(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で下記の化学組成を有するステンレス鋼であって、
０．１８−０．２７Ｃ
０．０６−０．１３Ｎ，但しＣ＋Ｎの合計量が０．３≦Ｃ＋Ｎ≦０．４の条件を満足させること、
０．１−１．５Ｓｉ
０．１−１．２Ｍｎ
１２．５−１４．５Ｃｒ
０．５−１．７Ｎｉ
０．２−０．８Ｍｏ
０．１−０．５Ｖ
鋼の切断性を高めるため下記の量までの１つ以上の元素Ｓ，Ｃａ及びＯ：
ｍａｘ．０．１５％Ｓ
ｍａｘ．０．０１％（１００ｐｐｍ）Ｃａ
ｍａｘ．０．０１％（１００ｐｐｍ）Ｏ，
バランス：鉄および不可避不純物からなり、
前記ステンレス鋼のマトリックスが少なくとも１４．８のＰＲＥ値を有し、
前記マトリックスが焼戻しマルテンサイトからなる微細構造を有することを特徴とし、
但しＰＲＥ値は次式
ＰＲＥ＝％Ｃｒ（ｓ）＋３．３×％Ｍｏ（ｓ）＋２０×％Ｎ（ｓ）
で表わされ、Ｃｒ（ｓ）、Ｍｏ（ｓ）及びＮ（ｓ）は、１０２０℃から焼入れ、続いて２５０℃で２×２時間焼戻し後のステンレス鋼のマトリックスの固溶体中のＣｒ，Ｍｏ及びＮ、すなわち炭化物、窒化物、及び／又は炭窒化物の形態で結合していないＣｒ，Ｍｏ及びＮを意味する、
プラスチック成形工具用ステンレス鋼。
【請求項２】
０．１８−０．２５％Ｃを含むことを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項３】
少なくとも０．２０％Ｃを含むことを特徴とする請求項２記載のステンレス鋼。
【請求項４】
０．１０％Ｎを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項５】
ｍａｘ．１．０％Ｓｉを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項６】
ｍａｘ．０．５％Ｓｉを含むことを特徴とする請求項５記載のステンレス鋼。
【請求項７】
ｍａｘ．１．０％Ｍｎを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項８】
ｍａｘ．０．８％Ｍｎを含むことを特徴とする請求項７記載のステンレス鋼。
【請求項９】
０．３−０．８％Ｍｎを含むことを特徴とする請求項８記載のステンレス鋼。
【請求項１０】
１３−１４％Ｃｒを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項１１】
１．０−１．５％Ｎｉを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項１２】
ｍａｘ．０．６％Ｍｏを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項１３】
０．３−０．４％Ｍｏを含むことを特徴とする請求項１２記載のステンレス鋼。
【請求項１４】
０．２５−０．４０％Ｖを含むことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼。
【請求項１５】
下記を含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のステンレス鋼。
０．２２％Ｃ
０．１０％Ｎ
０．３％Ｓｉ
０．５％Ｍｎ
１３．５％Ｃｒ
１．２％Ｎｉ
０．３５％Ｍｏ
０．３５％Ｖ
【請求項１６】
０．０７−０．１５％Ｓを含むが、意図的に加えた量のカルシウムは含まないことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のステンレス鋼。
【請求項１７】
下記を含むことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のステンレス鋼：
０．０２５−０．１５％Ｓ
３−７５ｐｐｍＣａ、及び
１０−４０ｐｐｍＯ。
【請求項１８】
５−４０ｐｐｍＣａを含むことを特徴とする請求項１７に記載のステンレス鋼。
【請求項１９】
前記ＰＲＥ値が少なくとも１５．０である請求項１ないし１８記載のステンレス鋼。
