JPH0534418B2 - - Google Patents

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JPH0534418B2
JPH0534418B2 JP63171178A JP17117888A JPH0534418B2 JP H0534418 B2 JPH0534418 B2 JP H0534418B2 JP 63171178 A JP63171178 A JP 63171178A JP 17117888 A JP17117888 A JP 17117888A JP H0534418 B2 JPH0534418 B2 JP H0534418B2
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JP
Japan
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hardness
carbides
steel
resistance
rust resistance
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JP63171178A
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JPH0222444A (ja
Inventor
Nobuhiro Tsujii
Yasushi Haruna
Genryu Abe
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Sanyo Special Steel Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Special Steel Co Ltd
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、優れた耐銹性と高い焼入焼もどし硬
さに加え、良好な加工性を兼ね備えた、特に直線
運動軸受用およびミニチユアベアリング用途や、
プラスチツク射出成形機のスクリユー、シリンダ
ー、金型、エジエクターピン、また耐食性を要す
るプランジヤーポンプのシリンダーなど、さら
に、耐食性を要する刃物類等用途に適する新規な
鋼に関するものである。 [従来の技術] 直線運動軸は、レールとベアリングで構成され
ており、従来の滑りによる直線案内に対しベアリ
ング内に組み込まれたボールによる転がり案内で
あり、摩耗ロスが少なく高精度の直進性と位置決
めが得られる直線案内部品である。 その用途は、NC旋盤、マシーニングセンター
を始めとする工作機械さらにロボツト、OA機
器、コンピユーターなどの幅広い分野にわたつて
いる。 材料鋼種としてS55C、AISI4150、SCM415、
SCM420、SUJ2、SUS420J2等が使用されてい
る。 最近では、無潤滑でメンテナンスフリーな用途
が多くなり、高精度で且つ、耐銹性に優れた材料
が要求され、このような用途に対したとえば
S55CにCrメツキしたものやマルテンサイト系ス
テンレス鋼であるSUS440C等が使用される。 一方、ミニチユアベアリングのなかで耐銹性や
高い硬さが要求される医療機器、精密計器等の用
途には従来からSUS440Cまたはこれに近い特性
のマルテンサイト系スレンレス鋼が使用されてい
る。 同様に、SUS420J2やSUS440C等が使われてい
る用途としては、プラスチツク射出成形機のスク
リユー、シリンダー、金型、エジエクターピン、
また耐食性を要するプランジヤーポンプのシリン
ダーなど、さらに、耐食性を要する刃物類等があ
げられる。 [発明が解決しようとする課題] しかしながら、近年の製品の高品質化に伴い、
上記のような各種機械部品や工具類は、一段と厳
しい使用環境に曝されるようになつてきた。 例えば、メンテナンスフリー化により直線運動
軸あるいはミニチユアベアリング用鋼に必要な特
性として、より高硬度で耐銹性良好であり、且つ
加工性を阻害する巨大一次炭化物が極めて少ない
ことなどが要求されるようになつた。 その目安としては、硬さHRC約57以上、耐銹
性はSUS440C並で5μm以上の巨大炭化物が極め
て少ないことがあげられる。即ち、SUS420J2ク
ラスでは、硬さ不足(約HRC55程度)であり、
一方、SUS440Cは硬さ(約HRC60程度)、耐銹
