JPH10195502A - ステンレス鋼粉末、ステンレス鋼部材及び該ステンレス鋼部材の製造方法 - Google Patents
ステンレス鋼粉末、ステンレス鋼部材及び該ステンレス鋼部材の製造方法Info
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- JPH10195502A JPH10195502A JP9002357A JP235797A JPH10195502A JP H10195502 A JPH10195502 A JP H10195502A JP 9002357 A JP9002357 A JP 9002357A JP 235797 A JP235797 A JP 235797A JP H10195502 A JPH10195502 A JP H10195502A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 粉末加工法により高強度、高靱性のステンレ
ス鋼部材を製造するための原料となる冷間加工済ステン
レス鋼粉末、係る粉末を用いて製造したステンレス鋼部
材並びに、該ステンレス鋼部材の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数
１００時間、常温でメカニカルミリングを施してなる冷
間加工済ステンレス鋼粉末及び係る粉末を焼結して製造
され、オーステナイト相とシグマ相とが均一に混合した
微細組織を有し、平均結晶粒径が１μｍ以下のステンレ
ス鋼からなるステンレス鋼部材。
ス鋼部材を製造するための原料となる冷間加工済ステン
レス鋼粉末、係る粉末を用いて製造したステンレス鋼部
材並びに、該ステンレス鋼部材の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数
１００時間、常温でメカニカルミリングを施してなる冷
間加工済ステンレス鋼粉末及び係る粉末を焼結して製造
され、オーステナイト相とシグマ相とが均一に混合した
微細組織を有し、平均結晶粒径が１μｍ以下のステンレ
ス鋼からなるステンレス鋼部材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メカニカルミリングに
よる冷間加工済のステンレス鋼粉末、この冷間加工済ス
テンレス鋼粉末を用いて製造したステンレス鋼部材及
び、該ステンレス鋼部材の製造方法に関するものであ
る。
よる冷間加工済のステンレス鋼粉末、この冷間加工済ス
テンレス鋼粉末を用いて製造したステンレス鋼部材及
び、該ステンレス鋼部材の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】金属材料、例えば、ステンレス鋼の高強
度化、高靱性化には、材料自体の結晶粒の大きさを微細
にすることが効果的であることが知られている。そのよ
うな結晶粒の微細化を図るための加工方法として、従
来、オーステナイト系のステンレス鋼に対して、冷間圧
延を施した後、適当な熱処理を加えたり、または、上記
ステンレス鋼に線引き加工を施すことが行われている。
度化、高靱性化には、材料自体の結晶粒の大きさを微細
にすることが効果的であることが知られている。そのよ
うな結晶粒の微細化を図るための加工方法として、従
来、オーステナイト系のステンレス鋼に対して、冷間圧
延を施した後、適当な熱処理を加えたり、または、上記
ステンレス鋼に線引き加工を施すことが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
ように、上記方法で加工した従来のオーステナイト系の
ステンレス鋼は、結晶の平均粒径が数μｍ乃至数１０μ
ｍと、未だ結晶粒が充分に微細化されておらず、且つオ
ーステナイト相Ａの間に、主としてＦｅ及びＣｒからな
るシグマ相Ｂが不均一に分散されているが、このシグマ
相Ｂは固くて脆いため、目的とする高強度化、高靱性化
が充分に実現されない問題があった。しかも、加工法が
冷間圧延や線引きに限られるため、製品の形状が薄板や
細線等に限定される不具合があった。
ように、上記方法で加工した従来のオーステナイト系の
ステンレス鋼は、結晶の平均粒径が数μｍ乃至数１０μ
ｍと、未だ結晶粒が充分に微細化されておらず、且つオ
ーステナイト相Ａの間に、主としてＦｅ及びＣｒからな
るシグマ相Ｂが不均一に分散されているが、このシグマ
相Ｂは固くて脆いため、目的とする高強度化、高靱性化
が充分に実現されない問題があった。しかも、加工法が
冷間圧延や線引きに限られるため、製品の形状が薄板や
細線等に限定される不具合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を解
決して、粉末加工法により高強度、高靱性のステンレス
鋼部材を製造するための原料となる冷間加工済ステンレ
ス鋼粉末、係る粉末を用いて製造したステンレス鋼部材
並びに、該ステンレス鋼部材の製造方法を提供すること
を目的としている。そのため、請求項１の冷間加工済ス
テンレス鋼粉末は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃
至数１００時間、常温でメカニカルミリングを施してな
るものである。
決して、粉末加工法により高強度、高靱性のステンレス
鋼部材を製造するための原料となる冷間加工済ステンレ