【請求項２０】
質量％で下記の化学組成を有するステンレス鋼であって、
０．１８−０．２７Ｃ
０．０６−０．１３Ｎ，但しＣ＋Ｎの合計量が０．３≦Ｃ＋Ｎ≦０．４の条件を満足させること、
０．１−１．５Ｓｉ
０．１−１．２Ｍｎ
１２．５−１４．５Ｃｒ
０．５−１．７Ｎｉ
０．２−０．８Ｍｏ
０．１−０．５Ｖ
バランス：鉄および不可避不純物からなり、
前記ステンレス鋼のマトリックスが少なくとも１４．８のＰＲＥ値を有し、
前記マトリックスが焼戻しマルテンサイトからなる微細構造を有することを特徴とし、
但しＰＲＥ値は次式
ＰＲＥ＝％Ｃｒ（ｓ）＋３．３×％Ｍｏ（ｓ）＋２０×％Ｎ（ｓ）
で表わされ、Ｃｒ（ｓ）、Ｍｏ（ｓ）及びＮ（ｓ）は、１０２０℃から焼入れ、続いて２５０℃で２×２時間焼戻し後のステンレス鋼のマトリックスの固溶体中のＣｒ，Ｍｏ及びＮ、すなわち炭化物、窒化物、及び／又は炭窒化物の形態で結合していないＣｒ，Ｍｏ及びＮを意味する、
プラスチック成形工具用ステンレス鋼。
【請求項２１】
０．１８−０．２５％Ｃを含むことを特徴とする請求項２０に記載のステンレス鋼。
【請求項２２】
少なくとも０．２０％Ｃを含むことを特徴とする請求項２１記載のステンレス鋼。
【請求項２３】
０．１０％Ｎを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項２４】
ｍａｘ．１．０％Ｓｉを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項２５】
ｍａｘ．０．５％Ｓｉを含むことを特徴とする請求項２４記載のステンレス鋼。
【請求項２６】
ｍａｘ．１．０％Ｍｎを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項２７】
ｍａｘ．０．８％Ｍｎを含むことを特徴とする請求項２６記載のステンレス鋼。
【請求項２８】
０．３−０．８％Ｍｎを含むことを特徴とする請求項２７記載のステンレス鋼。
【請求項２９】
１３−１４％Ｃｒを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項３０】
１．０−１．５％Ｎｉを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項３１】
ｍａｘ．０．６％Ｍｏを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項３２】
０．３−０．４％Ｍｏを含むことを特徴とする請求項３１記載のステンレス鋼。
【請求項３３】
０．２５−０．４０％Ｖを含むことを特徴とする請求項２０記載のステンレス鋼。
【請求項３４】
下記を含むことを特徴とする請求項２０ないし３３のいずれか１項に記載のステンレス鋼。
０．２２％Ｃ
０．１０％Ｎ
０．３％Ｓｉ
０．５％Ｍｎ
１３．５％Ｃｒ
１．２％Ｎｉ
０．３５％Ｍｏ
０．３５％Ｖ
【請求項３５】
前記ＰＲＥ値が少なくとも１５．０である請求項２０ないし３４記載のステンレス鋼。
【請求項３６】
請求項１ないし３５のいずれか１項に記載のステンレス鋼からつくられること、及びそのステンレス鋼が１０２０−１０３０℃から焼入れ、続いて２００−２５０℃又は５００−５２０℃で焼戻しされた後、そのマトリックスが焼戻しマルテンサイトからなる微細構造を有すること、およびその鋼のマトリックス中に、Ｍ（Ｃ、Ｎ）炭窒化物からなる合計で０．３−１．０容積％の１次晶出炭窒化物を含むことを特徴とするプラスチック成形工具。
【請求項３７】
請求項１ないし３５のいずれか１項に記載のステンレス鋼でつくられること、及び１０２０−１０３０℃から焼入れ、続いて５４０−６２５℃における焼戻しを含む熱処理後、３５−４５ＨＲＣの硬度と請求項３６記載の微細構造を有することを特徴とする、プラスチック成形工具用のバー、ロッド、プレート又はブロック形態の強靭焼入れブランク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】    （技術分野）
