(57)【要約】  本発明はステンレス鋼に関する。ステンレス鋼は、重量％（ｗｔ．％）で、Ｃ  ０．３２〜０．５０、Ｓｉ  ０．１〜１．０、Ｍｎ  ０．１〜０．８、Ｃｒ  １１〜１４、Ｍｏ  １．８〜２．６、Ｖ  ０．３５〜０．７０、Ｎ  ０．０５〜０．１９、任意の元素、残部Ｆｅ及び不純物から構成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％（ｗｔ．％）で、
Ｃ      ０．３２〜０．５０
Ｓｉ    ０．１〜１．０
Ｍｎ    ０．１〜０．８
Ｃｒ    １１〜１４
Ｍｏ    １．８〜２．６
Ｖ      ０．３５〜０．７０
Ｎ      ０．０５〜０．１９
任意に
Ａｌ    ０．００１〜０．０５
Ｎｉ    ≦１
Ｃｕ    ≦４
Ｃｏ    ≦３
Ｗ      ≦０．８
Ｎｂ    ≦０．１
Ｔｉ    ≦０．１
Ｚｒ    ≦０．１
Ｔａ    ≦０．１
Ｂ      ≦０．０１
Ｂｅ    ≦０．２
Ｓｅ    ≦０．３
Ｃａ    ≦０．０１
Ｍｇ    ≦０．０１
ＲＥＭ  ≦０．２
残部    不純物を除きＦｅ
から構成されるステンレス鋼。
【請求項２】
以下の要件（ｗｔ．％）のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１に記載のステンレス鋼。
Ｃ      ０．３６〜０．４４
Ｓｉ    ０．１〜０．５
Ｍｎ    ０．２〜０．６
Ｃｒ    １１．５〜１３
Ｍｏ    ２．０〜２．５
Ｖ      ０．４０〜０．６０
Ｎ      ０．０６〜０．１２
Ｃ＋Ｎ  ０．４５〜０．５３
Ａｌ    ０．００１〜０．０３
Ｎｉ    ≦０．５
Ｃｕ    ０．５〜２
Ｃｏ    ≦０．５
Ｗ      ≦０．５
Ｎｂ    ≦０．００８
Ｔｉ    ≦０．０１
Ｚｒ    ≦０．０１
Ｔａ    ≦０．０１
Ｂ      ≦０．００３
Ｐ      ≦０．０３
Ｓ      ≦０．００２
Ｏ      ≦０．００１
及び／又は、微細構造中の炭化物、窒化物及び／又は炭窒化物の少なくとも８０％の円相当径（ＥＣＤ）が５μｍ未満である（ここでＥＣＤ＝２√Ａ／πであり、式中Ａは調べた断面における炭化物粒子の面積である。）。
【請求項３】
以下の要件（ｗｔ．％）のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１又は２に記載のステンレス鋼。
Ｃ      ０．３８〜０．４２
Ｓｉ    ０．１〜０．３
Ｍｎ    ０．４〜０．５
Ｃｒ    １１．６〜１２．４
Ｍｏ    ２．１〜２．４
Ｖ      ０．４５〜０．５５
Ｎ      ０．０７〜０．１１
Ｃ＋Ｎ  ０．４６〜０．５２
Ａｌ    ０．００１〜０．０３
Ｎｉ    ≦０．３
Ｓ      ≦０．００１
及び／又は、微細構造中の炭化物、窒化物及び／又は炭窒化物の少なくとも８０％の円相当径（ＥＣＤ）が２．５μｍ未満である（ここでＥＣＤ＝２√Ａ／πであり、式中Ａは調べた断面における炭化物粒子の面積である。）。
【請求項４】
以下の要件（ｗｔ．％）を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載のステンレス鋼。
Ｃ      ０．３８〜０．４２
Ｓｉ    ０．１〜０．３
Ｍｎ    ０．４〜０．５
Ｃｒ    １１．６〜１２．４
Ｍｏ    ２．１〜２．４
Ｖ      ０．４５〜０．５５
Ｎ      ０．０７〜０．１１
Ａｌ    ０．００１〜０．０３
Ｎｉ    ≦０．３
【請求項５】
前記鋼は、ソフトアニール状態にあり、以下の要件のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１〜４のいずれか１項に記載のステンレス鋼。
１５０〜３００ＨＢＷ１０／３０００の平均ブリネル硬度、