ス鋼粉末、係る粉末を用いて製造したステンレス鋼部材
並びに、該ステンレス鋼部材の製造方法を提供すること
を目的としている。そのため、請求項１の冷間加工済ス
テンレス鋼粉末は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃
至数１００時間、常温でメカニカルミリングを施してな
るものである。
【０００５】上記原料粉末内の結晶の平均粒径は、例え
ば、数μｍ乃至数１０μｍと、かなり大きいが、上記メ
カニカルミリングによる冷間加工により原料粉末に次第
にひずみが与えられ、元の結晶が破壊されてゆく。その
後、時間の経過とともに、粉末内部で再結晶が始まる
が、再結晶後の結晶の平均粒径は数１０ｎｍ乃至数１０
０ｎｍと、極めて微細なものとなる。係る冷間加工済ス
テンレス鋼粉末は、射出成形や押出成形等の原料とする
ことができる。
ば、数μｍ乃至数１０μｍと、かなり大きいが、上記メ
カニカルミリングによる冷間加工により原料粉末に次第
にひずみが与えられ、元の結晶が破壊されてゆく。その
後、時間の経過とともに、粉末内部で再結晶が始まる
が、再結晶後の結晶の平均粒径は数１０ｎｍ乃至数１０
０ｎｍと、極めて微細なものとなる。係る冷間加工済ス
テンレス鋼粉末は、射出成形や押出成形等の原料とする
ことができる。
【０００６】請求項２の冷間加工済ステンレス鋼粉末
は、請求項１の構成において、上記ステンレス鋼の原料
粉末は、Ｃｒ１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍ
ｏ２乃至３％を含むことを特徴とするものである。上記
の成分構成は、ＪＩＳ（日本工業規格）のＳＵＳ３１６
またはＳＵＳ３１６Ｌの規格に対応するものである。
は、請求項１の構成において、上記ステンレス鋼の原料
粉末は、Ｃｒ１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍ
ｏ２乃至３％を含むことを特徴とするものである。上記
の成分構成は、ＪＩＳ（日本工業規格）のＳＵＳ３１６
またはＳＵＳ３１６Ｌの規格に対応するものである。
【０００７】請求項３のステンレス鋼部材は、オーステ
ナイト相とシグマ相とが均一に混合した微細組織を有
し、平均結晶粒径が１μｍ以下のステンレス鋼からなる
ものである。
ナイト相とシグマ相とが均一に混合した微細組織を有
し、平均結晶粒径が１μｍ以下のステンレス鋼からなる
ものである。
【０００８】請求項４のステンレス鋼部材は、請求項３
の構成において、上記ステンレス鋼部材は、ステンレス
鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時間、常温でメカニ
カルミリングを施した後、６００乃至８００℃で熱処理
を施し、更にこの熱処理温度以上且つ１４００℃以下の
温度で焼結してなることを特徴とするものである。
の構成において、上記ステンレス鋼部材は、ステンレス
鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時間、常温でメカニ
カルミリングを施した後、６００乃至８００℃で熱処理
を施し、更にこの熱処理温度以上且つ１４００℃以下の
温度で焼結してなることを特徴とするものである。
【０００９】上記のように、原料粉末にメカニカルミリ
ングによる冷間加工を施すことにより、粉末内部の結晶
の平均粒径を数１０乃至数１００ｎｍ程度の極めて微細
なものとし、その後、シグマ相生成温度域である６００
乃至８００℃で熱処理を行った後、焼結することによ
り、請求項３のような、オーステナイト相にシグマ相が
混合した微細組織とすることができる。ここでは、粉末
加工法でステンレス鋼部材を製造するので、該ステンレ
ス鋼部材は、板材又は細線の他にバルク形状のものも任
意に作成できる。
ングによる冷間加工を施すことにより、粉末内部の結晶
の平均粒径を数１０乃至数１００ｎｍ程度の極めて微細
なものとし、その後、シグマ相生成温度域である６００
乃至８００℃で熱処理を行った後、焼結することによ
り、請求項３のような、オーステナイト相にシグマ相が
混合した微細組織とすることができる。ここでは、粉末
加工法でステンレス鋼部材を製造するので、該ステンレ
ス鋼部材は、板材又は細線の他にバルク形状のものも任
意に作成できる。
【００１０】請求項５のステンレス鋼部材は、請求項４
の構成において、上記ステンレス鋼の原料粉末は、Ｃｒ
１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３％
を含むことを特徴とするものである。
の構成において、上記ステンレス鋼の原料粉末は、Ｃｒ
１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３％
を含むことを特徴とするものである。
【００１１】請求項６のステンレス鋼部材の製造方法
は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時
間、常温でメカニカルミリングを施した後、６００乃至
８００℃（シグマ相生成温度域）で熱処理を施し、更に
この熱処理温度以上且つ１４００℃以下の温度で焼結す
ることを特徴とするものである。
は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時