性の点で要求を十分満足するものの、10数μmの
巨大炭化物が多数存在しており引き抜き、切削、
研削等の加工性の点で問題である。 特に精密機器等のミニチユアベアリングにおい
て往々にして高速回転時の振動やノイズが大きい
のは、これは巨大炭化物の存在により研削時の表
面粗度に限界があることに起因している。 このような要求特性は、プラスチツク射出成形
機のスクリユー、シリンダー、金型、エジエクタ
ーピン、また耐食性を要するプランジヤーポンプ
のシリンダーなど、さらに、耐食性を要する刃物
類等にもあてはまる。例えば、プラスチツク樹脂
の高性能化により、射出成形機のスクリユーは
SUS420J2を用いた場合、硬さが低いため使用中
の摩耗が著しく寿命が短い。そこで、耐摩耗性を
向上させるために焼入れ硬さが高くかつ、多数の
硬質炭化物を有したSUS440Cを用いることが考
えられるが、この鋼種は加工性が悪くコスト高に
なるとともに、巨大炭化物による靭性の低下のた
め使用中に割れかけ等が発生しやすくなる。 以上述べたような各種用途に対し、0.7%C−
13%Cr系のマルテンサイト系ステンレス鋼がす
でに開発されているが、この鋼でも耐銹性に若干
の問題があり十分要求を満たしているとはいえな
いのが現状である。 [課題を解決するための手段] 本発明者は、これらの問題点を解決するために
従来の高マルテンサイト系ステンレス鋼の主要元
素であるC、Crの成分バランスを検討する中で
耐銹性や炭化物の粗大化に対し特にMoの影響が
大きいことを見いだした。この際、Cは炭化物の
粗大化、耐銹性を考慮して焼入れ硬さが確保可能
な範囲でできるだけ低めに抑えて0.4〜0.6%とし
Crは耐銹性を向上するが炭化物を粗大化して加
工性を悪くしまたマトリツクスの硬さを下げるの
で、Moの添加による耐銹性向上効果も併せ考
え、従来のステンレス鋼レベル(12〜14%)より
低い11%以下とした。 そして、これらC−Crの成分の範囲において
目的とする硬さ、耐銹性、炭化物粒径などを得る
ためには、Moを下記(1)〜(3)式の範囲で添加する
と良いことを見いだした。即ち、 (a) 硬さ約HRC57以上を得るための成分条件は Cr%+0.3Mo%−16.3C%≦5.0 ……(1) (b) 耐銹性を得るための成分条件は Cr%+1.2Mo%−11.5C%≧4.5 ……(2) (c) 研削性、加工性および靭性の改善を目的とし
て含有する長径5μm以上の巨大炭化物をでき
るだけ抑えるための成分条件は Cr%+2.7Mo%+21.5C%≦26.0 ……(3) である。尚、これらの式は、実験データーを回帰
分析して導出したものである。 すなわち、本願発明は、 重量パーセントで C:0.4%以上0.6%未満 Si:1.0%未満 Mn:1.0%以下 Cr:6.0%以上11.0%未満 Mo:0.5%以上4.0%以下 を含有し、かつ主要成分のCとCrおよびMoが上
記(1)〜(3)式を満足し、残部Feおよび不可避の不
純物からなる耐銹耐摩耗用鋼である。 [作用] まず(1)〜(3)式を見出だすに至つた実験過程につ
いて述べる。 C:0.35〜1.0%、Cr:10〜16%Mo:0.05〜2.0
%を主成分とし各成分をこの範囲で種々変動させ
た多数の供試鋼を100Kg真空誘導溶解炉にて出鋼
し、平均径190mmの鋳塊に鋳込み、これを径25mm
に鍛伸して供試材とした。各試験片は1050℃に15
分間保持後油焼き入れし、焼もどしは180℃に1
時間保持後空冷により実施し各試験に用いた。 耐銹性は、温度70℃、相対湿度95%の環境下に
96時間暴露したのち、10倍の拡大鏡で発銹の有無
を調べ評価した。一方、耐銹性を定量化する方法
として0.5%NaCl中での孔食電位を採用したが、
あとで述べるように本暴露試験とはかなりの相関
性が見られた。 長径が5μm以上の炭化物の個数は画像解析装
置を用いて測定した。尚、測定面積は1.125×
106μm2(50視野)とした。 以上の実験を全供試材について行ない、熱処理
硬さ、孔食電位および暴露試験成績さらに長径
5μm以上の炭化物量についてC、Cr、Moで整理
した結果、次のような知見を得た。 第1図に示すとおり熱処理硬さは式(Cr%+
0.3Mo%−16.3C%)にて整理でき、硬さHRC57
程度を得るためにはバラツキを考慮して、この式
の値が少なくとも5.0以下である必要がある。 第2図に示す通り孔食電位Vcは式(Cr%+
1.2Mo%−11.5C%)にて整理でき、この値が4.5