及び／又は、前記鋼が少なくとも１００ｍｍの幅及び／又は厚さを有し、ＡＳＴＭ  Ｅ１０−０１に従って測定された幅及び／又は厚さ方向の平均ブリネル硬度値からの最大偏差が１０％未満であること（ここで、試料片のエッジ又は別の圧痕のエッジからの圧痕の中心の最小距離が、前記圧痕の直径の少なくとも２．５倍であるものとし、最大距離が、前記圧痕の直径の４倍以下であるものとする。）、
及び／又は、ＡＳＴＭ  Ｅ４５−９７、方法Ａに準拠した微細スラグに関する以下の最大要件。
【表１】
2020536169.tif 000010
【請求項６】
以下の要件のうちの少なくとも１つを満たす、請求項５に記載のステンレス鋼。
１６０〜２４０ＨＢＷ１０／３０００の平均ブリネル硬度、
及び／又は、前記鋼が少なくとも１００ｍｍの幅及び／又は厚さを有し、ＡＳＴＭ  Ｅ１０−０１に従って測定された幅及び／又は厚さ方向の平均ブリネル硬度値からの最大偏差が５％未満であること（ここで、試料片のエッジ又は別の圧痕のエッジからの圧痕の中心の最小距離が、圧痕の直径の少なくとも２．５倍であるものとし、最大距離が、圧痕の直径の４倍以下であるものとする。）、
及び／又は、ＡＳＴＭ  Ｅ４５−９７、方法Ａに準拠した微細スラグに関する以下の最大要件。
【表２】
2020536169.tif 000011
【請求項７】
前記鋼が、焼入れ焼戻し状態にあり、以下の要件のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１〜４のいずれか１項に記載のステンレス鋼。
マトリックスはマルテンサイトを≧９０体積％含有する、
マトリックスはオーステナイトを≦４体積％含有する、
前記硬度が５５〜６２ＨＲＣである、
全てのＡｌＮ粒子の粒径が≦４μｍである、
ノッチなし衝撃靭性が、５８ＨＲＣでＴＬ方向に≧５０Ｊである、
圧縮降伏強度Ｒｃ０．２が、引張降伏強度Ｒｐ０．２よりも１０〜３０％高い。
【請求項８】
前記鋼が、以下の要件のうちの少なくとも１つを満たす、請求項７に記載のステンレス鋼。
前記マトリックスはマルテンサイトを≧９５体積％含有する、
前記マトリックスはオーステナイトを≦２体積％含有する、
前記硬度が５６〜６０ＨＲＣである、
前記全てのＡｌＮ粒子の粒径が≦３μｍである、
前記ノッチなし衝撃靭性が、５８ＨＲＣでＴＬ方向に≧１００Ｊである。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成を有する鋼をアトマイズすることにより得られたプレアロイステンレス鋼粉。
【請求項１０】
固形物を、熱間等静圧圧縮成形法、粉体押出法及び積層造形法のいずれかを用いて作製するための、又は溶射、コールドスプレー又はオーバーレイ溶接によって基板上に表面層を設けるための、請求項９に記載のプレアロイ粉の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステンレス鋼に関する。具体的には、本発明は、高い硬度及び高い靭性、並びに良好な耐食性が要求されるプラスチック成形金型に適したステンレス鋼に関する。本発明はまた、本発明の鋼で作製されたプラスチック成形金型にも関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック成形金型の材料として、ステンレス鋼、特にＡＩＳＩ  ４２０及びＡＩＳＩ  ４４０のような４００番台ステンレス鋼を用いることが知られている。しかしながら、これらの鋼は、炭化物の偏析及びデルタフェライトの形成が生じる傾向にある。また、かなりの量の残留オーステナイトが、これらの鋼の焼入れ焼戻し状態で存在する可能性がある。したがって、その機械的特性はプラスチック用金型の用途に最適ではない。
【０００３】
ＡＩＳＩ  ４２０、ＤＩＮ  １．２３１６及びＤＩＮ  １．２０８５タイプの鋼、並びにこれらの改良品のような、約０．３５〜０．４０重量％という中程度の炭素含有量を有するステンレス鋼は、比較的良好な耐食性を有するが、硬度が比較的低いという欠点を有し、そのため限られた耐摩耗性となる。
【０００４】