間、常温でメカニカルミリングを施した後、６００乃至
８００℃（シグマ相生成温度域）で熱処理を施し、更に
この熱処理温度以上且つ１４００℃以下の温度で焼結す
ることを特徴とするものである。
【００１２】請求項７のステンレス鋼部材の製造方法
は、請求項６の方法において、上記メカニカルミリング
の封入ガスとして、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスを使用した
ことを特徴とするものである。封入されたＮ2 ガスまた
はＨ2 ガスは、粉末を固く、脆くして、微粉化を促進す
る役割を果たす。なお、冷間加工後の熱処理時に、通
常、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスは、ステンレス鋼から分離
される。
は、請求項６の方法において、上記メカニカルミリング
の封入ガスとして、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスを使用した
ことを特徴とするものである。封入されたＮ2 ガスまた
はＨ2 ガスは、粉末を固く、脆くして、微粉化を促進す
る役割を果たす。なお、冷間加工後の熱処理時に、通
常、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスは、ステンレス鋼から分離
される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基いて説明する。本発明法の粉末加工法により、ステ
ンレス鋼部材を製造する場合、原料粉末としては、各種
の成分組成を有するステンレス鋼粉末を用いることが可
能であるが、好適には、ＪＩＳのＳＵＳ３１６Ｌ（Ｃｒ
１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３
％）に規定されたオーステナイト系のステンレス鋼粉末
を用いる。
に基いて説明する。本発明法の粉末加工法により、ステ
ンレス鋼部材を製造する場合、原料粉末としては、各種
の成分組成を有するステンレス鋼粉末を用いることが可
能であるが、好適には、ＪＩＳのＳＵＳ３１６Ｌ（Ｃｒ
１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３
％）に規定されたオーステナイト系のステンレス鋼粉末
を用いる。
【００１４】そして、上記ステンレス鋼粉末を、例え
ば、図１に示すようなアトライタ１やボールミル等のミ
リング用装置に挿入し、常温で数分間乃至数１００時間
程度、冷間加工を施す。上記アトライタ１は、例えば、
外周部に冷却水の循環通路２が形成された水冷容器３内
に、多数の鋼球４を収容し、水平方向に延びる攪拌棒５
が交差状に取り付けられた垂直方向の軸６を上記水冷容
器３の中央に回転自在に配置してなる装置である。上記
水冷容器３内に、ステンレス鋼粉末と、Ａｒガス、Ｎ2
ガスまたはＨ2 ガスを封入して、軸６を回転させること
により、上記ステンレス鋼粉末に、メカニカルミリング
を施すようになっている。
ば、図１に示すようなアトライタ１やボールミル等のミ
リング用装置に挿入し、常温で数分間乃至数１００時間
程度、冷間加工を施す。上記アトライタ１は、例えば、
外周部に冷却水の循環通路２が形成された水冷容器３内
に、多数の鋼球４を収容し、水平方向に延びる攪拌棒５
が交差状に取り付けられた垂直方向の軸６を上記水冷容
器３の中央に回転自在に配置してなる装置である。上記
水冷容器３内に、ステンレス鋼粉末と、Ａｒガス、Ｎ2
ガスまたはＨ2 ガスを封入して、軸６を回転させること
により、上記ステンレス鋼粉末に、メカニカルミリング
を施すようになっている。
【００１５】上記ステンレス鋼粉末は、原料粉末の段階
では、平均粒子径が数１０μｍ乃至数１００μｍ程度の
大きさであり、また、粉末内の結晶の平均粒径は数１０
μｍ程度であるが、アトライタ１で冷間加工を施される
ことにより、原料粉末の結晶に強加工によってひずみが
与えられた後、再結晶する。所定時間冷間加工が施され
て、再結晶したステンレス鋼粉末内の結晶の平均粒径
は、数１０乃至数１００ｎｍと極めて小さなものとな
る。
では、平均粒子径が数１０μｍ乃至数１００μｍ程度の
大きさであり、また、粉末内の結晶の平均粒径は数１０
μｍ程度であるが、アトライタ１で冷間加工を施される
ことにより、原料粉末の結晶に強加工によってひずみが
与えられた後、再結晶する。所定時間冷間加工が施され
て、再結晶したステンレス鋼粉末内の結晶の平均粒径
は、数１０乃至数１００ｎｍと極めて小さなものとな
る。
【００１６】係る冷間加工済のステンレス鋼粉末は、そ
のまま、射出成形や押出成形の原料粉末として、販売す
ることが可能である。また、上記冷間加工済のステンレ
ス鋼粉末を焼結して、所望のステンレス鋼部材を作成す
る場合、上記粉末を金型等の所定の容器に収容し、シグ
マ相生成温度域である６００乃至８００℃程度の範囲、
好適には７００℃程度で所定時間（例えば、２時間程
度）、所定の高圧（例えば、２０００気圧程度）の下で
熱処理を施し、引き続き、上記熱処理温度以上で且つ１
４００℃以下程度の温度、例えば、８００℃程度で所定
時間（例えば、１時間程度）、所定の高圧（例えば、２
０００気圧程度）の下で維持して焼結させる。
のまま、射出成形や押出成形の原料粉末として、販売す