この発明は、スチール合金、特にプラスチック成形工具製造用のスチール合金に関する。本発明はまたこのスチールで作られたプラスチック成形工具及びプラスチック成形工具製造用スチール合金の強靭焼入れブランクにも関する。
【０００２】    （背景技術）
プラスチック成形工具は、炭素鋼、低又は中度の合金鋼、マルテンサイトステンレススチール、晶出焼入れ鋼及びマルエージング銅などの多種多様のスチール合金からつくられる。プラスチック成形工具製造に使用される現今のスチール合金の概要は、“Tool Steels in the next Century, Proceedings of the 5th International Conference on Tooling, September 29 - October 1, 1999, University of Leoben”（ISBN 3-9501105-0-X）の会報、６３５−６４２頁に見ることができる。マルテンサイトステンレススチールグループ内には重量％で次の称呼化学組成：
０．３８Ｃ，０．８Ｓｉ，０．５Ｍｎ，１３．６Ｃｒ，０．３Ｖ，バランス，鉄及びスチールの製造からの不可避不純物、
を有する登録商標名ＳＴＡＶＡＸＥＳＲの名で出願人が製造販売しているスチールを含めて多数の商業用プラスチック成形スチールがある。これらのスチールはＳＩＳ２３１４及びＡＩＳＩ４２０により基準化されている。このタイプのスチールは、スチールの焼入れ及び焼戻した状態で充分な硬さ（硬度）を有する。しかしながら、延性（靭性）及び焼入れ性は、適格のプラスチック成形スチール（少なくとも大型サイズの工具用でない）用の今日の材料に求められる益々高い要求を満足させない。
【０００３】    （発明の開示）
ＳＴＡＶＡＸＥＳＲ（商標）と同じ良好な特徴を有するが、焼入れ性の向上した（すなわち大きなサイズでも焼入れできる能力）、及び延性（靭性）の向上したプラスチック成形工具用のマルテンサイトステンレススチールを提供するのが本発明の目的である。これは、このスチールが添付特許請求の範囲に述べる化学組成を有するならば達成できる。
【０００４】  個々の元素の重要性、及びスチール合金元素の協同作用に関する限り、請求特許の保護をいかなる特定の理論とも結びつけることなく以下のことが適用できると云える。
【０００５】  炭素と窒素はスチールの硬度と延性にとって非常に重要な元素である。炭素はまた焼入れ性を向上させるのに重要な元素である。前記ＳＩＳ２３１４／ＡＩＳＩ４２０型のスチール製造の際、製造された異なるバー間、及びまた個々のバー内で分離（偏析）の著しい変動を見ることができる。また異なるヒート（heat：熱処理物）の間で焼入れ性に大きな変動が起り得る。これは最初の炭化物の形態で結合するスチールの炭化物形成元素の含有量と関係がある。この理由からと特に炭化クロム（Ｍ7Ｃ3カーバイド）形態の望ましくない炭化物生成を妨げるため、本発明のスチールは炭素を０．２７％未満、好ましくは０．２５％未満を含む。スチール中の炭素の最小含量は、焼戻した状態のマルテンサイトが少くとも５０ＨＲＣ、好適には５０−５４ＨＲＣの硬度となるようにマルテンサイト中に十分な量の溶解炭素を持たせるため０．１８％である。炭素にはまた有利な焼入れ性増進効果がある。好ましくは、スチールの炭素含量は少なくとも０．２０％である。
【０００６】  窒素は、固化中に粗いカーバイド凝集物が避けられ、又は減少するように合金系の固化条件を変えることにより、カーバイドや炭窒化物のより一層の均一、均質分布の達成に寄与する。Ｍ23Ｃ6カーバイドの量もまた、延性／靭性に好都合な効果を有するＭ（Ｃ，Ｎ）すなわち炭窒化バナジウムに有利になるように減らされる。要約すれば、窒素は、操作中に細かく分散した相に分解できる小さな粒子サイズの炭化物や窒化物による一層有利な固化方法を提供するのに寄与する。これらの理由から、窒素は０．０６％以上、０．１３％未満の量で存在させ、同時に炭素と窒素の合計量を０．３＜Ｃ＋Ｎ＜０．４の条件を満足させる必要がある。ここで％は重量％を表わす。