(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金元素の含有率が質量％で、
Ｃ  ：０．０１５％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｐ  ：０．０４０％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、
Ｃｕ：３．０〜５．０％、
Ｎｉ：４．０〜７．０％、
Ｃｒ：１４．０〜１７．０％、
Ｍｏ：１．５％以下、
Ｎ  ：０．０４０％以下、
Ｎｂ：０．１５〜０．４５％
Ｏ  ：０．０１０１〜０．０２５０％
であり、残余Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなることを特徴とする被削性に優れた高耐食・高強度ステンレス鋼。
【請求項２】
上記に、さらに質量％で、
Ｂ  ：０．０００５〜０．００８０％
を含有することを特徴とする請求項１記載の被削性に優れた高耐食・高強度ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固溶化熱処理状態における被削性を改善したＳＵＳ６３０系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＪＩＳ  ＳＵＳ６３０鋼は、ＳＵＳ３０４鋼と同等の耐食性を備え、かつ高強度を有する鋼として舶用シャフト材、各種ファスナー材等としてひろく用いられている。この鋼は通常、固溶化熱処理後、析出硬化処理を行って使用される。すなわち、高強度を要する用途には、固溶化熱処理後４８０℃附近の温度で析出硬化処理（Ｈ９００処理）を施してピーク時効状態とし、ＨＲＣ４０以上の高硬度として使用する。これに対して靭性を要する用途には、例えば、６００℃附近の高い温度で析出硬化処理（Ｈ１１５０処理）を施して過時効状態で用いる。
【０００３】
ところで、この鋼は、固溶化熱処理後であっても、硬さがＨＲＣ３５程度と比較的高く、被削性がよくないため、切削加工による部品製造コストが高まるという問題が有った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＳＵＳ６３０系ステンレス鋼の耐食性・強度を損うことなく、該鋼の固溶化熱処理状態における被削性を改善することにより、経済的な高強度耐食部品を製造し得るステンレス鋼を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の被削性に優れた高耐食・高強度ステンレス鋼は、
（１）合金元素の含有率が質量％で、
Ｃ  ：０．０１５％以下、
Ｓｉ：１．０％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｐ  ：０．０４０％以下、
Ｓ  ：０．０３０％以下、
Ｃｕ：３．０〜５．０％、
Ｎｉ：４．０〜７．０％、
Ｃｒ：１４．０〜１７．０％、
Ｍｏ：１．５％以下、
Ｎ  ：０．０４０％以下、
Ｎｂ：０．１５〜０．４５％、
Ｏ  ：０．０１０１〜０．０２５０％
であり、残余Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなることを特徴とする。
（２）上記に、さらに質量％で、Ｂ：０．０００５〜０．００８０％を含有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の被削性に優れた高耐食・高強度ステンレス鋼における合金組成の限定理由について説明する。
Ｃ：０．０１５％以下
Ｃは、固溶化熱処理後の鋼の硬さに大きく影響する元素で、その含有率が低いほど硬さは低いので本発明の鋼においては、Ｃ含有率は低いほど好ましいが、製造コストを考慮して上限を０．０１５％とする。
【０００７】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは鋼の脱酸剤として添加する。しかし、含有量が過大となると固溶化熱処理後の硬さが高くなるほか、δ−フェライトの形成量を増し鋼の熱間加工性を損い、鋼の疲労特性を劣化するので含有率の上限を１．０％とする。好ましくはＳｉ含有率は０．３％以下とする。
【０００８】
Ｍｎ：１．５％以下
Ｍｎは、鋼の脱酸剤として作用するほか、δ−フェライトの形成を抑制する元素としても有効なので添加する。望ましくは０．７％以上を添加する。しかし、Ｍｎ含有率が過大となると鋼のＭs 点を低下し、また、残留オーステナイト量を増やし、時効処理後の強度を低下するので含有率の上限を１．５％とする。
【０００９】
Ｐ：０．０４０％以下
Ｐは鋼の結晶粒界に偏析しやすく、熱間加工性を害して鋼の製造コストを高めるのでその含有率は可及的に少ないことが望ましい。しかし、Ｐ含有率を低減するためのコスト上昇に配慮して、Ｐ含有率の上限は０．０４０％とする。
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓは、鋼の被削性を向上する元素であるが、耐食性を著しく損うので含有率の上限を０．０３０％とする。
【００１０】
Ｃｕ：３．０〜５．０％
Ｃｕは、時効加熱時にε相を形成して鋼を硬化するために添加する。前記効果を十分に発揮するために３．０％以上の含有を必要とするが、過大に含有すれば、鋼の熱間加工性を著しく損うので含有率の上限を５．０％とする。
Ｎｉ：４．０〜７．０％
Ｎｉは、強力なオーステナイト形成元素で、δ−フェライトの生成を抑制し、鋼の耐食性を向上するので４．０％以上を含有させる。しかし、過大に含有すれば、鋼のＭs 点を低下して強度を損うので含有率の上限を７．０％とする。