ることが可能である。また、上記冷間加工済のステンレ
ス鋼粉末を焼結して、所望のステンレス鋼部材を作成す
る場合、上記粉末を金型等の所定の容器に収容し、シグ
マ相生成温度域である６００乃至８００℃程度の範囲、
好適には７００℃程度で所定時間（例えば、２時間程
度）、所定の高圧（例えば、２０００気圧程度）の下で
熱処理を施し、引き続き、上記熱処理温度以上で且つ１
４００℃以下程度の温度、例えば、８００℃程度で所定
時間（例えば、１時間程度）、所定の高圧（例えば、２
０００気圧程度）の下で維持して焼結させる。
【００１７】このようにして得られたステンレス鋼部材
は、オーステナイト相とシグマ相とが均一に混合した超
微細な組織を有し、平均結晶粒径は０．５μｍ以下とな
る。すなわち、ステンレス鋼粉末に予めメカニカルミリ
ングを施しているので、この冷間加工済ステンレス鋼粉
末の再結晶による軟化と、超微細結晶粒による超塑性流
動とにより、焼結が促進されるが、低温では、粒成長が
遅いため、超微細な結晶粒組織が得られる。
は、オーステナイト相とシグマ相とが均一に混合した超
微細な組織を有し、平均結晶粒径は０．５μｍ以下とな
る。すなわち、ステンレス鋼粉末に予めメカニカルミリ
ングを施しているので、この冷間加工済ステンレス鋼粉
末の再結晶による軟化と、超微細結晶粒による超塑性流
動とにより、焼結が促進されるが、低温では、粒成長が
遅いため、超微細な結晶粒組織が得られる。
【００１８】上記オーステナイト相は靱性に富み、一
方、シグマ相は、固くて脆いものの、高強度、高耐食性
を有するので、上記ステンレス鋼部材は、高靱性、高強
度、高耐食性が付与されたものとなる。上記シグマ相
は、超微細オーステナイト結晶粒界の、特に、三重点に
析出し、結晶粒の粗大化を抑制する。
方、シグマ相は、固くて脆いものの、高強度、高耐食性
を有するので、上記ステンレス鋼部材は、高靱性、高強
度、高耐食性が付与されたものとなる。上記シグマ相
は、超微細オーステナイト結晶粒界の、特に、三重点に
析出し、結晶粒の粗大化を抑制する。
【００１９】従来、シグマ相は固くて脆いため、ステン
レス鋼の組織内にシグマ相が含まれることは有害である
と考えられていたが、本発明では、結晶粒径を微細化
し、且つオーステナイト相とシグマ相とを均一に混合す
ることにより、シグマ相の持つ欠点よりも高強度、高耐
食性という、シグマ相の長所を生かすことに成功したも
のである。
レス鋼の組織内にシグマ相が含まれることは有害である
と考えられていたが、本発明では、結晶粒径を微細化
し、且つオーステナイト相とシグマ相とを均一に混合す
ることにより、シグマ相の持つ欠点よりも高強度、高耐
食性という、シグマ相の長所を生かすことに成功したも
のである。
【００２０】上記方法で製造されるステンレス鋼部材
は、例えば、時計等の計測器具の装飾材料、各種工具、
原子力材料等である。このように、本発明では、粉末加
工法を用いたため、従来の板材や細線ばかりでなく、種
々の形状のステンレス鋼製品を作成することが可能とな
る。また、上記ステンレス鋼部材は最終製品であっても
よいが、上記ステンレス鋼部材を、板材等の中間製品と
して、これに、更に曲げ等の加工を行い、例えば、缶等
の最終製品を得るようにしてもよい。その場合、本発明
法により作成したステンレス鋼の板材は、微細な組織を
有するので、超塑性加工により、容易に変形させること
ができる。
は、例えば、時計等の計測器具の装飾材料、各種工具、
原子力材料等である。このように、本発明では、粉末加
工法を用いたため、従来の板材や細線ばかりでなく、種
々の形状のステンレス鋼製品を作成することが可能とな
る。また、上記ステンレス鋼部材は最終製品であっても
よいが、上記ステンレス鋼部材を、板材等の中間製品と
して、これに、更に曲げ等の加工を行い、例えば、缶等
の最終製品を得るようにしてもよい。その場合、本発明
法により作成したステンレス鋼の板材は、微細な組織を
有するので、超塑性加工により、容易に変形させること
ができる。
【００２１】
【実施例】次に、具体的な実施例を説明する。原料粉末
として、ＪＩＳのＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼粉末
（Ｃｒ１７．６％、Ｎｉ１２．３％、Ｍｏ２．３％、Ｃ
０．０１％、Ｓｉ０．４９％、Ｍｎ０．８４％、Ｐ０．
０１％、残部Ｆｅ）を、ＰＲＥＰ（プラズマ回転電極
法）により作製した。粉末の平均粒子径は、約２００μ
ｍであった。この原料粉末に、ＳＵＳ３１６Ｌのステン
レス鋼製の空冷翼付きの容器と、ＳＵＳ３０４のステン
レス鋼製のボールとを有する遊星型ボールミルを用い
て、Ａｒ雰囲気中で、最長４００時間までメカニカルミ
リングを施した。なお、ミリング処理中の上記容器の外
壁温度は室温より約１０℃高い程度である。
として、ＪＩＳのＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼粉末
（Ｃｒ１７．６％、Ｎｉ１２．３％、Ｍｏ２．３％、Ｃ
０．０１％、Ｓｉ０．４９％、Ｍｎ０．８４％、Ｐ０．
０１％、残部Ｆｅ）を、ＰＲＥＰ（プラズマ回転電極
法）により作製した。粉末の平均粒子径は、約２００μ
ｍであった。この原料粉末に、ＳＵＳ３１６Ｌのステン
レス鋼製の空冷翼付きの容器と、ＳＵＳ３０４のステン