焼入れ及び焼戻したスチール中で窒素はマルテンサイト中に実質上溶解して固溶体の窒素マルテンサイトを形成し、この点で望ましい硬度に貢献する。一般的に、窒素の量に関する限り、前記元素は炭素と一緒に望ましい程度に炭窒化物Ｍ（Ｃ，Ｎ）を形成させるために０．０６％以上の量で存在させる必要があり、マルテンサイトの硬度に寄与させるため焼戻したマルテンサイト中で溶解した元素として存在する必要があり、オーステナイト形成物として働らき、スチールのマトリックスのいわゆるＰＲＥ値を増加させることによって希望の耐蝕性に寄与するが、炭素＋窒素の含量を最大化するためｍａｘ．０．１３％を超えてはならない。ここで炭素は最も重要な硬度を形成させる物質である。
【０００７】  シリコンはスチールの炭素の活性、したがって主要な１次カーバイドの晶出傾向を増進させる。それ故スチールのシリコン含量は低い方が望ましい。これとは別に、シリコンはフェライト安定化元素であり、これはシリコンの好ましくない特徴である。スチールはさらに比較的高含量のクロム及びモリブデン（これらもフェライト安定化元素である）を有するので、スチールがそのマトリックス中でフェライトにならないようにシリコン含量を限定する必要がある。それ故スチールはＳｉを１．５％、好ましくはｍａｘ．１．０％を超えて含んではならない。一般に、フェライト安定化元素はオーステナイト安定化元素に適合できる。しかしながら、シリコンは脱酸処理からの残留物として存在するので、最適シリコン量は０．１−０．５％の範囲内、あるいは０．４％以下、称呼では約０．３％である。
【０００８】  マンガンは焼入れ性増進元素であり、これはマンガンの有利な効力であり、さらに無害な硫化マンガンを生成することにより硫黄除去にも使用される。マンガンはそれ故０．１％以上、好ましくは０．３％以上の量で存在する。しかしながら、マンガンはりんと共に共偏析効果を有し、これが焼戻し脆性を生じさせる可能性がある。マンガンはそれ故１．２％、好ましくはｍａｘ．１．０％、好適にはｍａｘ．０．８％を超える量で存在してはならない。
【０００９】  クロムはスチールの主要な合金元素であってスチールのステンレス特性の本質的な基となるものであり、これはスチールを良好な光沢性を有するプラスチック成型工具に使用する場合に非常に重要な特徴である。クロムはまた焼入れ性を増進させる。このスチールは炭素含量が低くまた炭素＋窒素の合計量が低いのでさしたる量のクロムも炭化物又は炭窒化物の形で結合しない。それ故クロムの含量は１２．５％と低くてもよく、それにも拘らず望ましい耐蝕性を得ることができる。しかしながら、スチールは好ましくは１３％以上のクロムを含む。上限はスチールの望ましい延性（靭性）と、クロムがフェライトを形成する傾向によって先ず決められる。望ましくない量の炭化クロム及び／又は炭窒化物の生成を妨げるためスチールがあまりにも高含量のクロムを有することも望ましくない。したがってスチールは最高１４．５％のＣｒ、好ましくはｍａｘ．１４％のＣｒ量を超えて含んではならない。
【００１０】  本発明のスチールは、焼戻し中したがって焼戻し耐性を増加中に２次カーバイドの晶出による２次焼入れを提供するため参考スチールのＳＴＡＶＡＸＥＳＲ（商標）のように０．３％の高バナジウム含量であってもよい。バナジウムはまたＭＣカーバイドの晶出によって結晶成長抑制作用をする。しかしながらバナジウム含量が高過ぎるとスチールの固化に際して大粒子サイズの１次ＭＣカーバイドが生成する。これはまたスチールを１次カーバイドが焼入れ方法に関連して溶解しないＥＳＲ再溶融にかける場合にも当てはまる。望ましい２次焼入れ達成のためと結晶成長抑制に有利に貢献させるため、しかし同時にスチール中に大きなサイズの溶解しない１次カーバイドの生成を防止するため、バナジウム含量は０．１−０．５％範囲内にある必要がある。好適なＶ含量は０．２５−０．４０％、称呼で０．３５％である。
【００１１】  モリブデンは、強力な焼入れ性増進効果を与えるためスチール中に０．２％以上の有効量で存在させる。モリブデンはまた、少くとも１％Ｍｏの量まで耐蝕性を増進させる。焼戻しの際、モリブデンはまた有利なスチールの焼戻し耐性向上に貢献する。他方、過多のモリブデンは粒界炭化物の晶出及び偏析傾向により不利な炭化物構造の基となる可能性がある。さらにモリブデンはフェライト安定化元素であり、これは不利である。したがってスチールは、モリブデンの有利な効果を利用するのと同時に不利な効果を防止するため両者のバランスを図ったモリブデン量とする必要がある。それ故モリブデンは０．２−０．８％の量で存在させる。好ましくは、モリブデンの含量は０．６％を超えてはならない。Ｍｏの最適含量は０．３−０．４％範囲、称呼で０．３５％にある。
【００１２】  ニッケルはオーステナイトの強力な形成者であり、スチールの望ましい焼入れ性と靭性に寄与するため０．５％以上の量で存在させる。同様にオーステナイトの形成者であるマンガンは、特にマンガンが若干の上述の欠点を招来するので、実質的にはニッケルを置換することができない。ニッケルの上限量は第１にコスト要因で決定され１．７％に設定される。好適には、スチールはＮｉを１．０−１．５％、称呼で１．２０％含む。
【００１３】  スチールのマトリックス中に溶解しない、すなわち炭化物、窒化物及び／又は炭窒化物の形態で結合していないクロム、モリブデン又は窒素の量はスチールの耐蝕性に寄与し、さらに次式で表わされるスチールのいわゆるＰＲＥ値中で因子として関係する：
ＰＲＥ＝（％Ｃｒ）＋３．３×（％Ｍｏ）＋２０×（％Ｎ）
［式中、Ｃｒ、Ｍｏ及びＮは、スチールのマトリックス中に溶解するクロム、モリブデン及び窒素の量である］。
【００１４】  １０３０℃からの焼入れ及び２５０℃で２×２ｈ（時間）の焼戻し後、スチールマトリックスのＰＲＥ値は１４．８、好ましくは１５．０以上でなければならない。この熱処理後、硬度も５０ＨＲＣ以上、好ましくは５０−５４ＨＲＣである必要がある。５００℃で２×２ｈの高温焼戻し後、同様に同じ硬度が達成されねばならない。
【００１５】  最良の耐蝕性及び非常に良好な靭性が約２５０℃での低温焼戻し後に達成されるが、この熱処理によってスチール中に内部応力が定着する可能性がある。この内部応力はプラスチック成型工具製造に関連する火花機械加工によって解放することができる。
【００１６】  約５００℃での高温焼戻しで応力は解放される。これは工具が複雑なデザインであるためスチール製造に際して火花機械加工を必要とする場合に有利である。これらの理由から、スチールは低温焼戻し後ならびに高温焼戻し後でも希望する硬さを得ることができる。これは例えば火花機械加工前に応力を有効に解放できる材料を提供する選択の自由を与える。
【００１７】  本発明のスチールはまた強靭焼入れしたブランク（blank：素材）の機械加工によって非常に大きなサイズの道具を製造する選択の自由を与える強靭焼入れ状態（tough hardened condition）で供給できる。したがって５４０−６２５℃又は約５７５℃での焼入れにより約４０ＨＲＣ（３５−４５ＨＲＣ）の硬度を有する強靭に焼入れした材料を実現することができ、このものは機械加工するのによく適している。焼入れは１０２０−１０３０℃、又は約１０３０℃の温度でオーステナイト化し、次いで油、ポリマー浴中で冷却、又は真空炉中でガス冷却することによって行うことができる。高温焼戻しは５００−５２０℃の温度で１時間以上、好ましくはダブル焼戻し（２×２ｈ）で実施される。
【００１８】  スチールは、その切削（断）性を向上させるために意図的に硫黄を加える場合は、０．０２５％以上の有効量のＳを含んでいてもよい。これは特に強靭焼入れ材料に関係があることである。切断性向上に関して最良の効果を得るためにはスチールはＳを０．０７−０．１５％含む。
【００１９】  スチールはまた３−７５ｐｐｍのＣａ、好ましくは５−４０ｐｐｍのＣａ及び１０−４０ｐｐｍのＯと組合せて０．０２５−０．１５％のＳを含んでいてもよいと考えられる。ここで存在している硫化物が硫化カルシウムを生成させるよう球状化させるためシリコンカルシウム（ＣａＳｉ）として加えることができる前記カルシウムは、硫化物が機械加工性を阻害しかねない望ましくない細長い形になるのを防止する。これに関連して、スチールはその典型的な実施態様中では意図的に加えられる硫黄を全く含まないと云わねばならない。