ＡＩＳＩ  ４４０ＣのようなＡＩＳＩ  ４４０タイプのステンレス鋼は、約１重量％の炭素含有量及び良好な耐摩耗性を有する。このタイプの鋼は、焼戻し後に５８〜６０ＨＲＣの範囲の硬度を得ることができる。しかしながら、これらの鋼は、特に４７０〜５００℃の温度範囲でアニールした後に、耐食性が低下するという欠点を有する。５８〜６０ＨＲＣの硬度及び十分な耐食性を得るために、２００℃での低温アニールを用いることができる。しかしながら、低温アニールの重大な欠点は、鋼がクラックを起こしやすくなることである。特に、クラックは、放電加工（ＥＤＭ）の間に、又はグラインディングの後にも発生する。したがって、プラスチック金型に用いる場合、クラックを防止するために、ＡＩＳＩ  ４４０Ｃ鋼に高温アニールを施す必要があるが、そうすると耐食性が損なわれる。
【０００５】
また、上記の欠点に加えて、ＡＩＳＩ  ４４０Ｃ鋼は、残留オーステナイト量が高すぎることによって、熱処理時の寸法安定性が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一般的な目的は、プラスチック成形金型の材料として好適なステンレス鋼を提供することである。特に、ステンレス鋼は、焼入れ後にマルテンサイト系であるべきであり、高温アニール後も高い硬度、高い靭性、及び良好な耐食性を有すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特許請求の範囲で特定されるステンレス鋼を提供することによって、前述の目的及び更なる利点がかなりの程度で達成される。
【０００８】
その鋼は、プラスチック金型メーカーが提起している材料特性に対する厳しい要求を満たす特性プロファイルを有する。
【０００９】
本発明は、特許請求の範囲で特定される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、特許請求の範囲で特定された合金の化学成分の制限についてだけでなく、個々の元素と互いの相互作用の重要性について簡単に説明する。有用かつ好ましい範囲は特許請求の範囲で特定される。鋼の化学組成についての全ての百分率は、明細書全体にわたって重量％（ｗｔ．％）で示す。硬質相の量は、体積％（ｖｏｌ．％）で示す。個々の元素の上限及び下限は、特許請求の範囲に記載の限度内で自由に組み合わせることができる。数値範囲の計算精度を一桁上げることができる。したがって、ある元素の量が０．１％として与えられる場合、小数点の右側の有効桁数を増やし０．１０％にすることによってこの値をより正確に表すこともできる。
【００１１】
炭素（０．３２〜０．５０％）
炭素は、焼入れ性に有利であり、０．３２％、好ましくは少なくとも０．３４％、０．３５％、０．３６％、０．３７％又は０．３８％の最小含有量で存在すべきである。高炭素含有量では、多すぎる量のＭ２３Ｃ６、Ｍ７Ｃ３及びＭ２Ｃ型の炭化物（ここでＭはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ又はその他の炭化物形成元素を表す。）が鋼中に形成される可能性があり、これは靭性及び耐食性の低下につながる。さらに、高炭素含有量はまた、残留オーステナイト量を増加させる可能性がある。したがって、炭素含有量は０．５０％を超えないものとする。炭素の上限は、０．４８％、０．４６％、０．４４％，０．４３％又は０．４２％に設定してもよい。    
【００１２】
ケイ素（０．１〜１．０％）
ケイ素は脱酸のために用いられる。また、Ｓｉは鋼の被削性を向上させる。望ましい効果を得るために、Ｓｉ含有量は少なくとも０．１％であるべきである。しかしながら、Ｓｉは強力なフェライト形成剤であり、鋼中の炭素の活量を高めるので、１．０％、好ましくは０．６％、０．５％、０．４％、０．３５％又は０．３％に制限されるべきである。
【００１３】
マンガン（０．２〜０．８％）
マンガンは、鋼の焼入れ性の向上に寄与し、また、マンガンは硫黄と共にマンガン硫化物を形成することによって被削性の改善に寄与することができる。また、Ｍｎは鋼中の窒素の溶解度を高める。したがって、マンガンは、０．２％、好ましくは少なくとも０．３％、０．３５％又は０．４０％の最小含有量で存在するものとする。マンガンは、オーステナイト安定化元素であり、過剰な残留オーステナイトを回避するために、０．８％、０．７％、０．６％、０．５％又は０．４％に制限されるべきである。
【００１４】
クロム（１１〜１４％）
クロムは、ステンレス鋼の中で最も重要な元素である。少なくとも１１％の固溶量で存在する場合、クロムは、鋼表面の不動態膜の形成をもたらす。クロムは、鋼に優れた焼入れ性及び耐食性を与えるために、１１〜１４％の間の量で鋼中に存在するものとする。好ましくは、Ｃｒは、良好な耐孔食性を守るために、１１．５％超の量で存在する。しかしながら、Ｃｒは、強力なフェライト形成剤であり、焼入れ後のフェライトを避けるために、その量を制御することが必要である。実用上の理由から、上限は１３．５％、１３．０％又は１２．５％に減少させてもよい。
【００１５】
モリブデン（１．８〜２．６％）
Ｍｏは、焼入れ性に非常に有利な効果を及ぼすことが知られている。また、耐孔食性を向上させることも知られている。モリブデンはまた、良好な二次硬化応答を達成するのに必須である。最小含有量は、１．９％、２．０％又は２．１％でもよい。モリブデンは、強力な炭化物形成元素であり、強力なフェライト形成剤でもある。したがって、モリブデンの最大含有量は２．６％である。好ましくは、Ｍｏは２．５％、２．４％、さらには２．３５％に制限される。
【００１６】
バナジウム（０．３５〜０．７０％）
バナジウムは、鋼のマトリックス中に、均等に分布したＭ（Ｃ、Ｎ）型の一次析出炭窒化物を形成する。本発明の鋼では、Ｍは主にバナジウムであるが、Ｃｒ及びいくらかのＭｏが存在してもよい。したがって、バナジウムは、０．３５〜０．７０％の量で存在するものとする。上限は、０．６５％、０．６０％又は０．５５％に設定してもよい。下限は、０．４０％又は０．４５％に設定してもよい。
【００１７】
窒素（０．０５〜０．１９％）
窒素は、望ましい種類及び量の硬質相、特にＶ（Ｃ、Ｎ）を得るために、０．０５〜０．１９％に限定される。窒素含有量は、バナジウム含有量とのバランスが適切に保たれる場合、バナジウムに富んだ炭窒化物Ｖ（Ｃ、Ｎ）が形成されることになる。これらは部分的にオーステナイト化工程中に固溶し、次いで焼戻し工程中にナノメートルサイズの粒子として析出することになる。バナジウム炭窒化物の熱安定性は、バナジウム炭化物よりも良好であると考えられ、したがって、有害な粒成長を伴うことなく、高い焼入れ温度を用いてもよい。また、ステンレス鋼の焼戻し抵抗性が改善される。さらに、少なくとも２回の焼戻しによって、焼戻し曲線は高い二次ピークを持つことになる。しかしながら、過度の添加は、細孔の形成をもたらす可能性がある。下限は、０．０６％、０．０７％又は０．０８％としてもよい。上限は、０．１５％、０．１４％、０．１３％、０．１２％又は０．１１％としてもよい。
【００１８】
任意の元素
アルミニウム（０．００１〜０．０５％）
アルミニウムは脱酸のために用いてもよい。ほとんどの場合、アルミニウム含有量は０．０３％に制限される。
【００１９】
ニッケル（≦１％）
ニッケルは、鋼に優れた焼入れ性及び靭性を与える。高価なため、鋼のニッケル含有量は制限されるべきである。好ましい含有量は、≦０．５％又は≦０．３５％である。最も好ましくは、Ｎｉは意図的には添加されない。
【００２０】
銅（≦４％）
Ｃｕは任意の元素であり、析出硬化によって鋼の硬度を高める可能性がある。また、被削性だけではなく鋼の耐食性に寄与する。用いられる場合、好ましい範囲は０．５〜２％である。ただし、いったん銅が添加されると、鋼から銅を抽出することはできない。これは大幅にスクラップ処理を難しくする。このため、銅は通常、意図的には添加されない。
【００２１】
コバルト（≦３％）
Ｃｏは任意の元素である。これは、Ｍｓ点を上昇させ、マルテンサイトの硬度を高めることに寄与する。最大量は３％である。ただし、スクラップ処理などの実用的な理由のために、Ｃｏは意図的には添加されない。好ましい最大含有量は０．１５％に設定してもよい。