レス鋼製のボールとを有する遊星型ボールミルを用い
て、Ａｒ雰囲気中で、最長４００時間までメカニカルミ
リングを施した。なお、ミリング処理中の上記容器の外
壁温度は室温より約１０℃高い程度である。
【００２２】図２にミリング時間と粉末の硬さ（ヴィッ
カース硬さＨｖ）との関係を示す。また、同図に、焼鈍
材の加工前（Ｃ．Ｗ．０％）の硬さと、該焼鈍材を９８
％冷間圧延したもの（Ｃ．Ｗ．９８％）の硬さも示し
た。図２から明らかなように、粉末のミリング開始後、
約１０時間で９８％冷間圧延材とほぼ同等の硬さとな
り、その後、約２００時間まで、ミリングとともに硬さ
は増加するが、２００時間以降では、粉末は次第に軟化
した。
カース硬さＨｖ）との関係を示す。また、同図に、焼鈍
材の加工前（Ｃ．Ｗ．０％）の硬さと、該焼鈍材を９８
％冷間圧延したもの（Ｃ．Ｗ．９８％）の硬さも示し
た。図２から明らかなように、粉末のミリング開始後、
約１０時間で９８％冷間圧延材とほぼ同等の硬さとな
り、その後、約２００時間まで、ミリングとともに硬さ
は増加するが、２００時間以降では、粉末は次第に軟化
した。
【００２３】ミリング前期においては、強加工によりひ
ずみが増加するが、ミリング後期には、上記のひずみが
回復し、ミリング前よりも微細な結晶として再結晶が進
行するに伴って、軟化するものと思われる。なお、図３
は、４００時間メカニカルミリングを施した粉末の組織
を表すものであり、この図は、顕微鏡写真に基づいて作
成した。
ずみが増加するが、ミリング後期には、上記のひずみが
回復し、ミリング前よりも微細な結晶として再結晶が進
行するに伴って、軟化するものと思われる。なお、図３
は、４００時間メカニカルミリングを施した粉末の組織
を表すものであり、この図は、顕微鏡写真に基づいて作
成した。
【００２４】また、２００時間、メカニカルミリングを
施した粉末を８００℃で３時間、４９０ＭＰａでＨＩＰ
処理して焼結体とし、組織観察、引張試験を行った。図
４はＨＩＰ処理後の組織を示すものであり、同図も顕微
鏡写真に基づいて作成した。図４に示すように、オース
テナイト相中に、ハッチングで示すシグマ相が均一に分
散している。
施した粉末を８００℃で３時間、４９０ＭＰａでＨＩＰ
処理して焼結体とし、組織観察、引張試験を行った。図
４はＨＩＰ処理後の組織を示すものであり、同図も顕微
鏡写真に基づいて作成した。図４に示すように、オース
テナイト相中に、ハッチングで示すシグマ相が均一に分
散している。
【００２５】図４に示す本実施例の焼結体の降伏強度は
７８．７ｋｇ／ｍｍ2 、引張強度は１２３．３ｋｇ／ｍ
ｍ2 、のびは３７．４％であった。これに対し、上記実
施例と同一の成分組成を有するＳＵＳ３１６Ｌのステン
レス鋼の焼鈍材である比較材の降伏強度は２３．４ｋｇ
／ｍｍ2 、引張強度は９３．５ｋｇ／ｍｍ2 、のびは８
４．６％であった。
７８．７ｋｇ／ｍｍ2 、引張強度は１２３．３ｋｇ／ｍ
ｍ2 、のびは３７．４％であった。これに対し、上記実
施例と同一の成分組成を有するＳＵＳ３１６Ｌのステン
レス鋼の焼鈍材である比較材の降伏強度は２３．４ｋｇ
／ｍｍ2 、引張強度は９３．５ｋｇ／ｍｍ2 、のびは８
４．６％であった。
【００２６】上記の結果から明らかなように、本実施例
の焼結体は、比較材に比べて、降伏強度、引張強度とも
に大幅に向上している。一方、のびは比較材より劣って
いるが、通常、このようなステンレス鋼材において、の
びは２０％程度あれば充分であるから、本実施例の３
７．４％の値であれば、差し支えない。
の焼結体は、比較材に比べて、降伏強度、引張強度とも
に大幅に向上している。一方、のびは比較材より劣って
いるが、通常、このようなステンレス鋼材において、の
びは２０％程度あれば充分であるから、本実施例の３
７．４％の値であれば、差し支えない。
【００２７】図５に各種ステンレス鋼材の引張強度との
びとの関係を示す。曲線Ｃはフェライト系のＳＵＳ４３
０、曲線Ｄはオーステナイト系のＳＵＳ３０４、曲線Ｅ
はオーステナイト系のＳＵＳ３０１であり、点Ｆは本実
施例のＳＵＳ３１６Ｌである。また、仮想線で示す直線
Ｇは、引張強度とのびとの関係の理想曲線であり、本実
施例のものは、この理想曲線Ｇの近傍に位置している。
びとの関係を示す。曲線Ｃはフェライト系のＳＵＳ４３
０、曲線Ｄはオーステナイト系のＳＵＳ３０４、曲線Ｅ
はオーステナイト系のＳＵＳ３０１であり、点Ｆは本実
施例のＳＵＳ３１６Ｌである。また、仮想線で示す直線
Ｇは、引張強度とのびとの関係の理想曲線であり、本実
施例のものは、この理想曲線Ｇの近傍に位置している。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明の冷間加工済ステ
ンレス鋼粉末は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至
数１００時間、常温でメカニカルミリングを施すことに
より、上記粉末に高ひずみを付与して結晶粒を微細化し
たものであるから、係る冷間加工済ステンレス鋼粉末を
射出成形や押出成形等の原料として使用することによ
り、高強度、高靱性、高耐食性を有するステンレス鋼部
材を製造することが可能になる。
ンレス鋼粉末は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至
