切削性优异的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢及其制造方法技术

一种析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，其具有如下组成：以质量基准计，含有０．０８～０．１８％的Ｃ、１．５％以下的Ｓｉ、２．０％以下的Ｍｎ、０．００５～０．４％的Ｓ、１３．５～１６．５％的Ｃｒ、３．０～５．５％的Ｎｉ、０．５～２．８％的Ｃｕ、１．０～２．０％的Ｎｂ和０．１２％以下的Ｎ，并且Ｃ、Ｎ和Ｎｂ的含量满足－０．２≤９（Ｃ％＋０．８６Ｎ％）－Ｎｂ％≤１．０的条件，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成，并具有在以回火马氏体为主体的基体中分散有平均粒径为０．１～０．４μｍ的Ｃｕ析出物的组织。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有良好的铸造性和高强度，并且在回火状态下具有优异 的切削性，适合于机械部件和结构用部件的析出硬化型马氏体系不锈钢铸 钢及其制造方法。
技术介绍
作为适合于要求有高强度的机械部件和结构用部件的不锈钢铸造材，历来已知有SCS、 SCH等。SCS是析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，其含 有Cu、 Al等，通过淬火或固溶化热处理(以下统称为"淬火处理")使基 体组织的主相成为马氏体相之后，再通过回火或时效处理(以下统称为"回 火处理")使马氏体基体中生成由Cu、Al等构成的析出物和金属间化合物， 由此赋予期望的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、耐磨耗性等。其中JIS G5121 的SCS24是含有Cu作为析出硬化元素的代表性的析出硬化型马氏体系不 锈钢铸钢，被广泛用于汽车、船舶、建筑土木机械、化工厂、工业机械等 的机械部件和结构用部件。但是，析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢虽然具 有高的硬度和强度，但是切削性(机械加工性)差。与SCS24—样，作为具有强度、硬度、韧性、耐腐蚀性和耐磨耗性的 析出硬化型马氏体系不锈钢，还已知有SUS630，但在回火(时效)状态 下马氏体基体中具有分散有析出物的组织，从而具有高的硬度和强度，因 此锻造、轧制、压出等的塑性加工性(冷加工性和温加工性)及切削性差。 因此，对于回火状态的SUS系钢种实施加工量大的塑性加工或机械加工后 实施回火。为了改善析出硬化型的SUS系钢种的加工性，例如提出有如下方式 (a)通过将C降低至0.03 0.05%，将N降低至0.025 0.035%，由此使 淬火后的硬度降低，使加工性提高；(b)添加少量的S或Se而使硫化物或硒化物析出，从而改善切削性；(C)使组织范围最适当化，并且在轧制 进退火，使淬火条件最适当化，由此降低淬火后的硬度，使加工性提高。但是，sus系钢种用的上述方法不适于scs系铸钢的切削性改善。作为向马氏体基体侵入的侵入型固溶元素的C和N的降低虽然会降低马氏体的硬度，但却使铸造性显著降低。特别是在具有复杂或薄壁形状的铸钢中，若C少则不能确保良好的熔液流动性，产生冷纹和不流(不廻0) 等的熔液流动(湯廻0 )缺陷。另外只通过S或Se的添加并不能获得充 分的切削性的改善。另外上述方法均是改善淬火后的加工性，但没有顾及 回火后的加工性。在被铸造成接近最终制品的形状(近终形near net shape)的析出硬化 型马氏体系不锈钢铸钢中，通常会在淬火后实施粗加工，通过回火处理而 赋予高的硬度和强度以及耐磨耗性等之后，再除去因回火处理而产生的氧 化皮和应变，并且进行用于得到期望的表面粗糙度和尺寸精度的精加工。 因此，对于析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢来说，不仅是淬火后的切削性 很重要，回火后的切削性也很重要。特开2004-332020号提出有一种SUS系的析出硬化型马氏体系不锈 钢，其具有如下组成以质量基准计含有0.005 0.030%的C、 0.1 0,5% 的Si、 0.1 0.7。/o的Mn、 5 6%的Ni、 15 17。/。的Cr、 0.05 1.5%的Mo、 2 5%的Cu、 0.10 0.40%的Nb和0.005 0.030%的N，余量由Fe和不 可避免的杂质构成，并通过如下方式改善回火后的切削性，(l)从比较低 的温度淬火而成为C和N的固溶量少的低应变马氏体组织后，(2)通过 第一时效处理，即以高达700 80(TC的温度保持15分钟 20小时后冷却 至室温，由此使作为析出硬化元素的Cu粗大化而使硬化能消失，(3)再 通过第二时效处理，即，在从马氏体相生成的逆相变奥氏体量成为最大的 600 68(TC下保持15分钟 20小时后冷却到室温，由此使低硬度的逆相 变奥氏体析出30体积％以上，并使奥氏体彼此连结，从而改善了回火后的 切削性。