马氏体系不锈钢零件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种表面硬度充分高、耐腐蚀性及疲劳强度优异的马氏体系不锈钢零件及其制造方法。所述马氏体系不锈钢零件在由以质量％计为C：0.25％～0.45％、Si：1.0％以下、Mn：0.1％～1.5％、Cr：12.0％～15.0％、Mo：0.5％～3.0％、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成形成的马氏体系不锈钢的表面具有氮化层，距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的硬度为650HV以上，在距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的剖面组织中，圆相当径为1μm以上的碳化物的个数密度为100个/10000μm

Martensitic stainless steel parts and their manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
马氏体系不锈钢零件及其制造方法
本专利技术涉及一种可用于腐蚀环境下所使用的例如各种滑动零件或高强度零件等中的马氏体系不锈钢零件及其制造方法。
技术介绍
以往，已知通过向不锈钢中添加氮，不锈钢零件的耐腐蚀性或硬度等特性提高。而且，作为所述氮的添加方法，已知进行将不锈钢在氮气环境中加热并保持为1000℃左右的高温的“氮吸收处理”。例如，在专利文献1中提出了“一种马氏体系不锈钢，其是将钢材在氮气环境中加热而使表层的氮浓度为0.25％～0.3％，然后进行水淬火而成，所述钢材的成分以重量％计，在0.26％～0.40％的范围内含有C，在1％以下的范围内含有Si，在1％以下的范围内含有Mn，在0.04％以下的范围内含有P，在0.03％以下的范围内含有S，在12％～14％的范围内含有Cr，在0.02％以下的范围内含有N，在0.0005％～0.002％的范围内含有B，且剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成”。而且，在专利文献1的情况下，作为为了获得所述马氏体系不锈钢的氮吸收处理，提出了将所述氮气环境中的加热设为“在1200℃、0.1MPa的氮气环境中保持1小时～3小时的固相氮吸收法”。另外，在专利文献2中提出了“一种不锈钢零件，其是由以质量％计为C：0.10％～0.40％、Si：1.00％以下、Mn：0.10％～1.50％、Cr：10.0％～18.0％、N：2.00％以下、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成形成，具有平均结晶粒径为20μm以下的马氏体组织，厚度为0.3mm以下，且距所述不锈钢零件的表面至少0.05mm的深度的范围的N量为0.80质量％～2.00质量％，且所述范围的硬度为650HV以上”。而且，在专利文献2的情况下，作为为了获得所述不锈钢零件的氮吸收处理，提出了“将厚度为0.3mm以下的不锈钢在氮气环境中加热并保持为860℃以上后进行冷却”，提出了对通过所述氮吸收处理制造的不锈钢零件进一步“进行淬火回火”。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2010-138425号公报专利文献2：国际公开第2017/150738号手册
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1、专利文献2是对提高马氏体系不锈钢零件的表面硬度有效的方法。但是，在专利文献1的情况下，在利用淬火加热进行所述氮吸收处理(固相氮吸收法)时，有其处理温度比通常的淬火温度高而对零件的机械特性造成影响的担心。另外，在专利文献2的情况下，考虑到淬火回火后的零件的耐腐蚀性不足的情况。本专利技术的目的在于提供一种表面硬度充分高、耐腐蚀性及疲劳强度优异的马氏体系不锈钢零件及其制造方法。解决课题的技术手段针对所述课题，本专利技术人研究了即使不提高氮吸收处理的处理温度，也可吸收所需的氮量的方法。其结果，发现马氏体系不锈钢的成分组成的改良有效果。而且，表明了在精加工成淬火回火后的零件时，只要调整零件的表层部的“氮化层”的组织，则即使不吸收到达零件中央部的过剩的N量，通过使零件表层的硬度为650HV以上，也可赋予零件优异的耐腐蚀性与疲劳强度。此外，为了实现所述表层部的氮化层的形态，正是设为所述改良后的马氏体系不锈钢的成分组成在可降低氮吸收处理的处理温度(即淬火温度)的方面有效果，从而完成了本专利技术。即，本专利技术为一种马氏体系不锈钢零件，在由以质量％计为C：0.25％～0.45％、Si：1.0％以下、Mn：0.1％～1.5％、Cr：12.0％～15.0％、Mo：0.5％～3.0％、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成形成的马氏体系不锈钢的表面具有氮化层，距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的硬度为650HV以上，在距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的剖面组织中，圆相当径为1μm以上的碳化物的个数密度为100个/10000μm2以下。而且，优选为所述氮化层所具有的化合物层的厚度为1μm以下的马氏体系不锈钢零件。另外，本专利技术为一种马氏体系不锈钢零件的制造方法，对于由以质量％计为C：0.25％～0.45％、Si：1.0％以下、Mn：0.1％～1.5％、Cr：12.0％～15.0％、Mo：0.5％～3.0％、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成形成的马氏体系不锈钢，在氮气环境中进行加热为1000℃～1150℃的温度并冷却的淬火后，进行回火。这些本专利技术中，优选为所述马氏体系不锈钢的成分组成进一步以质量％计含有Nb：0.3％以下、V：0.3％以下、W：3.0％以下、Ni：1.0％以下中的一种以上。专利技术的效果根据本专利技术，可对马氏体系不锈钢零件赋予优异的耐腐蚀性与疲劳强度。附图说明图1为表示实施例中评价的零件8的表层部的剖面组织的扫描式电子显微镜照片。图2为表示实施例中评价的零件2的表层部的剖面组织的扫描式电子显微镜照片。图3为表示实施例中评价的零件1的盐水喷雾试验后的锈的产生状况的附图代用照片。图4为表示实施例中评价的零件5的盐水喷雾试验后的锈的产生状况的附图代用照片。图5为表示实施例中评价的零件1、零件2、零件4、零件8的旋转弯曲疲劳试验的S-N曲线的图。具体实施方式本专利技术的特征在于如下方面：为了兼具马氏体系不锈钢零件的优异的耐腐蚀性与疲劳强度，可提出有适合于此的马氏体系不锈钢零件的成分组成与表层形态的组合。若为具有所述成分组成与表层形态的组合的马氏体系不锈钢零件，则可降低氮吸收处理时的处理温度，因此例如在淬火加热时获得氮吸收处理的效果时，可将淬火温度设定为“通常(标准)的高度”的温度。而且，所述马氏体系不锈钢零件可用于例如刀具或塑料成形工具、冲头等各种滑动零件或高强度零件等中。以下，关于本专利技术的马氏体系不锈钢零件，也一并说明其实现中优选的制造方法。(1)本专利技术的马氏体系不锈钢零件是由以质量％计为C：0.25％～0.45％、Si：1.0％以下、Mn：0.1％～1.5％、Cr：12.0％～15.0％、Mo：0.5％～3.0％、且剩余部分为Fe及杂质的马氏体系不锈钢的成分组成形成。在本专利技术的情况下，为了赋予零件优异的耐磨耗性(即，高硬度)，所述材料使用被调整为通过淬火回火显现出马氏体组织的成分组成的“马氏体系不锈钢”。·C：0.25质量％～0.45质量％(以下，简述为“％”)C是对提高淬火回火后的马氏体组织的硬度有效的元素。但是，若C过多，则在零件用原材料的制作中的熔制工序的凝固时，在铸块的凝固组织中结晶出粗大的铬系碳化物。而且，所述粗大的铬系碳化物还残留在原材料的组织中，且作为未固溶碳化物即使在淬火回火后的马氏体组织中也不会消失，其成为腐蚀的起点，产生零件的耐腐蚀性不足。另外，若C过多，则在由所述铸块制作原材料的过程中，冷加工性降低，不容易精加工成规定尺寸的原材料。而且，即使减少C，在本专利技术的情况下，通过后述的Mo的含有与氮吸收处理(淬火加热)的组合，可对零件的表层部赋予例如650HV以上的硬度。因此，将C的含量设为0.25％～0.45％。优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马氏体系不锈钢零件，其特征在于，在由以质量％计为C：0.25％～0.45％、Si：1.0％以下、Mn：0.1％～1.5％、Cr：12.0％～15.0％、Mo：0.5％～3.0％、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成形成的马氏体系不锈钢的表面具有氮化层，其中，/n距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的硬度为650HV以上，/n在距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的剖面组织中，圆相当径为1μm以上的碳化物的个数密度为100个/10000μm

