JPH0143016B2

JPH0143016B2 -

Info

Publication number: JPH0143016B2
Application number: JP56174351A
Authority: JP
Inventors: Furoriin Sutefuan
Original assignee: INKO RISAACHI ENDO DEV SENTAA Inc
Current assignee: INKO RISAACHI ENDO DEV SENTAA Inc
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1989-09-18
Also published as: AU553883B2; CA1195538A; EP0051401A1; KR830007862A; AU7669981A; DE3169721D1; US4443254A; KR870002074B1; ATE12526T1; JPS57104649A; EP0051401B1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鉄基合金に関し、更に詳細にはコバル
トが非必須であるにも拘らず、強度および靭性の
所望の組み合わせによつて特徴づけられる新規の
化学的性質を有するコバルトを含まないマルエー
ジング鋼に関するものである。発明の背景当業者には明らかなように、1960年頃新規の種
類の合金鋼が導入され、その鋼を「マルエージン
グ（maraging）」と称している。これらの合金
は、容易に時効されて高水準の強度を与える低炭
素鉄−ニツケルマトリツクスまたは鉄−ニツケル
−コバルトマトリツクスによつて特徴づけられ
た。最初、２種のマルエージング鋼が提案され、一
方はコバルトを含まないニツケル18％〜24％含有
鋼であり（米国特許第3093518号明細書）、他方は
ニツケル−コバルト−モリブデン材料である（米
国特許第3093519号明細書）。前者の種類のもの
（コバルトを含まないもの）は重要な商業的成功
を得ておらず、そしてほとんど使用されていな
い。その主な理由は、所望の降伏強さにおけるコ
バルト含有物の特性である靭性が欠如しているこ
とであつた。コバルト含有物は許容できる水準の
靭性を示すので、これらの鋼は実質的市場性を示
した。表Ａは、大体の対応の降伏強さの水準と共
にコバルトマルエージング鋼の３種の標準的公称
商業組成を示す。