【００２２】
タングステン（≦０．８％）
タングステンは、鋼の特性をあまり阻害しないように、最大０．８％の含有量で存在してもよい。しかしながら、タングステンは、固化中に偏析する傾向があり、望ましくないデルタフェライトを生じさせる可能性がある。さらに、タングステンは高価であり、それはまた、スクラップ処理を複雑にする。したがって、最大量は、０．８％、好ましくは０．５％に制限され、好ましくは意図的な添加が行われない。
【００２３】
ニオブ（≦０．１％）
ニオブは、Ｍ（Ｃ，Ｎ）型の炭窒化物を形成する点でバナジウムと類似している。Ｎｂの最大添加量は０．１％である。好ましくは、ニオブは意図的には添加されない。許容不純物含有量は、０．０１％、０．００５％、０．００３％又は０．００１％に設定してもよい。
【００２４】
硫黄（≦０．２％）
Ｓ  は、鋼の被削性向上に寄与する。焼入れ焼戻し状態での鋼の被削性を改善するのに適した含有量は、０．０７〜０．１５％である。高硫黄含有量では赤熱脆性の危険性がある。また、高硫黄含有量は、鋼の疲労特性に負の影響を与える可能性がある。したがって、鋼は≦０．２％を含むものとする。しかしながら、硫黄は、介在物の数を減少させるために、好ましくはＳ≦０．００４％に制限される。硫黄含有量は、鋼の機械的特性を向上させるために、≦０．００２％、又は好ましくは≦０．００１％のように非常に低くしてもよい。
【００２５】
酸素
酸素は、望ましくない不純物元素であり、鋼中に非金属介在物を形成する。許容不純物含有量は、０．００５％、０．００３％、０．００１５％又は０．００１％に設定してもよい。
【００２６】
カルシウム（任意に０．０１％）
カルシウムは、望ましい組成及び形状の介在物を形成するために、取鍋処理中に鋼に意図的に添加されてもよい。
【００２７】
Ｂｅ、Ｓｅ、Ｍｇ及びＲＥＭ（希土類金属）
これらの元素は、さらに被削性、熱間加工性及び／又は溶接性を向上させるために、特許請求の範囲に記載された量で鋼に添加してもよい。
【００２８】
ホウ素（≦０．０１％）
Ｂは、鋼の硬度をさらに高めるために用いてもよい。その量は、０．０１％に制限され、好ましくは≦０．００３％である。
【００２９】
Ｔｉ、Ｚｒ及びＴａ
これらの元素は炭化物形成剤であり、硬質相の組成を変更するために特許請求の範囲に記載された範囲で合金中に存在してもよい。しかしながら、通常これらの元素はいずれも添加されない。許容不純物含有量は、０．０１％、０．００５％、０．００３％又は０．００１％に設定されてもよい。
【００３０】
ＰＲＥ
耐孔食指数（ＰＲＥ）は、ステンレス鋼の耐孔食性を定量化するためにしばしば用いられる。より高い値が、孔食に対する耐性がより高いことを示す。窒素合金マルテンサイト系ステンレス鋼の場合、下記の式を用いることができる。
ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋３０％Ｎ
式中、％Ｃｒ、％Ｍｏ及び％Ｎは、オーステナイト化温度（ＴＡ）においてマトリックス中に固溶した含有量である。固溶した含有量は、実際のオーステナイト化温度（ＴＡ）についてＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃで計算することができる、及び／又は焼入れ後の鋼中で測定することができる。
【００３１】
オーステナイト化温度（ＴＡ）は、１０００〜１２００℃、典型的には１０５０〜１０８０℃の範囲内にある。
【００３２】
鋼製造
特許請求の範囲に記載される化学組成を有するステンレス鋼は、従来の製鋼法によって、又は粉末冶金（ＰＭ）によって製造することができる。この種の鋼は、しばしば電気アーク炉（ＥＡＦ）でスクラップを融解し、次いでその鋼に取鍋精錬、及び任意に真空脱ガス処理を施すことによって製造される。カルシウムは、好ましくはＣａＳｉとして、冶金学的処理の最後に添加してもよい。しかしながら、この処理は任意であり、鋼の被削性に特別な要求がある場合にのみ行われる。