【００２０】  本発明のスチールは、本発明にしたがう化学組成を有するメルトを通常法で作り、次いでこのメルトを大きなインゴットに鋳造するか又は連続的にメルトを鋳造することによって一定生産規模で製造することができる。好ましくは電極はメルトから鋳造され、次いでこれはＥＳＲ（Electro Slag Remelting，エレクトロスラグ再溶解）法を用いて再溶融される。しかしながら、メルトをガス噴霧化によって粉体を形成させ、次いで熱間等圧圧縮を含む技術、いわゆるＨＩＰ−ｉｎｇによって圧縮化することにより粉体冶金法でインゴットを製造するか、又は別法としてスプレー形成法によりインゴットを製造することも可能である。
【００２１】  本発明スチールのその他の特徴ならびに性質及びプラスチック成型工具の製造に対するその有用性を、実施した具体例と達成結果の記載を通して以下に詳細に説明する。
【００２２】  実験室規模で製造したスチールの試験：
表１による化学組成を有するスチールの１６個のＱ−インゴット（５０ｋｇの実験室ヒート）を３シリーズで製造した。第１のシリーズでは化学組成が広い範囲内にある（Ｑ９０４３−Ｑ９０６２）インゴットを製造した。最も興味があると考えられた第１のシリーズの試験材料はＱ９０５０とＱ９０６２であった。しかしながら、性質に対するＣｒ、Ｎｉ及びＭｏの効果はさらに試験する必要があったので、第１のシリーズで得られた特徴を最適化するため第２のシリーズのＱ−インゴット（Ｑ９１０３−Ｑ９１０６）を製造した。第３のシリーズのＱ−インゴット（Ｑ９１３３−Ｑ９１３４）では試験材料Ｑ９１０３−Ｏ９１０４の炭素含量を犠牲にして窒素含量を増加させた。Ｑ９０４３はＳＴＡＶＡＸＥＳＲ（商標）製造誤差範囲内にある化学組成を有し、したがってこのものは本研究での参考材料である。
【００２３】  インゴットを鍛造して６０×４０ｍｍサイズとなし、その後、棒材をバーミキュライト中で冷却した。市販スチールＳＴＡＶＡＸＥＳＲ（商標）に対する通常慣行にしたがって従来方式でソフトアニーリングを行った。
【００２４】
【表１】
0005355837.tif 000002
表１のスチール合金のうち、試験材料Ｑ９１０３とＱ９１０５からＱ９１３４までは本発明にしたがう合金含量の最も広範囲の枠内にある。最適組成に最も近くに相当する試験材料はＱ９１３３である。
【００２５】  第１シリーズのＱ−インゴットの焼戻しグラフを［図１］に、拡大スケール（温度範囲５００−６００℃）で［図ＩＡ］に示す。第２シリーズのＱ−インゴットに対して対応するグラフが図２及び図２Ａにみられる。２００℃／２×２ｈでの低温焼戻し後、参考スチールＱ９０４３は５２ＨＲＣの硬度に達した。また他のすべての試験材料も同じレベル（＋／−  １ＨＲＣ）であった。高温範囲（５００−６００℃）で焼戻すと（図１Ａ及び図２Ａ）、Ｑ９０４３の硬度は他のすべての試験材料よりも高温で急に低下する。Ｑ９１３３及びＱ９１３４は、参考材料Ｑ９０４３と同様２００℃、２×２ｈの低温焼戻し後同じ程度に高い硬度を示したが、高温焼戻しした場合にはＱ９０４３よりも高い焼戻し耐性を示した（図３）。
【００２６】  窒素含量が増加すると窒化物が生じ、したがって光沢のある表面につや消し（mattness）が起るのが懸念されたので、光沢性に対する窒素の影響を試験した。比較的高含量の窒素を有する本発明のサンプルＱ９１３３及びＱ９１３４を窒素低含量の参考材料Ｑ９０４３と比較した。しかしながら、本発明の材料中に窒化物は全く見られず、さらにソフトアニールの状態又は焼入れ及び焼戻し状態のいずれでもつや消しなどに関する相違は観察されなかった。
【００２７】  延性検討のため１つの試験材料当り３ヶの非切欠き衝撃テストサンプルをＬ−方向に切り取った。このテストサンプルを、低温焼戻しならびに高温焼戻しを含めて、次の方法で熱処理（焼入れ及び焼戻し）した。