【００１１】
Ｃｒ：１４．０〜１７．０％
Ｃｒは、耐食性を確保するために１４．０％以上添加する。しかし過大に含有すれば、δ−フェライトを多量に生成し、熱間加工性を害するとともに、鋼の強度を著しく低下するので含有率の上限を１７．０％とする。
Ｍｏ：１．５％以下
Ｍｏは耐食性を向上するために添加する。しかし、フェライト安定化元素であって、多量に含有すると鋼の熱間加工性を損うので含有率の上限を１．０％とする。
【００１２】
Ｎ：０．０４０％以下
Ｎは、Ｃと同様に、固溶化熱処理後の硬さに大きく影響する元素で、その含有率が低いほど固溶化熱処理後の硬さは低く、鋼の被削性は向上するのでＮ含有率は低いほど好ましい。許容し得るＮ含有率の上限として０．０４０％とする。
Ｎｂ：０．１５〜０．４５％
Ｎｂは炭窒化物を形成して鋼の結晶粒を微細化し、固溶化熱処理後の鋼の硬さを低め、析出硬化処理後の靭延性、特にピーク時効処理後の靭延性を高め、遅れ破壊特性を向上するるために添加する。前記効果を得るためには、０．１５％以上のＮｂ含有率が必要である。しかしＮｂを多量に含有するとδ−フェライト量を増し鋼の熱間加工性を損うので含有率の上限を０．４５％とする。
【００１３】
Ｏ：０．０１０１〜０．０２５０％
Ｏは、鋼の被削性を向上するために添加する。その効果を得るためには０．０１０１％以上のＯ含有率とする必要が有る。しかし、多量に添加すると鋼の清浄度を損い、靱延性、耐食性の低下をもたらすのでＯ含有率の上限は０．０２５０％とする。
【００１４】
Ｂ：０．０００５〜０．００８０％
Ｂは、鋼の熱間加工性を向上するために添加する。その効果を現すためには０．０００５％以上のＢ含有率が必要である。しかし、過大に含有してもその効果は飽和するのみでなく、むしろ熱間加工性を劣化せしめるのでＢ含有率の上限は０．００８０％とする。
【００１５】
なお、その他の成分として、酸素含有量制御のためにＴｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇのいずれか一種以上を添加することができる。この場合、各元素の含有率は、ＴｉおよびＡｌについては質量％で０．０５％以下、ＣａおよびＭｇについては質量％で０．００５０％以下とすることが望ましい。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
真空誘導炉によって、表１に示す化学組成の鋼を溶解し、５０ｋｇ鋼塊とした。これを熱間鍛造によって一辺３５ｍｍの角棒とした。このとき、鍛造疵の発生状況を観察して熱間加工性を判定した。比較例４を除くその他の供試材はいずれも順調に鍛造することができ、熱間加工性は良好と判断された。Ｎｉ含有率の少ない比較例４は、熱間鍛造時にわれを生じ熱間加工性が不良であったため、これらについてはその後の試験を行わなかった。
【００１７】
【表１】
0003745497.tif 000002
【００１８】
前記熱間加工した角棒素材に１０４０℃×１ｈｒ油冷の固溶化熱処理を施して硬さ試験および被削性試験に供した。
前記固溶化熱処理材から３５ｍｍ角×２０ｍｍの硬さ試験片、ＪＩＳ４号引張試験片、および直径１８ｍｍ×長さ１００ｍｍの耐食性試験片を切出し、４８０℃×４ｈｒ空冷および６２０℃×４ｈｒ空冷の時効処理を施し、それぞれの試験に供した。
【００１９】
硬さ試験は試験片横断面について行い、ロックウエルＣ硬さを測定した。
被削性試験は、ＳＫＨ５１製の直径５ｍｍのドリルを用いて、送り０．０７ｍｍ／ｒｅｖ、乾式切削で、一定周速で深さ１５ｍｍの孔を連続穿孔し、穿孔不能となるまでの合計穿孔深さ（ドリル寿命）を測定する方法で行った。前記被削性試験において周速を種々変えて試験し、ドリル寿命が丁度１０００ｍｍとなる周速（ＶＬ１０００）を求めて被削性の評価を行った。
【００２０】
引張試験は、ＪＩＳ  Ｚ２２４１に準じて常温で行い、引張強さと伸びを測定した。
耐食性試験としては、表面を＃１２０エメリー紙で研磨した試験片について、ＪＩＳ  Ｚ２３７１に準じて３５℃、５％ＮａＣｌ水溶液で１００時間の塩水噴霧試験を行った。耐食性は、前記塩水噴霧試験の結果、まったく発錆しないものを○、発錆したものを×として評価した。
【００２１】
上記の各試験結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
0003745497.tif 000003
【００２３】
表２の結果から判るように、本発明の実施例は、いずれも固溶化熱処理状態におけるＶＬ１０００の値が比較例１（ＳＵＳ６３０相当）に比べて大きく、被削性に優れていることが判る。そして、時効処理状態における硬さ、引張特性においても、比較例１に匹敵する値を示す。
Ｃ含有率が高い比較例２は被削性に劣る。Ｎｂ含有率が低い比較例３は、被削性は良好であるが結晶粒が粗大化し、そのため４８０℃時効処理材の伸びが小さく、高強度材として不適当である。Ｃｒ含有率の高い比較例４は、δ−フェライトの生成が多く、熱間加工性に劣り、健全な鍛造材が得難い。Ｎｉ、Ｎの含有率が高い比較例５は、時効処理材の硬さ、引張強さが低く、高強度材として不適当である。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、固溶化熱処理状態において優れた被削性を示し、また、時効処理状態においてＳＵＳ６３０系ステンレス鋼の耐食性・強度に匹敵する高い耐食性と機械的強度を有する、経済的に高強度耐食部品を製造し得るステンレス鋼を提供することができる。