JP2009203528A - 耐食性と耐磨耗性に優れる織機部材用マルテンサイト系ステンレス鋼とその鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性と耐磨耗性に優れる織機部材用マルテンサイト系ステンレス鋼とその鋼帯の製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．２０〜０．３０％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ:０．６０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１０%以下、Ｃｒ：１５．０〜１６．６％、Ｎｉ：０．１０〜０．６０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０３％以下、Ｎ：０．０４％以上０．０９％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、Ｃ＋Ｎ：０．２５〜０．３５％、Ｃ／Ｎ：２．２〜６．０、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ：１５〜１６．６とすることを特徴とする、焼入れ焼き戻し後に耐食性と耐磨耗性に優れる織機部材用マルテンサイト系ステンレス鋼。
【選択図】図１

Description

本発明は焼き入れ、焼き戻し後の耐食性と耐磨耗性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼とその鋼帯の製造方法に関する。より詳しく言えば、本発明は耐食性と耐磨耗性に優れ、寿命の長いフラットヘルド、ドロッパー、筬羽、変形筬、デンツ、リード等の織機部材用のマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。

フラットヘルド、ドロッパー、筬羽、変形筬、リード、デンツ等の織機部材には、ステンレス鋼ＳＵＳ４２０Ｊ２を焼き入れ、焼き戻した組織強化材や、ＳＵＳ４２０Ｊ２をベースにＮｂを添加してＮｂ炭窒化物により析出強化したステンレス鋼が使用されている。この様な高強度材料が使われる背景には、長期間の仕様により糸道が糸で磨耗する現象がある。特に昨今では、繊維の高機能化により磨耗環境が苛酷になってきている。

また、耐食性を有するステンレス鋼が求められる理由としては、磨耗のために塗装やメッキなどの表面処理による防食が困難な事がある。また、横糸をウォータージェットで飛ばす織機においては、湿潤環境になって腐食が促進される。更には、ウォータージェットのノズル詰まり防止のために、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が添加される場合があり、塩素イオンの付着により織機部品が短期間で腐食するケースも見受けられる。また、炭窒化物を分散させた析出強化型のステンレス鋼では、糸道に彗星状の磨耗痕を形成し、繊維を損傷させる問題も認められる。

ステンレス鋼の耐食性については、一般に成分で整理され、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの添加により向上することが知られている。各元素の効果について多くの検討がなされており、マルテンサイト系ステンレス鋼において、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ+１６〜３０Ｎで整理でき、この値が大きいほど耐食性が向上するという報告もある。また、ステンレス鋼は焼き入れ後研摩して使用されるため、Ａｌなどを下げる事で、大型の介在物を避け研摩性を向上させることも必要とされる。

これらの知見を特許文献で説明する。まず、特許文献１では、Ｃｒ：１２〜１６％、Ｍｏ：１．３〜３．５％、Ｎ：０．０６％〜０．１３％を含有する耐銹性に優れた高強度マルテンサイト系ステンレス鋼線材について記載されている。

耐銹性を向上させるＭｏは、高価な元素であると共に、オーステナイト温度域を狭くすることで焼き入れ性を低下させる問題を抱えている。焼き入れ熱処理時にオーステナイト単相化できない場合、オーステナイトとフェライトの二相域から焼入れすることになるが、オーステナイトがマルテンサイト変態開始する温度は約３００℃程度と低く、空冷焼入れのような遅い冷却速度ではＣの拡散速度が速いフェライトから炭化物が析出し、その結果生じたＣｒ欠乏層により耐食性が著しく低下する。もちろん、オーステナイト相においても冷却速度が遅いと炭化物が析出し、耐食性を低下させるが、拡散速度がフェライト中よりも小さいため、冷却速度の影響が比較的小さくなる。この様な、炭化物の析出による耐食性低下は冷却速度が遅い場合、例えば気体冷却で焼き入れする際に顕在化する。

一方、窒素はオーステナイト域を広げると共に、安価な元素であるが、溶解鋳造時に固溶限を超えた窒素が気泡を造り、健全な鋼塊が得られないことが問題となる。窒素の固溶限は成分や雰囲気の気圧によって変わる。成分としてはＣｒ、Ｃ量の影響が大きく、ＳＵＳ４２０Ｊ１，ＳＵＳ４２０Ｊ２等のマルテンサイト系ステンレス鋼を大気圧下で鋳造した場合、窒素の溶解量は約０．１％程度と一般に報告されている。特許文献２においても、ピンホール欠陥のないマルテンサイト系ステンレス鋼として、Ｎ：０．０６〜０．１０％にすることが記載されている。

織機部品用のマルテンサイト系ステンレス鋼としてＴｉ，Ｎｂの析出強化を利用した鋼種に関しては、特許文献３において記載されており、Ｔｉ＋Ｎｂ：合計量で０．０５〜２．０％添加しマトリックスに０．１％以上の合計析出量で分散析出させることで耐摩耗性が向上すると記載されている。

以上の様に、耐食性を向上させたマルテンサイト系ステンレス鋼、耐磨耗性を向上させた織機部品用マルテンサイト系ステンレス鋼について種々提案されている。

しかしながら、本発明者らが織機部品用途において種々のマルテンサイト系ステンレス鋼の適用を検討した結果、特許文献１では、Ｃｒ、Ｍｏの添加による耐食性向上に主眼が置かれているため、合金コストが高くなると共に、凝固偏析によってＣｒ、Ｍｏが濃化した部位が、安定なδフェライト相となって、オーステナイト単相化するためには、長時間の焼き入れ熱処理が必要になるとともに、熱延板を冷間圧延する前に行う軟化焼鈍においても、長時間を要するなどの問題があることが判明した。

また、特許文献２に記載された方法、すなわちピンホール欠陥を出さずに耐食性向上のために窒素を０．０６％〜０．１０％添加することは、特許文献１でも同様に行なわれていた事であるが、Ｃｒ量が１２．５〜１４．５％と低いため当該環境においては十分な耐食性が得られないことが判明した。更に耐摩耗性の点でもＣ：０．１２〜０．１７％で焼き入れ硬さが低いため、十分な耐磨耗性が得られないことも明らかになった。

次に、特許文献３に記載されたステンレス鋼では、炭窒化物の分散析出強化に主眼が置かれているため、焼き入れ後もフェライトが残留して、均質な焼き入れ組織が得られない例や、未固溶炭窒化物に起因する耐食性の低下が生じる場合において、十分な耐食性が得られないことが分かった。また、Ｔｉ及びＮｂの粗大な硬質炭窒化物が分散しているため、炭窒化物の周辺だけが不均一に磨耗して彗星状の磨耗痕を生じる問題があった。

特開平５−２８７４５６号公報 特開２００５−１６３１７６号公報 特開２０００−１９２１９８号公報

本発明は上述した現状に鑑み、焼き入れ焼き戻し後の耐食性が良好で、また、耐摩耗性にも優れた、織機部品用マルテンサイト系ステンレス鋼板を安価に提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため、織機部品の使用環境における耐食性、耐磨耗性に及ぼすマルテンサイト系ステンレス鋼の成分や製造条件、焼き入れ、焼き戻し条件の影響について調査すると共に、焼き入れ後の析出物の状況や耐摩耗性に対する影響について検討した。その結果、良好な耐食性を得るためは、焼き入れ時の加熱温度域におけるオーステナイトの安定度を高めると共に、焼き入れ時の炭窒化物析出量を調整することが重要であること、そのためには、特にＣ、Ｎ、Ｃｒ、Ｍｏの成分バランスを最適化し、未固溶炭化物を低減することが非常に重要であるとの知見を得た。特に、織機部品のような薄いステンレス鋼帯を連続ラインで焼き入れ焼き戻しする工程において、最適な耐食性と耐磨耗性を造り込むためには、その工程に適した成分設計が重要となることを見出した。本発明は上記知見に基づきなされたものでその要旨とするところは以下の通りである。

（１）質量％で、Ｃ：０．２０〜０．３０％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ:０．６０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１０%以下、Ｃｒ：１５．０〜１６．６％、Ｎｉ：０．１０〜０．６０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０３％以下、Ｎ：０．０４％以上０．０９％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、Ｃ＋Ｎ：０．２５〜０．３５％、Ｃ／Ｎ：２．２〜６．０、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ：１５〜１６．６とすることを特徴とする、焼入れ焼き戻し後に耐食性と耐磨耗性に優れる織機部材用マルテンサイト系ステンレス鋼。

（２）上記記載のマルテンサイト系ステンレス鋼を、０．９ｍｍ以下に冷間圧延し、９５０〜１１００℃の温度域で５〜１８０秒間溶体化処理を行なった後に、２００℃以下まで気体冷却して焼き入れ、引き続き３００〜５００の温度域で、５〜３００秒の焼き戻し処理を行うことを特徴とする焼入れ焼戻し後に耐食性と耐磨耗性に優れる織機部品用マルテンサイト系ステンレス鋼鋼帯の製造方法。

マルテンサイト系ステンレス鋼の各成分バランスを最適化することで、焼き入れ、焼き戻し後のマトリクスの耐食性を確保すると共に、耐摩耗性を兼ね備えた、織機部品の用途に最適なステンレス鋼を安価に提供することが可能になった。

以下に本発明を詳細に説明する。

一般に、ステンレス鋼の耐食性はその成分で整理され、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋１６〜30Ｎといった指標で整理され、この数値が高いほど高い耐食性を有する。このときの耐食性とは、中性の塩化物水溶液環境をさすものであり、評価方法として、例えばＪＩＳ Ｇ０５７７に規定されるステンレス鋼の孔食電位測定方法や、ＪＩＳＺ２３７１に規定される塩水噴霧試験方法などが上げられる。化学・食品プラントや温水器などの貯水槽、海浜環境で使われる用途以外、すなわち日常的な屋内環境において、高濃度の塩化物水溶液に曝される可能性は極めて少なく、洋食器ナイフとしてＳＵＳ４２０Ｊ１鋼が用いられている様に、１３％程度のＣｒ量でも十分な耐食性が得られる。

ところが、ウォータージェットタイプの織機で水に次亜塩素酸ナトリウム水溶液が添加される場合、織機部品表面、特に隙間構造部において塩素イオンが付着、残留、濃化して、13Ｃｒベースのマルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４２０Ｊ１やＳＵＳ４２０Ｊ２鋼では、耐食性が維持できなくなる。本発明では、Ｃｒ量を１５．０〜１６．５％以上にすると共に、Ｎ：０．０4〜０．０９％とすることで焼き入れ焼き戻し後の耐食性を、織機部品の使用環境において十分確保しうるものである。

本発明によるマルテンサイト系ステンレス鋼の耐食性向上機構には、いくつかのポイントがある。一つ目のポイントは、織機部品は、０．５ｍｍ以下の薄い板厚のものが主であるため、空冷焼入れでも、板厚が６ｍｍを超える洋食器ナイフ用ステンレス鋼の冷却速度に比べると、比較的冷却速度は速いが、未固溶炭化物が残存すると、鋭敏化が促進する傾向がある。そこで、Ｃ＋Ｎ量を一定の元に、Ｃ／Ｎ比を下げることで、炭化物の溶体化を促進させた。Ｎの増量により、母地の耐食性も副次的に向上し、冷却時の炭化物析出も抑制される。

耐食性向上の二つ目のポイントはＣｒ量の適正化である。当該環境において十分な耐食性を確保するためにはＣｒ、Ｍｏ，Ｎの増量が効果的であるが、Ｃｒ，Ｍｏの増加は溶体化処理において、オーステナイト単相温度域が狭くなり、場合によってはオーステナイトとフェライトの二相組織から焼き入れることになる。フェライト相における鋭敏化はオーステナイトよりもより短時間で起こるため、気体冷却を前提とする織機部品の製造においては、鋭敏化を助長し耐食性が大きく損なわれる。従って、フェライト生成元素であるＣｒ，Ｍｏ量に上限を規定し、適性範囲に制御することが重要である。

耐食性向上の三つ目のポイントは、焼入れに際し、冷間圧延材を素材にして、オーステナイト単相域で溶体化処理を行うと共に、焼き戻しを炭窒化物の析出しない温度域で行うことである。冷延素材を用いることにより、Ｃ，Ｎの溶体化は促進し、連続焼鈍炉で鋼帯を１２０秒以下の短時間で溶体化する工程でも、本発明範囲内のＣ，Ｎ量であれば十分に溶体化させることが可能になった。

これらの耐食性向上機構により、織機部品として十分な耐摩耗性、焼き切れ焼き戻し硬さを有し、織機環境において十分な耐食性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼を得る事が可能となった。

以上の知見に基づき本発明は、当該用途におけるマルテンサイト系ステンレス鋼としての最適成分バランスを見出したものである。各成分の限定理由を以下に説明する。なお、以下の説明中、各元素の含有量を示す「％」は特に断りが無い限り「質量％」を示す。

Ｃ：０．２０〜０．３０％
Ｃは焼き入れ硬さを支配する元素であり、織機部品に必要な硬さを得るために０．２０％以上必要である。一方、過度に添加すると焼き入れ硬さが必要以上に上がり、打ち抜き加工時の負荷が増えるほか、未固溶炭化物による彗星状の磨耗痕も生じる。また、空冷焼き入れ時にＣｒ炭化物が析出し耐食性を損なう問題も生じるため０．３０％以下とした。

Ｓｉ：０．３０〜０．６０％
Ｓｉは溶解精錬時における脱酸のために必要であるほか、焼き入れ熱処理時の酸化スケール生成を抑制するのにも有効であるため、０．３０％以上とした。但し、Ｓｉはオーステナイト単相温度域を狭くし、焼き入れ安定性を損ねるために、０．６０%以下とした。

Ｍｎ：０．６０％以下
Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であるが、焼き入れ熱処理時の酸化皮膜生成を促進し、その後の耐食性を低下させるために０．６０％を上限とした。

Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは原料である溶銑やフェロクロム等の合金中に不純物として含まれる元素である。熱延焼鈍板や焼き入れ後の靭性に対して有害であるとともに、凝固偏析に伴うδフェライトの生成によって耐食性を劣化させるため、０．０３５％以下とした。

Ｓ：０．０１０％以下
Ｓはオーステナイト相に対する固溶量が小さく、粒界に偏析して熱間加工性の低下を促進する元素であり、０．０１０％を超えるとその影響は顕著になるため０．０１０％以下とした。

Ｃｒ：１５．０〜１６．６％
Ｃｒは織機部品の使用環境において十分な耐食性を保持するために、少なくとも１５．０％必要である。一方、オーステナイト安定温度域を狭める効果もあるため、１６．６％を上限とした。これらの特性をより効果的にするためには、Ｃｒの範囲を１５．２〜１５．７％とすることが好ましい。

Ｎｉ：０．１０〜０．６０％
Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト安定化元素であると共に、焼き入れ後の靭性向上に有効な元素である。更には、隙間腐食の抑制にも有効であるため、最低限０．１０％以上の添加することとした。一方で、Ｎｉは他の合金元素に比べて高価であり、コスト上昇を招くために０．６０％以下とした。

Ｃｕ：０．５０％以下
Ｃｕは溶製時のスクラップからの混入等、不可避的に含有される場合が多いが、過度の含有は熱間加工性や耐食性を低下させるので、０．５％以下とした。