【００３３】
溶湯は、インゴット鋳造、好適には下注ぎ法によってインゴットに鋳造される。粉末冶金（ＰＭ）製造も用いてよいが、コストの理由から特殊な用途に限定される。一方、プラスチック金型用鋼は、多くの場合、高い清浄度を必要とする。この理由から、ＶＩＭ、ＶＡＲ又はＥＳＲなどの１つ以上の再溶融工程を処理経路に含むことができる。ほとんどの場合、ＥＳＲが好ましい経路である。
【００３４】
鋼には、均質化アニール及びソフトアニールを施すことができる。８６０℃でのソフトアニール後の硬度は、約１５０〜２４０ＨＢＷであり、ブリネル硬度ＨＢＷ１０／３０００は、直径１０ｍｍの炭化タングステン球及び３０００ｋｇｆ（２９４００Ｎ）の負荷を用いて測定される。
【００３５】
鋼には用いられる前に焼入れが施される。鋼は、４００番シリーズのステンレス鋼に用いられるのと類似する方法で、硬度を調整するために熱処理することができる。
【００３６】
焼入れ温度範囲は、１０５０℃〜１０８０℃の範囲内であることが好ましい。なぜなら、１０８０℃を超えると、粒成長、残留オーステナイト量の増加及び／又は粒界炭化物が生じる可能性があるためである。保持時間は、約３０分とすべきであり、その後に徐冷が続く。冷却速度は、鋼が温度範囲８００℃〜５００℃にさらされる時間（ｔ８００／５００）によって決められる。所望のマルテンサイト微細構造を得るために、この区間ｔ８００／５００の冷却時間は、通常、１００〜６００秒の範囲内にあるべきである。鋼を５０〜７０℃に冷却した後に焼戻しが行われる。鋼は、室温までの中間冷却を伴って、２又は３回焼戻しすべきであり、焼戻し温度での保持時間は通常２時間である。好ましくは、２つの焼戻し工程が用いられる（２×２時間）。焼戻しは、異なる温度領域で実行することができる。１８０〜２７０℃での低温焼戻しは最良の耐食性をもたらす。５２５〜５５０℃での高温焼戻しは、硬度には良いが、耐食性は低温での焼戻しの場合よりも低い。折衷案として、４７０〜４９０℃の範囲の中間温度で鋼を焼き戻しすることも可能である。
【００３７】
本発明の主な態様は、
重量％（ｗｔ．％）で、
Ｃ      ０．３２〜０．５０
Ｓｉ    ０．１〜１．０
Ｍｎ    ０．１〜０．８
Ｃｒ    １１〜１４
Ｍｏ    １．８〜２．６
Ｖ      ０．３５〜０．７０
Ｎ      ０．０５〜０．１９
任意に
Ａｌ    ０．００１〜０．０５
Ｎｉ    ≦１
Ｃｕ    ≦４
Ｃｏ    ≦３
Ｗ      ≦０．８
Ｎｂ    ≦０．１
Ｔｉ    ≦０．１
Ｚｒ    ≦０．１
Ｔａ    ≦０．１
Ｂ      ≦０．０１
Ｂｅ    ≦０．２
Ｓｅ    ≦０．３
Ｃａ    ≦０．０１
Ｍｇ    ≦０．０１
ＲＥＭ  ≦０．２
残部    不純物を除きＦｅ
から構成されるステンレス鋼を提供することである。
【００３８】
鋼は、好ましくは以下の要件（ｗｔ．％）のうちの少なくとも１つを満たすべきであり、
Ｃ      ０．３６〜０．４４
Ｓｉ    ０．１〜０．５
Ｍｎ    ０．２〜０．６
Ｃｒ    １１．５〜１３
Ｍｏ    ２．０〜２．５
Ｖ      ０．４０〜０．６０
Ｎ      ０．０６〜０．１２
Ｃ＋Ｎ  ０．４５〜０．５３
Ａｌ    ０．００１〜０．０３
Ｎｉ    ≦０．５
Ｃｕ    ０．５〜２
Ｃｏ    ≦０．５
Ｗ      ≦０．５
Ｎｂ    ≦０．００８
Ｔｉ    ≦０．０１
Ｚｒ    ≦０．０１
Ｔａ    ≦０．０１
Ｂ      ≦０．００３
Ｐ      ≦０．０３
Ｓ      ≦０．００２
Ｏ      ≦０．００１
及び／又は、微細構造中の炭化物、窒化物及び／又は炭窒化物の少なくとも８０％の円相当径（ＥＣＤ）が５μｍ未満である（ここで、ＥＣＤ＝２√Ａ／πであり、式中Ａは調べた断面における炭化物粒子の面積である。）。
【００３９】
鋼はまた、好ましくは以下の要件（ｗｔ．％）のうちの少なくとも１つを満たすべきであり、
Ｃ      ０．３８〜０．４２
Ｓｉ    ０．１〜０．３