数１００時間、常温でメカニカルミリングを施すことに
より、上記粉末に高ひずみを付与して結晶粒を微細化し
たものであるから、係る冷間加工済ステンレス鋼粉末を
射出成形や押出成形等の原料として使用することによ
り、高強度、高靱性、高耐食性を有するステンレス鋼部
材を製造することが可能になる。
【００２９】請求項２の冷間加工済ステンレス鋼粉末
は、請求項１の構成において、上記ステンレス鋼の原料
粉末は、Ｃｒ１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍ
ｏ２乃至３％を含むものであり、このような成分構成の
ステンレス鋼は、上記した高強度、高靱性、高耐食性等
の良好な特性を得る上でとりわけ好ましい。
は、請求項１の構成において、上記ステンレス鋼の原料
粉末は、Ｃｒ１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍ
ｏ２乃至３％を含むものであり、このような成分構成の
ステンレス鋼は、上記した高強度、高靱性、高耐食性等
の良好な特性を得る上でとりわけ好ましい。
【００３０】請求項３のステンレス鋼部材は、オーステ
ナイト相とシグマ相とが均一に混合した微細組織を有
し、平均結晶粒径が１μｍ以下、好ましくは、０．５μ
ｍ以下の超微細な組織を有するステンレス鋼からなるも
のであるから、上記ステンレス鋼部材は高強度、高靱
性、高耐食性を有するものとなる。
ナイト相とシグマ相とが均一に混合した微細組織を有
し、平均結晶粒径が１μｍ以下、好ましくは、０．５μ
ｍ以下の超微細な組織を有するステンレス鋼からなるも
のであるから、上記ステンレス鋼部材は高強度、高靱
性、高耐食性を有するものとなる。
【００３１】請求項４のステンレス鋼部材は、請求項３
の構成において、上記ステンレス鋼部材は、ステンレス
鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時間、常温でメカニ
カルミリングを施した後、６００乃至８００℃（シグマ
相生成温度域）で熱処理を施し、更にこの熱処理温度以
上且つ１４００℃以下の温度で焼結するようにしたもの
であり、上記のように、予めメカニカルミリングにより
冷間加工を施した粉末をシグマ相生成温度域で熱処理す
ることにより、焼結後のステンレス鋼部材は、オーステ
ナイト相とシグマ相とが均一に混合された超微細な組織
を有し、高強度、高靱性、高耐食性が付与されたものと
なる。
の構成において、上記ステンレス鋼部材は、ステンレス
鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時間、常温でメカニ
カルミリングを施した後、６００乃至８００℃（シグマ
相生成温度域）で熱処理を施し、更にこの熱処理温度以
上且つ１４００℃以下の温度で焼結するようにしたもの
であり、上記のように、予めメカニカルミリングにより
冷間加工を施した粉末をシグマ相生成温度域で熱処理す
ることにより、焼結後のステンレス鋼部材は、オーステ
ナイト相とシグマ相とが均一に混合された超微細な組織
を有し、高強度、高靱性、高耐食性が付与されたものと
なる。
【００３２】係るステンレス鋼部材は、それ自体が最終
製品であってもよいが、例えば、上記ステンレス鋼部材
の板材を用いて、これに曲げ加工等を施すことにより、
最終製品を得るようにしてもよい。その場合も、上記ス
テンレス鋼部材からなる板材は、超塑性加工により、容
易に成形が可能である。
製品であってもよいが、例えば、上記ステンレス鋼部材
の板材を用いて、これに曲げ加工等を施すことにより、
最終製品を得るようにしてもよい。その場合も、上記ス
テンレス鋼部材からなる板材は、超塑性加工により、容
易に成形が可能である。
【００３３】請求項５のステンレス鋼部材は、請求項４
の構成において、上記ステンレス鋼の原料粉末は、Ｃｒ
１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３％
を含むものであり、係る成分構成は、上記ステンレス鋼
部材に高強度、高靱性、高耐食性を付与する上でとりわ
け好ましい。
の構成において、上記ステンレス鋼の原料粉末は、Ｃｒ
１６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３％
を含むものであり、係る成分構成は、上記ステンレス鋼
部材に高強度、高靱性、高耐食性を付与する上でとりわ
け好ましい。
【００３４】請求項６のステンレス鋼部材の製造方法
は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時
間、常温でメカニカルミリングを施した後、６００乃至
８００℃（シグマ相生成温度域）で熱処理を施し、更に
この熱処理温度以上且つ１４００℃以下の温度で焼結す
るようにしたので、焼結後のステンレス鋼部材は、オー
ステナイト相とシグマ相とが均一に混合した超微細な組
織を有し、係るステンレス鋼部材は、高強度、高靱性、
高耐食性等の良好な特性を呈するものとなる。
は、ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数１００時
間、常温でメカニカルミリングを施した後、６００乃至
８００℃（シグマ相生成温度域）で熱処理を施し、更に
この熱処理温度以上且つ１４００℃以下の温度で焼結す