【表】最近、コバルトの価格は非常に上昇している
（事実上製鋼を禁止する価格になつている）。更
に、或る種の不確実さが供給源に付随する。その
結果、マルエージング鋼の市場が非常に減少する
というきびしい段階にまでなつている（コバルト
のジレンマはマルエージング鋼以外の多くの他の
合金についても共通である）。従つて、冶金学的見地からの問題は、標準的マ
ルエージング鋼の靭性に寄与するコバルト成分を
使用せずに許容できる靭性（並びに引張延性およ
び絞り）によつて特徴づけられる高強度のマルエ
ージング鋼を開発することである。ニツケル、モリブデン、チタン、アルミニウ
ム、炭素および他の成分を注意深く釣り合わせる
と、以下の組み合わせの性質を有するマルエージ
ング鋼が通常の処理法を使用して容易に製鋼され
ることが今や発見されている。 (i) 降伏強さ240000〜250000psi（169〜176Kg／
mm²） (ii) 最大引張強さ260000psi（183Kg／mm²） (iii) 250000psi（176Kg／mm²）程度の降伏強さにお
けるシヤルピー−Ｖ−ノツチ靭性10〜15フイー
ト・ポンド（1.4〜2.1ｍKg） (iv) 引張靭性約８〜10％またはそれよりも高い
％ (v) 絞り約35〜45％〔注〕直径１インチ（約2.54cm）の棒鋼に基づ
く性質。多数の組成物は前記組み合わせの性質
を顕著に超える。一般に、本発明はニツケル約17％〜19％、モリ
ブデン約１％〜４％、チタン約1.25％〜2.5％、
少量であるが有効量のアルミニウム（約0.25％ま
で、または0.3％まで）、炭素0.03％まで、残部本
質上鉄を含有するマルエージング鋼からなる。当
業者によつて理解されるように、鉄成分に関して
使用される「残部」または「残部本質上」なる用
語は、混入物として通常存在する他の元素、例え
ば脱酸元素および清浄化元素、および合金の基本
的特性に実質上悪影響を及ぼさない程度の少量で
鋼中に通常存在する不純物の存在を排除しない。
酸素、水素、硫黄、窒素等のような元素は、良好
に製鋼できる程度の少量に維持されるべきであ
る。補助元素、例えばタンタル、タングステン、
バナジウムおよびニオブは存在できる。存在する
場合には、これらの成分は各々２％以上の量で存
在する必要はない。これに関連して、ニオブは靭
性を低下させることがあり、そしてバナジウムを
加えても追加コストをかけるほどの価値がほとん
どないことが見い出されている。硼素、マグネシ
ウムジルコニウムおよびカルシウムも利用でき
る。これらの元素は各々約0.25％を超える必要は
ない。マンガンおよびケイ素はそれぞれ１％を超
えるべきではない。本発明を実施する際に、ニツケル含量は17％以
下であるべきではない。従来は少量のニツケルを
使用していたが、特に靭性の点において以下に示
されるように15％の量でさえ有害であることが見
い出されている（このことは、多くの他のマルエ
ージング鋼の挙動に基づいてむしろ普通ではな
い）。16.5％程度のニツケル含量を或る種の用途
において使用できるが、性質の点では何も得られ
ない。ニツケルの上限は21％を超えることができ
るが、強度の低下が予想される。大体23〜24％に
おいて強度が最も実質的に低下することが見い出
されている。このことは多分非変態オーステナイ
トに帰因する。確実に最良の結果を達成するため
には、ニツケル含量は19％を超えるべきではな
い。モリブデンは靭性を付与し、そして時効時に若
干強度を付与する。文献の指摘によれば、コバル
ト含有マルエージング鋼においてはコバルトとモ
リブデンの間に相互作用があり、この相互作用が
上記の鋼の特性に寄与するか又は大いにその特性
の原因となることが明らかである。本発明の鋼に
関しては、前記のように依然として高水準の靭性
および強度がコバルトの効果のない条件下で得ら
れる。如何なる場合にも、不十分量のモリブデン
は靭性を著しく低下させることが見い出されてい
る。この成分の量は限界的場合には0.5％以下で
あることもできるが、少なくとも１％を使用する
のが好ましい。４％以上の量は追加コストに相応
する追加の利益を付与しない。２％〜3.5％の範
囲が最も実用的用途の場合に特に満足である。所定量のチタンは時効時に潜在的な硬化剤であ
る。この成分の量は1.25％以下であるべきではな
い。1.25％以下であると、強度に悪影響を及ぼ
す。2.5％以上の量は偏析という問題を生ずる傾
向がある。1.4〜1.7％の範囲が非常に満足であ
る。他の好適な範囲は1.8〜2.1％である。前記のこと以外に、モリブデンおよびチタンの
それぞれの量は相互依存しているらしく、モリブ
デン含量が約1.5％よりも少ない場合にはチタン
含量が約1.8％以上であるように相関されるべき
である。そして、チタンが約1.5％よりも少ない
場合にはモリブデンの量は少なくとも約2.25％で
あるべきであり、好ましくは2.5％以上である。
この相関は、強度および靭性の優秀な組み合わせ
を確実に与えるのに特に有利である。炭素は0.05％を超えるべきではない。0.05％を
超えると、靭性は不必要な程低下してしまう。最
適の結果のためには、炭素含量は0.03％を超える
べきではない。アルミニウムは主として脱酸のた
めに使用される。１％までの量を使用できるが、
約0.3％を超えないことが有利である。0.05〜0.15
％が大抵の場合に十分であると考えられる。処理法に関しては、空気融解法を使用できる
が、真空融解法、例えば真空誘導融解法を使用す
ることが好ましい。その後、真空アーク再融解を
行う。ジルコニム、硼素、カルシウムおよびマグ
ネシウムを脱酸および（または）可鍛化の目的で
使用できる。時効前に、本発明の鋼は約1400〓〜1600〓（約
760℃〜約871℃）の温度で焼鈍された溶液である
べきである。この範囲は冷却時に満足なマルテン
サイト構造とするのに寄与する。優秀な結果は
850〓〜950〓（約454℃〜約510℃）の温度におい
て５時間まで時効させることによつて得られる。
900〓（約482℃）における３時間の時効が全く許
容できることが見い出されている。以下のデータを示して、当業者に組成の修正か
ら生ずると思われる結果の一般的傾向を与える。真空誘導融成物30ポンド（約13.6Kg）を作り、
その組成を表に示す。鍛造インゴツトを2300〓
（約1260℃）において３時間浸漬し、次いで熱間
圧延して２インチ×２インチ（約5.1cm×約5.1
cm）の棒鋼とし、そして室温に冷却した。試験片
を2000〓（約1093℃）に再加熱し、前記温度にお
いて２時間保持し、次いで熱間圧延して直径１イ
ンチ（約2.54cm）の棒鋼とした。その後、1500〓
（約816℃）において１時間溶液焼鈍し、常温に空
冷し、次いで900〓（約482℃）において３時間時
効し、その後空冷した。次いで、棒鋼を試験し、
その結果を表に示す。合金Ａ〜Ｅは本発明の範
囲外のものである。