Ｖ：０．１０％以下
Ｖは合金原料であるフェロクロム等から不可避的に混入する場合が多いが、オーステナイト単相温度域を狭める作用が強いため、０．１０％以下とした。

Ａｌ：０．０３％以下
Ａｌは脱酸のために有効な元素であるが、スラグの塩基度を上げ、鋼中に可溶性介在物ＣａＳを析出させ、耐食性を低下させる。また、アルミナ系の非金属介在物による研摩性の低下も引き起こすため、０．０３％を上限とした。

Ｎ：０．０４％以上０．０９％以下
ＮはＣと同様に焼き入れ硬さ上げる効果を有する。また、Ｃと異なる効果として耐食性を次の二つの点で向上させる。一つ目は不動態皮膜を強化させる働きであり、もう一つはＣｒ炭化物の析出抑制（Ｃｒ欠乏層の抑制）である。これらの効果を得るためにＮは０．０４％以上とする。但し、過剰な添加はＣｒ炭化物の析出量を極端に低下させ、耐摩耗性を損ねるほか、製造性を損なうため、０．０９％以下とした。

Ｔｉ：０．０５％以下
Ｔｉは炭窒化物を形成し、当該鋼の焼き入れ時の溶体化処理では溶体化困難である。炭窒化物起因の不均一な磨耗を防止するために上限を０．０５０％とした。

Ｎｂ：０．０５％以下
ＮｂもＴｉと同様に炭窒化物形成元素である。炭窒化物起因の不均一な磨耗を防止するために上限を０．０５０％とした。

以上説明したマルテンサイト系ステンレス鋼は、さらに耐食性を向上させるには、鋼中へのＭｏ添加が有効に働く。

Ｍｏ：０．５０％以下
耐食性を向上させるためには、Ｍｏの添加が有効であるが、高価な元素であると共に、焼入れ時の溶体化熱処理温度域において、オーステナイト単相温度域を狭め、焼き入れ性を損ねるため、０．５０％をその上限とする。

成分における望ましい範囲は式で規定した成分条件を満たすことで得られる。以下に規定理由を説明する。

Ｃ＋Ｎ：０．２５〜０．３５％
織機部品に必要な焼入れ焼戻硬さを得るためにはＣ＋Ｎの合計量で０．２５％以上が必要である。但し、Ｃ＋Ｎ量が過剰になると焼入れ焼戻し硬さが増して、製品の打ち抜き性を損ねるために、０．３５％を上限とした。

Ｃ／Ｎ：２．２〜６．０
焼き入れ硬さに関して、CとＮは、ほぼ等価に作用するが、耐食性や耐摩耗性に関しては、効果が異なってくるため、ＣとＮの比を制御する事が必要となる。Ｃ／Ｎ下限は耐磨耗性向上の観点から２．２を下限とした。また、鋭敏化や脱炭層防止による耐食性向上のために上限を６．０とした。

Ｃｒ＋３．３Ｍｏ：１５〜１６．６
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎは耐食性の向上に効果を発揮する元素であり、ＣｒとＭｏは同様の作用機構を有するために、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ量で必要な耐食性を整理すると、15％以上が必要である。但し、Ｃｒ＋３．３Ｍｏを過度に上げると、焼き入れ時に溶体化熱処理温度域を狭めるため、１６．６％を上限とする。

Ｃ＋Ｎ、Ｃ／Ｎの最適範囲とＣ，Ｎ個々に規定された範囲に対しての関係を図１に、Ｃｒ、Ｍｏ，Ｎと織機部品品質や製造性の関係を図２に示した。また、代表成分系における鋼帯の板厚と焼き入れ焼き戻し後の品質の関係を図３に示した。これら、本発明の構成要件である全ての条件を満たした場合にのみ、気体冷却焼き入れ時の耐食性や耐摩耗性、焼き入れ焼戻し硬さ、製造性の全てを満たす事が可能となった。図3において、○印が孔食電位を、△印が焼き入れ硬さを示すものである。孔食電位で200mVを超える場合、塩水噴霧試験で3週間評価しても顕著な錆発生は見られず、織機環境において十分な耐食性を有するものと考えられる。板厚が0.9ｍｍ超になると、当該連続焼き入れ設備において、650℃近傍における冷却速度が30℃/ｓを下回るようになり、鋭敏化による耐食性や硬度の低下が生じた。

