化物Ｖ（Ｃ，Ｎ）のナノメートルの析出によって固定される粒子が、大部分の炭化クロムが溶解される一方で、成長しない。
【００５６】
調べられた３つの組成物において、ソフトウエアＴＨＥＲＭＯＣＡＬＣ（冶金家によって一般に使用される）を用いた熱力学的シミュレーションを用いて１０３０°における平衡の比較計算は、この変化を示す（表２を参照）。
【００５７】
【表２】
2010539325.tif 000004
【００５８】
図１に示される、工業的な生成物において観察されたマイクロメートルの炭化物の効果的な密度は、参照組成物と本発明の組成物との間にかなりの方式で効果的に減少し、それは、研磨状態の品質において好ましい要因を構成する。
【００５９】
参照鋼において、耐食性の能力は、理論的には、特にマトリクスに利用可能なクロムの含有量に関連する基本的な知識に従うものである；理論的な計算は、オーステナイト化中に溶解されない炭化物がクロムの約０．９％を固定することを示す。耐食性において利用可能ではないこのクロムの含有量は、バナジウム及び窒素で合金化された実験的なグレードにおいて０．１％未満となる。組成物が、耐穴開性（resistance to pitting）に従って分類され、マトリクスの効果的な組成に適用されることを一般的に可能にする以下の式によれば、表２によって、実験的な組成物である発明１及び２が参照例に近い係数を有することが分かる：
Ｐ．Ｒ．Ｅ．（Pitting Resistance Equivalent）＝％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋３０×％Ｎ。
【００６０】
急冷処理前の状態におけるポテンシャルを表す上記の検討に加えて、使用の段階において金属の効果的な状態における測定を行うことが有利である。標準ＡＳＴＭ Ｇ １０８で行われる電気化学的方法は、−５５０ｍＶ／ＥＣＳにおいて、１重量％でＨ２ＳＯ４の水溶液において１５分間試料を分極させ、次いで、−５５０ｍＶから＋５００ｍＶまで６０ｍＶ／ｍｎにおいて前後で走査動作を行うことを伴う。リターンにおける（on return）特徴的な線の強度／ポテンシャルは、２つのピークを有してもよく、１つ（ピーク１）は、マトリクスの溶解によるものであり、第２（ピーク２）は、より高いポテンシャルにおいて、クロム炭化物の析出物の領域における溶解に関係する。鋼は、溶解電流が強くなると、鋼は、腐食に対してより敏感になる。特徴的な線は、図２及び図３に提示されている。
【００６１】
参照鋼における電流実験によれば、約５２ＨＲＣの所望の硬度を得ながら、熱処理の２つのパラメータは、耐食性に対して影響力が大きいことが分かる：焼き戻し温度及び急冷速度。
【００６２】
これらの効果は、実験室的な試験によって提示されている。
【００６３】
（ａ）温度効果：
図２は、鋳造発明１において、この鋼が、約５００℃の硬化領域で行われる焼き戻し動作における腐食に関する非常に敏感になることを示す。耐食性が、予測される用途において命令的に優先されなければならない特徴である場合、低温焼き戻し動作は、従って好まれる（２００から３８０℃）。
【００６４】
この傾向は、図３に示されるように、試験された組成物の全てにおいて確認された。これは、図２のピーク２における腐食電流を考慮した耐食性において、３８０℃における又は５００℃に近い温度における、２時間の二重焼き戻し動作の影響を示す。正確な温度が、３８０℃における二重焼き戻し動作後におけるのと同一硬度が得られることを可能にするように、約５００℃における二重焼き戻しの正確な温度は、調整される。本発明による試料が、３８０℃における二重焼き戻し動作における参照試料の耐食性に非常に匹敵する耐食性を有することが特に分かる。
【００６５】
低温焼き戻し温度において、耐食性が２００℃から３８０℃の間で若干減少し、４００℃を超えると急速に劣化することが実証される。
【００６６】
焼き戻し動作が目的の効果を有するように、それらは、少なくとも２時間続かなければならず、それらの公称温度は、少なくとも１時間にわたって部品のコアにおいて維持されなければならない。
【００６７】
（ｂ）急冷速度の効果
予期しないことに、それらのクロム含有量によってのみ互いに区別される２つに実験の鋳造物を比較する図４に示されるように、この要素の含有量の増加は、９００／４００℃の範囲で２０℃／分のオーダーの冷却速度を用いた工業的な急冷条件下において耐食性を改善しない。低い急冷速度は、炭化物又は窒化物の析出を示すピーク２の出現をもたらし、その程度は、クロム含有量が増加し、マトリクスの腐食電流が増幅するに伴って、より大きくなる（ピーク２）。
【００６８】
これらの結果は、調べて様々な組成において確認された。
【００６９】
本発明によれば、熱処理動作の技術的な知識と適当することができる、８００から４００℃の温度範囲で１０から４０℃／分の急冷速度が選択される。
【００７０】
結果的に、工業的な急冷動作に関して、最良の耐食性が低温焼き戻し動作を用いて得られ、この形態において、１０．５から１５％の範囲のクロム含有量の変化は、この合金要素に対して通常認識される有利な効果を裏付けない。
【００７１】
急冷速度を低下させ、焼き戻し温度を増加する同一の好ましくない効果は、靭性に関して見出される。この特性は、５５×１０×７ｍｍの寸法を有するＶ字型の刻み目がない棒における引張及び衝撃屈曲エネルギー試験中に領域の延長及び減少の一般的な機械的特性から、一般的に単純に評価される。関連する試験において、１６℃／分の急冷試験は、全ての試料において行われ、次いで、２時間の二重焼き戻し動作が行われた。表３に示される結果は、以下のことを示す：
−例として挙げられる組成発明２において、急冷速度を低下する負の効果；
−約５５０℃における二重焼き戻し動作の脆化効果；
−低温（３８０℃）における二重焼き戻しにおいて、参照例に対して本発明の２つの鋼の硬度／靭性妥協点の優れた性質。
【００７２】
【表３】
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【００７３】
本発明の組成物は、図５に示されるように、未処理の急冷材料からこの種の鋼におけるこの範囲で起こる軟化にもかかわらず、工業的な条件下において急冷及び３８０℃における二重焼き戻し後に５２ＨＲＣ以上の硬度が得られることを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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