在该析出硬化型马氏体系不锈钢中，通过降低C和N的含量， 抑制固溶化热处理后的硬度，并且通过进行(1) (3)的组织控制而得 到切削性优异的组织。但是，在该析出硬化型马氏体系不锈钢中，为了降低硬度而使C含量为0.03质量％以下，因此铸造性差。另外还存在的问题是，为了改善切削 性而使多达30体积％以上的大量的逆相变奥氏体析出，因此若实施切削加 工，则由于加工诱导马氏体相变而导致切削性显著降低。而且，在固溶化 热处理(相当于淬火处理)之后，以比通常高的温度进行第一和第二时效 处理(相当于回火处理)，因此不仅热处理次数多，而且需要大量的热能， 也有容易产生矫正困难的热处理应变，制造成本变高这样的问题。如此在SUS系的析出硬化型马氏体系不锈钢中，进行了以淬火状态 下的加工性的提高为目标的各种尝试，也提出以回火状态下的切削性的改 善为目标的提案(特开2004-332020号)。但是，在SCS系的析出硬化型 马氏体系不锈钢铸钢中，还没有改善回火状态下的切削性的提案
技术实现思路
，因此本专利技术的目的在于，提供一种具有良好的铸造性和高强度，并且 在回火状态下具有优异的切削性的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢及其 制造方法。鉴于上述目的锐意研究的结果，本专利技术者们发现，通过使组成范围最 适当化，并且控制回火温度，成为在以回火马氏体为主体的基体组织中分 散有Cu析出物的组织，便能够得到具有良好的铸造性和高强度，并且在 回火状态下的切削性大幅改善的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，从而想 到本专利技术。艮P，本专利技术的切削性优异的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，其中， 具有如下组成以质量基准计含有0.08 0.18%的C、 1.5°/。以下的Si、 2.0% 以下的Mn、 0.005 0.4%的S、 13.5 16.5%的Cr、 3.0 5.5%的Ni、 0.5 2.8。/。的Cu、 1.0 2.0。/o的Nb和0.12。/o以下的N，并且C、N和Nb的含量 满足一0.2《9(C。/。+0.86N。/。)一Nb。/。《1.0的条件，余量由Fe和不可避免的 杂质构成，并具有在以回火马氏体为主体的基体中分散有平均粒径为 0.1 0.4(im的Cu析出物的组织。优选所述组织中的残留奥氏体的面积率为10%以下。 本专利技术的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢也可以还含有1.0质量％以 下的Mo禾口/或1.0质量％以下的W。本专利技术的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，优选在回火状态下具有880MPa以上的常温下的0.2%屈服强度。本专利技术的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，通过在淬火后以55(TC TTC (其中T-710—27Ni。/。)的温度实施回火处理而获得。制造切削性优异的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢的本专利技术的方法， 对于具有如下组成的不锈钢铸钢进行铸造，并在淬火后，在55(TC T'C 的温度实施回火处理，其中，T=710 — 27Ni%，所述不锈钢铸钢以质量基 准计，含有0.08 0.18%的C、 1.5%以下的Si、 2.0。/。以下的Mn、 0.005 0.4%的S、 13.5 16.5%的Cr、 3.0 5.5%的Ni、 0.5 2.8%的Cu、 1,0 2.0% 的Nb和0.12Q/。以下的N，并且C、N和Nb的含量满足一0.2《9(C。/。+0.86N。/。) 一Nb。/。《1.0的条件，余量由Fe和不可避免的杂质构成。使组成范围和回火温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削性优异的析出硬化型马氏体系不锈钢铸钢，其特征在于，具有如下组成：以质量基准计含有０．０８～０．１８％的Ｃ、１．５％以下的Ｓｉ、２．０％以下的Ｍｎ、０．００５～０．４％的Ｓ、１３．５～１６．５％的Ｃｒ、３．０～５．５％的Ｎｉ、０．５～２．８％的Ｃｕ、１．０～２．０％的Ｎｂ和０．１２％以下的Ｎ，并且Ｃ、Ｎ和Ｎｂ的含量满足－０．２≤９（Ｃ％＋０．８６Ｎ％）－Ｎｂ％≤１．０的条件，余量由Ｆｅ和不可避免的杂质构成，并具有在以回火马氏体为主体的基体中分散有平均粒径为０．１～０．４μｍ的Ｃｕ析出物的组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：川畑将秀，远藤诚一，原雅德，大塚公辉，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]