熱処理１：  １０３０℃／３０分でオーステナイト化、空気中で冷却して２５０℃／２×２ｈで焼戻し。
熱処理２：  １０３０℃／３０分でオーステナイト化、空気中で冷却して５００℃／２×２ｈで焼戻し。
【００２８】  図４に３ヶのテストサンプルで測定した平均値によって結果を示す。図にはまた達成した硬度を示す。図は非切欠き衝撃エネルギー（Ｊ）で表わす最良の延性が本発明の合金Ｑ９１３３及びＱ９１３４で達成されたことを示している。Ｑ９１０３は高温焼戻し後と同様に低温焼戻し後に、最良の延性に次ぐ延性を有していた。しかしながら、Ｑ−インゴットは、製造法と関係のある理由から延性／靭性を減少させる含有物を高含量で含む可能性があることを言及しておく必要がある。
【００２９】  しかしながら、本発明スチールＱ９１３３及びＱ９１３４の非切欠き衝撃エネルギー（Ｊ）で表わされたすぐれた延性は非常にはっきりしているので、違いを他の材料中の不純物のせいにすることは殆んどできない。これは、Ｑ９１３３及びＱ９１３４がその特有の、明瞭に異なっているグループを形成している図５及び図６のチャートに最もはっきりと示されている。全体に衝撃靭性実験は、スチールの低温並びに高温焼戻し状態で、最良の延性を達成するにはカーバイドの含量が低いこと（図６）のみならず、他のサンプルと比較してより低い含量であることも必要であること（図５）を示している。
【００３０】  スチールの耐腐蝕性検討のため、すべてのスチール合金に対して極性化グラフをつくった。試験したサンプルは、１０３０℃／３０分間焼入れ後２５０℃で２×２時間低温焼戻しした。Ｉｃｒ（限界電流密度）値を表２に示す。Ｉｃｒが小さければ小さい程耐腐蝕性が良い。このテストによるサンプルのすべてが（本発明のスチールを含め相当な余裕をもって）参考材料Ｑ９０４３よりも良好な耐蝕性を有することが立証された。
【００３１】  本発明スチールの最も重要な特徴である焼入れ性は、ジラトメータ中で種々の冷却速度にかける小さなサンプルの硬度を測定することにより測定した。図７に焼入れ性の尺度を定める硬度対冷却速度を示す。参考材料Ｑ９０４３の焼入れ性が最も低かった。この材料は前記基準化スチールのＳＩＳ２３１４及びＡＩＳＩ４２０に相当する。Ｑ９１３３、Ｑ９０６２及びＱ９１３４が最良の焼入れ性を有していた。
【００３２】
【表２】
0005355837.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【図１】  いわゆるＱ−インゴット（５０ｋｇ実験室ヒート）として製造された第１シリーズのスチールの焼戻しグラフを示す図である。
【図１Ａ】  図１の焼戻しグラフの５００−６００℃温度範囲を大きなスケールで示す図である。
【図２】  参考材料及びＱ−インゴットとして製造した第２シリーズのスチールの焼戻しグラフを示す図である。
【図２Ａ】  図２の焼戻しグラフの５００−６００℃温度範囲を大きなスケールで示す図である。
【図３】  参考材料及びＱ−インゴットとして製造した第３シリーズのスチールの焼戻しグラフを示す図である。
【図４】  焼入れ及びそれぞれ低温及び高温焼戻し後の試験スチールの非切欠き衝撃エネルギー（Ｊ）で表わした延性を示すバーチャートである。
【図５】  試験スチールの、非切欠き衝撃エネルギー（Ｊ）で表わした延性対炭素含量を示すチャートである。
【図６】  試験スチールの、非切欠き衝撃エネルギー（Ｊ）で表わした延性対熱計算法（Thermo-Calc）により計算した炭窒化物の含有量を示すチャートである。
【図７】  試験スチールの、硬度で表わした焼入れ性対１０３０℃でのオーステナイト化処理後の８００−５００℃間の冷却時間を示すチャートである。
【図１】
0005355837.tif 000004
【図１Ａ】
0005355837.tif 000005
【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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