Ｍｎ    ０．４〜０．５
Ｃｒ    １１．６〜１２．４
Ｍｏ    ２．１〜２．４
Ｖ      ０．４５〜０．５５
Ｎ      ０．０７〜０．１１
Ｃ＋Ｎ  ０．４６〜０．５２
Ａｌ    ０．００１〜０．０３
Ｎｉ    ≦０．３
Ｓ      ≦０．００１
及び／又は、微細構造中の炭化物、窒化物及び／又は炭窒化物の少なくとも８０％の円相当径（ＥＣＤ）が２．５μｍ未満である（ここで、ＥＣＤ＝２√Ａ／πであり、式中Ａは調べた断面における炭化物粒子の面積である。）。
【００４０】
鋼は、最も好ましくは以下の要件（ｗｔ．％）、
Ｃ      ０．３８〜０．４２
Ｓｉ    ０．１〜０．３
Ｍｎ    ０．４〜０．５
Ｃｒ    １１．６〜１２．４
Ｍｏ    ２．１〜２．４
Ｖ      ０．４５〜０．５５
Ｎ      ０．０７〜０．１１
Ａｌ    ０．００１〜０．０３
Ｎｉ    ≦０．３
を満たすべきである。
【００４１】
鋼は、ソフトアニール状態にあるとき、以下の要件のうちの少なくとも１つを満たすべきである。
１５０〜３００ＨＢＷ１０／３０００の平均ブリネル硬度、
及び／又は、鋼が少なくとも１００ｍｍの幅及び／又は厚さを有し、ＡＳＴＭ  Ｅ１０−０１に従って測定された幅及び／又は厚さ方向の平均ブリネル硬度値からの最大偏差が１０％未満であること（ここで、試料片のエッジ又は別の圧痕のエッジからの圧痕の中心の最小距離は、圧痕の直径の少なくとも２．５倍であるものとし、最大距離は、圧痕の直径の４倍以下であるものとする。）、及び／又は、ＡＳＴＭ  Ｅ４５−９７、方法Ａに準拠した微細スラグに関する以下の最大要件：
【表１】
2020536169.tif 000002
【００４２】
鋼は、ソフトアニール状態において、好ましくは、以下の要件のうちの少なくとも１つを満たすべきである。
１６０〜２４０ＨＢＷ１０／３０００の平均ブリネル硬度、
及び／又は、鋼が少なくとも１００ｍｍの幅及び／又は厚さを有し、ＡＳＴＭ  Ｅ１０−０１に従って測定された幅及び／又は厚さ方向の平均ブリネル硬度値からの最大偏差が５％未満であること（ここで、試料片のエッジ又は別の圧痕のエッジからの圧痕の中心の最小距離は、圧痕の直径の少なくとも２．５倍であるものとし、最大距離は、圧痕の直径の４倍以下であるものとする。）、
及び／又は、ＡＳＴＭ  Ｅ４５−９７、方法Ａに準拠した微細スラグに関する以下の最大要件：
【表２】
2020536169.tif 000003
【００４３】
鋼は、焼入れ焼戻し状態にあるとき、好ましくは以下の要件のうちの少なくとも１つを満たすべきである。
マトリックスはマルテンサイトを≧９０体積％含有する、
マトリックスはオーステナイトを≦４体積％含有する、
硬度は５５〜６２ＨＲＣである、
全てのＡｌＮ粒子の粒径は≦４μｍである、
ノッチなし衝撃靭性は、５８ＨＲＣでＴＬ方向に≧５０Ｊである、
圧縮降伏強度Ｒｃ０．２は、引張降伏強度Ｒｐ０．２よりも１０〜３０％高い。
【００４４】
焼入れ焼戻し鋼は、好ましくは以下の要件のうちの少なくとも１つを満たしてもよい。
マトリックスはマルテンサイトを≧９５体積％含有する、
マトリックスはオーステナイトを≦２体積％含有する、
硬度は５６〜６０ＨＲＣである、
全てのＡｌＮ粒子の粒径は≦３μｍである、
ノッチなし衝撃靭性は、５８ＨＲＣでＴＬ方向に≧１００Ｊである。
【００４５】
本発明によれば、鋼は、請求項１から４のいずれかで特定された組成を有する鋼をアトマイズすることにより得られるプレアロイステンレス鋼粉の形態で提供することができる。
【００４６】
プレアロイ粉は、熱間等静圧圧縮成形、粉体押出及び積層造形などの異なる方法で固形物を作製するのに用いることができる。プレアロイ粉はまた、溶射、コールドスプレー又はオーバーレイ溶接によって基板上に表面層を設けるのに用いることができる。
【００４７】
実施例１
本発明に係る鋼組成は、従来の冶金法によって調製された。組成を表１に示す。
【表３】
2020536169.tif 000004
【００４８】