るようにしたので、焼結後のステンレス鋼部材は、オー
ステナイト相とシグマ相とが均一に混合した超微細な組
織を有し、係るステンレス鋼部材は、高強度、高靱性、
高耐食性等の良好な特性を呈するものとなる。
【００３５】請求項７のステンレス鋼部材の製造方法
は、請求項６の方法において、上記メカニカルミリング
の封入ガスとして、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスを使用した
ので、これらのガスにより酸化防止を図りつつ、粉末の
微粉化を促進することができるとともに、Ｎ2 ガスやＨ
2 ガスは従来使用していたＡｒガス等よりも安価である
というコスト上の利点が有る。なお、メカニカルミリン
グ中にＮ2 やＨ2 がステンレス鋼の成分に固溶するが、
通常、その後の熱処理時にＮ2 やＨ2 がステンレス鋼か
ら分離する。
は、請求項６の方法において、上記メカニカルミリング
の封入ガスとして、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスを使用した
ので、これらのガスにより酸化防止を図りつつ、粉末の
微粉化を促進することができるとともに、Ｎ2 ガスやＨ
2 ガスは従来使用していたＡｒガス等よりも安価である
というコスト上の利点が有る。なお、メカニカルミリン
グ中にＮ2 やＨ2 がステンレス鋼の成分に固溶するが、
通常、その後の熱処理時にＮ2 やＨ2 がステンレス鋼か
ら分離する。
【図１】本発明方法で使用するアトライタを示す斜視
図。
図。
【図２】本発明の実施例におけるミリング時間と粉末の
硬さとの関係を示すグラフ。
硬さとの関係を示すグラフ。
【図３】上記実施例によりメカニカルミリングを施した
粉末の組織を表す説明図。
粉末の組織を表す説明図。
【図４】上記メカニカルミリングを施した粉末にＨＩＰ
処理して焼結体としたステンレス鋼の組織を示す説明
図。
処理して焼結体としたステンレス鋼の組織を示す説明
図。
【図５】各種ステンレス鋼材の引張強度とのびとの関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図６】従来のオーステナイト系のステンレス鋼の組織
を示す説明図。
を示す説明図。
１ アトライタ（ミリング用装置）
Claims (7)
- 【請求項１】 ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数
１００時間、常温でメカニカルミリングを施してなる冷
間加工済ステンレス鋼粉末。 - 【請求項２】 上記ステンレス鋼の原料粉末は、Ｃｒ１
６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３％を
含むことを特徴とする請求項１記載の冷間加工済ステン
レス鋼粉末。 - 【請求項３】 オーステナイト相とシグマ相とが均一に
混合した微細組織を有し、平均結晶粒径が１μｍ以下の
ステンレス鋼からなるステンレス鋼部材。 - 【請求項４】 上記ステンレス鋼部材は、ステンレス鋼
の原料粉末に数分間乃至数１００時間、常温でメカニカ
ルミリングを施した後、６００乃至８００℃で熱処理を
施し、更にこの熱処理温度以上且つ１４００℃以下の温
度で焼結してなることを特徴とする請求項３記載のステ
ンレス鋼部材。 - 【請求項５】 上記ステンレス鋼の原料粉末は、Ｃｒ１
６乃至１８％、Ｎｉ１２乃至１５％、Ｍｏ２乃至３％を
含むことを特徴とする請求項４記載のステンレス鋼部
材。 - 【請求項６】 ステンレス鋼の原料粉末に数分間乃至数
１００時間、常温でメカニカルミリングを施した後、６
００乃至８００℃で熱処理を施し、更にこの熱処理温度
以上且つ１４００℃以下の温度で焼結することを特徴と
するステンレス鋼部材の製造方法。 - 【請求項７】 上記メカニカルミリングの封入ガスとし
て、Ｎ2 ガスまたはＨ2 ガスを使用したことを特徴とす
る請求項６記載のステンレス鋼部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9002357A JPH10195502A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | ステンレス鋼粉末、ステンレス鋼部材及び該ステンレス鋼部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9002357A JPH10195502A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | ステンレス鋼粉末、ステンレス鋼部材及び該ステンレス鋼部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195502A true JPH10195502A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=11527025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9002357A Pending JPH10195502A (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | ステンレス鋼粉末、ステンレス鋼部材及び該ステンレス鋼部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10195502A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1234894A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-08-28 | Hitachi, Ltd. | Corrosion resistant, high strength alloy and a method for manufacturing the same |