【表】

【表】前記データからわかるように、本発明の範囲内
の合金組成物はコバルトが含まれないにも拘らず
非常に魅力的な性質の組み合わせを与える。合金
３は、300000psiの引張強さにおいてさえ、10フ
イート−ポンド以上のシヤルピ−Ｖ−ノツチ衝撃
エネルギーが釣り合つた化学的性質において可能
であることを示す。著しく対照的に、モリブデン
を含まない鋼ＡおよびＢは劣悪な靭性を示した。
ニオブ含有の合金Ｂはこの不利益をそれ程相殺せ
ず、降伏強さは同一であつた（一般に、ニオブ、
バナジウムおよびタングステンはほとんど利益を
与えない）。合金Ｄ（23.7％Ni）は非常に劣悪な強
度を示す。これは時効温度から冷却する際に多量
のオーステナイトが保持されるからである。一
方、不十分量のニツケル（合金Ｃ、15.3％Ni）は
靭性を低下させる。合金７は現時点では理解され
ない変則的な結果である。本発明の合金は、工具およびダイの用途、例え
ばピニオン軸、ビツト鍛造用ダイ、冷間頭付け用
ダイ、およびケース、ギヤー、カム、クラツチ円
板、駆動軸等に有用である。また、合金はミサイ
ルケース用に有用であると考えられる。本発明を好ましい具体例と関連させて説明した
が、当業者が容易に理解できるように、本発明の
精神および範囲から逸脱しない限り修正および変
形を施すことができることを理解すべきである。
この種の修正および変形は本発明の範囲内である
と考えられる。

Claims

【特許請求の範囲】１ニツケル16.5％から21％未満、モリブデン
0.5％以上４％まで、チタン1.25〜2.5％、アルミ
ニウム１％まで、炭素0.05％まで、マンガン最大
１％、および残部本質上鉄からなることを特徴と
するすぐれた強度、延性および靭性を組合わせ有
するマルエージング鋼。２ニツケル16.5％から21％未満、モリブデン
0.5％以上４％まで、チタン1.25〜2.5％、アルミ
ニウム１％まで、炭素0.05％まで、マンガン最大
１％、および残部本質上鉄からなり、モリブデン
成分およびチタン成分はモリブデン含量が1.5％
以下の場合にはチタン含量が少なくとも1.8％で
あり、そしてチタン含量が1.4％以下の場合には
モリブデン含量が少なくとも2.25％であるように
関連していることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のマルエージング鋼。３ニツケル17〜19％、モリブデン１〜４％、チ
タン1.25〜2.5％、アルミニウム0.3％まで、炭素
0.03％まで、および残部本質上鉄からなり、モリ
ブデン成分およびチタン成分はモリブデン含量が
1.5％以下の場合にはチタン含量が少なくとも1.8
％であり、そしてチタン含量が1.4％以下の場合
にはモリブデン含量が少なくとも2.25％であるよ
うに関連していることを特徴とする特許請求の範
囲第１、２項いずれか記載のマルエージング鋼。