本発明の鋼には、真空炉において３０分間、１０５０〜１０８０℃でオーステナイト化することにより焼入れが施され、次に５バールで窒素によるガス焼入れが行われた後、５２５℃で２時間の焼き戻しが２回行われた。結果を表２に示す。
【表４】
2020536169.tif 000005
【００４９】
比較鋼にも、焼入れ及び焼戻しが施され、その結果を表３に示す。
【表５】
2020536169.tif 000006
【００５０】
５２５℃での焼戻し後の比較鋼の硬度が本発明の鋼の硬度より著しく低かったことが分かる。
【００５１】
本発明の鋼の耐食性は、エアミストチャンバテストにおいて、比較鋼ＡＩＳＩ  ４２０Ｃ  ｍｏｄより優れていることが判明した。テストは、３５度で０．１  Ｍ  ＮａＣｌ中で２時間行われた。
【００５２】
耐孔食指数（ＰＲＥ）はまた、下記の式を用いて２つの鋼について計算された。
ＰＲＥ＝％Ｃｒ＋３．３％Ｍｏ＋３０％Ｎ
式中、％Ｃｒ、％Ｍｏ及び％Ｎは、オーステナイト化温度（ＴＡ）においてマトリックス中に固溶した含有量である。固溶した含有量は、本発明の鋼については１０８０℃に、比較鋼については１０３０℃に設定されたオーステナイト化温度（ＴＡ）でのデータバンクＴＣＦＥ７を使用してＴｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃで計算した。
【００５３】
本発明の鋼は、計算されたＰＲＥ  ２０．９を有することが判明したのに対し、比較鋼はわずかに１３．２であることが判明した。
【００５４】
よって、本発明の鋼は、比較鋼と比較して高い硬度及び焼戻し抵抗性だけでなく、良好な耐食性を有していた。
【００５５】
実施例２
本発明に係る鋼組成は、ＥＳＲを含む従来の冶金法によって調製された。
【表６】
2020536169.tif 000007
【００５６】
鋼は、２５０×８０ｍｍの寸法に圧延され、ソフトアニールされた。ソフトアニールされた状態における硬度は、１８２〜１９７ＨＢＷ１０／３０００の範囲内にあった。硬度はＡＳＴＭ  Ｅ１０−０１に従って測定された。圧痕の間隔は１４ｍｍであり、幅方向の平均ブリネル硬度値からの最大偏差は３．９％であることが分かった。
【００５７】
微細構造は、小さなバナジウム炭窒化物がマルテンサイトマトリックスに均等に分布して非常に一様であった。微細構造中の炭化物、窒化物及び／又は炭窒化物の＞９０％の円相当径（ＥＣＤ）は２．５μｍ未満であった。ここで、ＥＣＤ＝２√Ａ／πであり、式中Ａは調べた断面における炭化物粒子の面積である。４μｍより大きいＡｌＮ粒子は検出されなかった。
【００５８】
清浄度は、ＡＳＴＭ  Ｅ４５−９７、方法Ａに従って評価された。表５に示す結果によると、鋼は極めて清浄であり、またそれが非常に良好な研磨性をもたらしたことがわかる。
【表７】
2020536169.tif 000008
【００５９】
鋼には、３０分間、１０２０及び１０５０℃でオーステナイト化することにより焼入れが施され、次に５バールで窒素によるガス焼入れが行われた後、２５０℃、４８０℃又は５２５℃で２時間の焼き戻しが２回行われ、ここで、４８０℃での焼戻しが施された鋼は、焼入れ後及び焼戻し前に液体窒素による冷却が施された。結果を表６に示す。
【表８】
2020536169.tif 000009
【００６０】
焼戻しマルテンサイト及び鋼１０５０℃／２５０℃（２×２）のみから構成された構造は、顕著な残留オーステナイト量を有していた。
【００６１】
ＴＬ方向、すなわち長手（圧延）方向に対して横方向のノッチなし衝撃靭性は、鋼１０５０℃／５２５℃（２×２）について５６．１ＨＲＣの硬度で３３７Ｊであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のステンレス鋼は、プラスチック成形金型用の鋼など、高い硬度及び高い靭性、並びに良好な耐食性が求められる用途に非常に適している。
【国際調査報告】
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