| JP2002262909A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-17 | Citizen Watch Co Ltd | 装飾部品およびその製造方法 |
| JP2005256133A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Katsuyoshi Kondo | 合金粉体原料およびその製造方法 |
| CN103706793A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-09 | 潍坊学院 | 一种节镍高氮奥氏体不锈钢制品的制备方法 |
| JP2021095626A (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-24 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 常磁性の硬質ステンレス鋼とその製造方法 |
| CN113500196A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-15 | 燕山大学 | 一种通过调控Si的纳米网络分布提高奥氏体不锈钢抗高温氧化性的方法 |
-
1997
- 1997-01-09 JP JP9002357A patent/JPH10195502A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1234894A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-08-28 | Hitachi, Ltd. | Corrosion resistant, high strength alloy and a method for manufacturing the same |
| US6767416B2 (en) | 2001-02-27 | 2004-07-27 | Hitachi, Ltd. | Corrosion resistant, high strength alloy and a method for manufacturing the same |
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| JP4601845B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2010-12-22 | シチズンホールディングス株式会社 | 装飾部品およびその製造方法 |
| JP2005256133A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Katsuyoshi Kondo | 合金粉体原料およびその製造方法 |
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| US7909948B2 (en) | 2004-03-15 | 2011-03-22 | Gohsyu Co., Ltd. | Alloy powder raw material and its manufacturing method |
| CN103706793A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-04-09 | 潍坊学院 | 一种节镍高氮奥氏体不锈钢制品的制备方法 |
| CN103706793B (zh) * | 2013-12-18 | 2016-08-17 | 潍坊学院 | 一种节镍高氮奥氏体不锈钢制品的制备方法 |
| JP2021095626A (ja) * | 2019-12-13 | 2021-06-24 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 常磁性の硬質ステンレス鋼とその製造方法 |
| JP2022177290A (ja) * | 2019-12-13 | 2022-11-30 | ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド | 常磁性の硬質ステンレス鋼とその製造方法 |
| CN113500196A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-15 | 燕山大学 | 一种通过调控Si的纳米网络分布提高奥氏体不锈钢抗高温氧化性的方法 |
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