次に、本発明によるマルテンサイト系ステンレス鋼の製造においては、熱間圧延時の加熱温度を１１４０〜１２４０℃とし、巻き取り温度を７００〜８４０℃とし、熱延板焼鈍をバッチ式焼鈍炉にて７００〜９００℃で４時間以上行なうことが望ましい。

即ち、熱延加熱温度が１２４０℃より高くなると、γ単相からγ＋δの二相域となる。δ相には、Ｃｒ、Ｓｉ等が濃化し、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ等が不偏析し、焼き入れ時のγ単相化を阻害し、焼き入れ性を損ねる。一方、１１４０℃未満になると、凝固偏析を解消するための拡散時間として均熱時間が２時間以上必要となり、熱延の生産性を大きく損ねるために好ましくない。

また熱延後、鋼帯の巻取に際しては、巻き取温度を７００〜８４０℃とすることが望ましい。７００以上にすることで、コイルの冷却に際して、耐摩耗性向上に有効な炭化物の粗大化が進む。また、８４０℃を超えると、表面に厚い酸化スケールが形成され、脱炭相の形成による耐食性低下や焼き入れ後の研摩性不良などの問題を生じるために望ましくない。

次に、熱延板の焼鈍条件であるが、焼き入れ前の加工性を良くするため、軟質化させることが必要である。そのためには、連続焼鈍炉では十分な軟質化のための焼鈍時間が確保できないため、バッチ式焼鈍炉にて７００〜９００℃の温度域に４時間以上保持する熱処理が望ましい。７００℃以下や９００℃以上では軟質化が不十分になる。また４時間未満では、コイル内の温度不均一に起因するコイル内材質変動が生じる。

熱延鋼板は、酸洗後に冷間圧延される。この際に必要に応じて中間焼鈍や酸洗が行なわれる。この冷延板を焼入れに供するが、冷延板を用いることで焼き入れ時の溶体化を促進させることが可能になる。また、冷却は気体中で冷却速度を十分に得るために板厚を0.9ｍｍ以下にすることが望ましい。冷延焼鈍板や、0.9ｍｍを超える板厚の冷延板を用いて、0.9mm以下の冷延材と同様に焼き入れを行なうと、溶体化の遅延や、冷却時の炭化物析出により、耐食性や焼入れ硬度が低下する。冷延焼鈍板や板厚0.9ｍｍを超える冷延材に適した溶体化処理、焼き入れ条件にすることも可能であるが、設備・操業コストの増加が生じる。

焼き入れ熱処理に際しては、９５０〜１１００℃の温度域で、５〜１２０秒保定し、気体冷却焼入れすることが望ましい。

溶体化処理においては、当該鋼種においてオーステナイト単相組織を得るために、950℃以上が必要である。但し、１１００℃超えると、高温強度の低下などにより通板性を損ねるために、１１００℃以下とする。また、溶体化時間についても温度と同様に、オーステナイト炭相化のため、５秒以上とし、通板性の観点から300秒以下とした。

焼入れに際しては、本発明鋼でマルテンサイト変態をほぼ完了させるために、200℃以下にすることが必要である。また、この間の冷却速度はオーステナイト相における鋭敏化を抑制するために20℃／秒以上が必要である。

焼き入れに続いて、靭性を向上させるために焼き戻しを行なう必要がある。連続焼鈍炉で行なうためには、短時間で焼き戻し完了することが必要であり、そのために、300℃以上が必要である。但し、過度に温度を上げると炭化物の析出により耐食性を損ねるため、500℃以下とすることが必要である。当該温度域において、安定して焼き戻しを行なうためには5秒以上が必要である。また、長時間の焼き戻しは耐食性を損なう場合があるため、300秒以下とする。

表１、表２（表１のつづき）に示す化学組成値（質量％）を有する鋼を、真空溶解炉にて溶解後、大気圧の不活性ガス窒素雰囲気下で鋳造し、１００ｍｍ厚みの鋼塊とした。その後、１２２０℃に加熱後、板厚２．７ｍｍまで熱間圧延し、７００℃で巻き取った。引き続き８５０℃で４時間の熱処理後、炉冷して焼き戻しした。酸洗後に、板厚０．９mmまで冷間圧延し、軟化焼鈍を750℃で行なった。更に、板厚0.3ｍｍまで冷間圧延し、窒素雰囲気の熱処理炉中で１０５０℃、120秒間保持後、気体冷却焼き入れし、続けて400℃で60秒間焼き戻しした。得られた焼き入れ焼き戻し鋼板を供試材として、下記の方法で焼き入れ硬さと、耐食性、耐摩耗性を評価した。

硬さ
板厚断面において、JISＺ２２４４に規定されるビッカース硬さ試験に基づいて、加重５０Ｎで測定した。Ｈｖ５００以上、５７０以下を合格とした。

耐食性
焼き入れ後の試料表面をサンドペーパーを用いて６００番研摩仕上げとした。ＪＩＳＺ２３７１に規定される塩水噴霧試験を3週間行ない、発銹が軽微な点錆か発銹のないものを合格とした。

耐摩耗性
供試材を10mm径のアルミナボールで擦って磨耗深さを測定した。荷重は9.8Ｎ、滑り速度10〜100ｍｍ/ｓ、ストローク20ｍｍ、往復回数500回で評価し、磨耗深さ1.0μｍ以下を合格とした。

表３に示す結果から分かるように、本発明鋼は、焼入れ焼き戻しした際の硬さが織機部品として望まれる硬さ範囲：Ｈｖ５００〜５７０を満たすと共に、ＳＳＴ試験における錆の発生が極めて少なく、かつ耐摩耗性に優れ、優れた品質を有している。

これに対して、本発明範囲を外れる成分では、焼き入れ焼戻し硬さ、耐食性が不良であるか、その他の特性（気泡系欠陥、熱間加工性、原料コスト）が発明鋼に対して劣るものであり、製造性、品質、コストの面で不合格のものであった。

本発明によれば、気体冷却により焼入れ焼き戻しした際の耐食性と耐磨耗性に優れた織機部材用マルテンサイト系ステンレス鋼を、安価にかつ生産性良く製造することが可能になる。したがって本発明は、織機部品用のステンレス鋼製造コスト、品質を大幅に改善することに寄与するものである。

Ｃ、Ｎの最適成分範囲を示す図。 Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎの最適成分範囲を示す図。 耐食性、耐磨耗性に対する、板厚の影響を示す図。

Claims (2)

1. 質量％で、Ｃ：０．２０〜０．３０％、Ｓｉ：０．３０〜０．６０％、Ｍｎ:０．６０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１０%以下、Ｃｒ：１５．０〜１６．６％、Ｎｉ：０．１０〜０．６０％、Ｃｕ：０．５０％以下、Ｍｏ：０．５０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｎｂ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ａｌ：０．０３％以下、Ｎ：０．０４％以上０．０９％以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼組成を有し、Ｃ＋Ｎ：０．２５〜０．３５％、Ｃ／Ｎ：２．２〜６．０、Ｃｒ＋３．３Ｍｏ：１５〜１６．６とすることを特徴とする、焼入れ焼き戻し後に耐食性と耐磨耗性に優れる織機部材用マルテンサイト系ステンレス鋼。
2. 請求項１に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼を０．９ｍｍ以下に冷間圧延し、９５０〜１１００℃の温度域で５〜１８０秒間溶体化処理を行なった後に、２００℃以下まで急速冷却して焼き入れ、引き続き３００〜５００の温度域で、５〜３００秒の焼き戻し処理を行うことを特徴とする焼入れ焼戻し後に耐食性と耐磨耗性に優れる織機部品用マルテンサイト系ステンレス鋼鋼帯の製造方法。

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