【技术特征摘要】
20181204 JP 2018-2274971.一种马氏体系不锈钢零件，其特征在于，在由以质量％计为C：0.25％～0.45％、Si：1.0％以下、Mn：0.1％～1.5％、Cr：12.0％～15.0％、Mo：0.5％～3.0％、且剩余部分为Fe及杂质的成分组成形成的马氏体系不锈钢的表面具有氮化层，其中，
距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的硬度为650HV以上，
在距所述马氏体系不锈钢零件的表面0.1mm的深度的位置的剖面组织中，圆相当径为1μm以上的碳化物的个数密度为100个/10000μm2以下。


2.根据权利要求1所述的马氏体系不锈钢零件，其特征在于，所述氮化层所具有的化合物层的厚度为1μm以下。


3.根据权利要求1或2所述的马氏体系不锈钢零件，其特征在于，所述马氏体系不锈钢的成分组成进一步以质量％计含有Nb：0.3％以下。


4.根据权利要求1或2所述的马氏体系不锈钢零件，其特征在于，所述马氏体系不锈钢的成分组成进一步以质量％计含有V：0.3％以下。


5.根据权利要求1或2所述的马氏体系不锈钢零件，其特征在于，所述马氏体系不锈钢的成分组成进一步以质量％计含有W：3.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：西田纯一，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP