マルテンサイト系ステンレス鋼

マルテンサイト系ステンレス鋼の種類

マルテンサイト系ステンレス鋼の応用

マルテンサイト系ステンレス鋼の製造工程

マルテンサイト系ステンレス鋼は焼入れ性が高く、空冷で硬化します。そのため、冷間鍛造したマルテンサイト鋼、特に高炭素鋼では、割れを防止するための対策を講じる必要があります。マルテンサイト鋼は通常、炉内で593℃までゆっくりと均一に断熱または冷却する必要があります。金型を冷却するときのように、鍛造品に直接水を噴霧すると割れが発生します。一般に、マルテンサイト系ステンレス鋼の鍛造品は、加工できるように鋼の硬度を下げるために、鍛造後に焼き戻しが行われます。

マルテンサイト系ステンレス鋼の最高鍛造温度は製造温度より低くしてください。そうでないと割れやすくなります。通常、1093 度から 1260 度の温度で成形されます。急速な金属の動きによる局所的な過熱を避けるため、鍛造中にこの温度を超えないように特別な注意を払う必要があります。さらに、表面の脱炭化はフェライト形成を促進するため、制限する必要があります。

クロム含有量の増加に伴い、フェライト形成温度が低下し、少量のフェライトでも延性が大幅に低下します。フェライトが15%以上に増加すると、組織が完全にフェライトに変化するまで、展性が徐々に増加します。最終的な鍛造温度は、同素変態の影響を受けます（同素変態は816℃前後で始まります）。温度が低すぎると成形が困難になるため、通常、鋼は927℃で停止します。

Y12CR13(416)鋼に硫黄やアンチモンを添加すると被削性は向上しますが、これらの元素は、特に表面板状構造を形成する場合、鍛造上の問題を引き起こす可能性があります。しかし、鍛造温度とプロセスを調整することで、これらの問題を排除できます。硫黄を添加しても、このような亀裂を排除することはできません。この観点から、セレンを添加する方が良いでしょう。

マルテンサイト系ステンレス鋼は、鍛造加熱過程でs-フェライトの形成を避ける必要があります。フェライトの出現は鍛造過程での亀裂につながるからです。また、ステンレス鋼の鍛造による過熱も避けてください。加熱中の鍛造品の脱炭は主にフェライトの形成を促進するため、鍛造品表面の脱炭は最小限に抑えられます。マルテンサイト系ステンレス鋼の最終的な火変形には特別な要件はありません。この鋼は鍛造後に割れやすくなります。その理由は、空冷後にマルテンサイトと炭化物組織が存在し、内部応力が大きいためです。したがって、鍛造後の冷却は、通常200度の砂場またはスラグ場でゆっくりと行う必要があり、鍛造品を取り出した後、亀裂を防ぐために適時に等温焼鈍を行う必要があります。

マルテンサイト系ステンレス鋼、特にタイプ CRL3 は安価で、腐食性媒体 (水蒸気など) で広く使用されており、高い機械的特性が求められます。12CRL3 鋼は、マルテンサイト構造に加えてフェライト構造を持つ半マルテンサイト系ステンレス鋼です。

マルテンサイト系ステンレス鋼の機械的特性とは

硬度
マルテンサイト系ステンレス鋼は、へこみや傷に対する耐性の尺度となる硬度が高いことで知られています。この鋼の硬度は、特定のグレードと使用される熱処理プロセスによって異なります。一般的に、マルテンサイト系ステンレス鋼の硬度は 400-600 hv で、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼よりも高くなっています。この高い硬度により、工具や刃物の製造など、耐摩耗性と耐久性が重要な用途に最適です。

抗張力
引張強度とは、材料が永久に成熟するまでに耐えられる最大の応力のことです。マルテンサイト系ステンレス鋼は、特定のグレードと熱処理プロセスに応じて、通常 800 ～ 2000 mpa の範囲の引張強度を持ちます。この高い引張強度により、航空宇宙産業や自動車産業など、高い強度と耐久性が求められる用途に適しています。

降伏強度
降伏強度とは、材料が永久に変形し始める応力のことです。マルテンサイト系ステンレス鋼は、特定のグレードと熱処理プロセスに応じて、通常 500 ～ 1900 mpa の範囲の高降伏強度を備えています。この高降伏強度により、製造ツールなど、高い強度と変形耐性が求められる用途に最適です。

伸長
伸びは、材料が破損する前に応力を受けて変形する能力を表します。マルテンサイト系ステンレス鋼の伸びは通常 1% ～ 10% と低く、特定のグレードと熱処理プロセスによって異なります。伸びが低いため、柔軟性と靭性が求められる用途には適していません。

衝撃強度
衝撃靭性は、突然の衝撃や衝突に対して破損することなく耐える材料の能力を測定します。マルテンサイト系ステンレス鋼の衝撃靭性は通常低く、特定のグレードと熱処理プロセスに応じて 2 ～ 20 j/cm2 の範囲です。この衝撃靭性が低いため、建設機械や採掘機械など、高い靭性が求められる用途には適していません。

機械的特性に影響を与える要因
マルテンサイト系ステンレス鋼の機械的特性は、製造プロセス、合金元素、熱処理など、いくつかの要因の影響を受けます。

製造プロセス
マルテンサイト系ステンレス鋼の製造プロセスは、その機械的特性に影響を与える可能性があります。鋳造や鍛造などの異なる製造プロセスにより、異なる微細構造と特性が生成されます。たとえば、鍛造マルテンサイト系ステンレス鋼は、鋳造マルテンサイト系ステンレス鋼よりも均一な微細構造と高い強度を備えています。

合金元素
マルテンサイト系ステンレス鋼に使用される合金元素は、その機械的特性に影響を与える可能性があります。ニッケル、モリブデン、タングステンを添加すると、強度、硬度、靭性が向上します。ただし、これらの元素の量が多すぎると、耐食性が低下する可能性があります。

熱処理
熱処理は、マルテンサイト系ステンレス鋼の機械的特性を決定する重要な要素です。焼き入れや焼き戻しなどの異なる熱処理プロセスによって、異なる微細構造と特性が得られます。たとえば、水中で焼き入れすると硬度と強度が高まり、特定の温度で焼き戻しすると靭性が高まります。