以上の場合、暴露試験での発耐は認められなかつ
た。 第3図に示すとおり、長径5μm以上の炭化物
量は、式(Cr+2.7Mo%+21.5C%)にて整理で
きこの値が26〜27を超えると急激に増大する。バ
ラツキも考慮して本発明用途を満足するための目
安を26.0以下とした。 次に本発明の化学成分の限定理由について述べ
る。 Cは、焼入れ焼戻しにより十分なマトリツクス
硬さを得るために不可欠な元素であり、HRC56
〜57程度以上の硬さを得るためには、少なくとも
0.4%必要である。一方、0.6%以上添加すると巨
大な炭化物が発生して研削性や靭性を損なうと共
にマトリツクスの有効Cr量が減少して耐銹性が
低下するので、上限を0.6%未満とした。 Siは、主に脱酸材として添加し焼入性を向上さ
せるが、1.0%以上添加すると靭性の劣化が生ず
るので上限を1.0%未満とした。 Mnは、Siと同様に、脱酸材として添加し焼入
性を向上させるが、1.0%を超えて添加すると靭
性や焼き戻し軟化抵抗を低下させるので上限を
1.0%とした。 Crは、Cと結合して硬質炭化物を形成し耐摩
耗性を向上させるとともに、マトリツクス中に固
溶し耐銹性を向上させる元素である。このために
は6.0%以上必要である。しかし、11.0%以上に
なると巨大炭化物が生じ易くなると共に硬さが低
下してHRC56〜57程度の硬さが得れなくなるの
で上限を11.0%未満とした。 Moは、Crと同様に耐摩耗性や耐銹性性を向上
させるのに有効な元素でありその効果を得るため
には0.5%以上必要である。しかしながら4.0%を
超えて添加すると炭化物の粗大化を助長するので
上限を4.0%とした。 [実施例] 次に本発明の実施例について述べる。 先に得られた知見をもとに、新たに第1表に示
す成分のA〜Jの10鋼種を上述の実験過程と同じ
工程で作製した。 第1表に本発明鋼と比較鋼および従来鋼の成分
と(1)〜(3)式の値を示した。 また第2表に各供試材の1050℃焼入れ、180℃
焼戻し後の硬さ、長径5μm以上の巨大炭化物量、
さらに温度70℃、相対湿度95%、保持時間96時間
の暴露試験での、発銹の有無を示す。 これから明らかなように、本発明鋼は、従来鋼
に比べ硬さ、耐銹性および巨大炭化物量の全てに
おいて優れていることがわかる。 [効果] 従来SUS440Cクラスを使用していた直線運動
軸やミニチユアベアリングなどの部品に対し本発
明鋼を採用することにより、特に研削性の向
【表】
【表】 もの。
上による部品加工コストの削減と、表面粗度が向
上したことによる製品の精密さや振動音響特性の
向上などを、他の機能特性を同等以上に維持しつ
つ得ることができた。同様に、SUS420J2や
SUS440C等が使われていたプラスチツク射出成
形機のスクリユー、シリンダー、金型、エジエク
ターピン、また耐食性を要するプランジヤーポン
プのシリンダーなど、さらに、耐食性を要する刃
物類等に対し本発明鋼を採用することにより、加
工コストの削減と共に寿命の向上が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は硬さとC、Cr、Moの量の関係を示す
図、第2図は孔食電位および暴露試験結果とC、
Cr、Moの関係を示す図、さらに第3図は、長径
5μm以上の炭化物量とC、Cr、Moの量の関係を
示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で C:0.4%以上0.6%未満 Si:1.0%未満 Mn:1.0%以下 Cr:6.0%以上11.0%未満 Mo:0.5%以上4.0%未満 を含有し、かつCとCrおよびMoの関係が Cr%+0.3Mo%−16.3C%≦5.0 ……(1) Cr%+1.2Mo%−11.5C%≧4.5 ……(2) Cr%+2.7Mo%−21.5C%≦26.0 ……(3) を満たし残部Feおよび不可避の不純物からなる
    耐銹耐摩耗用鋼。
JP17117888A 1988-07-08 1988-07-08 耐銹耐摩耗用鋼 Granted JPH0222444A (ja)

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JPH0222444A JPH0222444A (ja) 1990-01-25
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