专利名称：具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢的制作方法
背景技术：
本发明涉及具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，它适于需要优良耐蚀性，尤其是耐点蚀性和高硬度的产品中用作原料，这些产品如钉、螺栓、螺纹刀具、弹簧等等，它们用于户外而可能接触自来水、雨水、冷凝的露水或类似物质，包括用于塑料模制的模具，塑料注模机的部件等。
到目前为止，已经看到，含碳量较高的碳钢或低合金钢已被广泛用作需要高硬度的钉、螺栓、螺纹刀具、弹簧等的原料。但由于有助于耐蚀性的合金元素如Cr的含量在那些类型的钢中是低的，所以甚至在接触自来水、雨水、冷凝露水或类似物质腐蚀性较低的情况下，钢仍然会易于锈蚀。这样人们遇到了外观和强度降低相结合的难题。
另一方面，不锈钢被用于要求有耐蚀性的场合。以例如SUS 304或SUS316为代表的奥氏体不锈钢，虽然具有良好的耐腐蚀性，但有大量的加工硬化和低劣的冷加工性而且即使进行相当难处理的冷加工时，其最大硬度是约43 HRC。因此，奥氏体不锈钢不适合用于要求高硬度的场合。另外，以例如SUS 430为代表的铁素体不锈钢虽然加工硬化少，而且较易于进行冷加工，但其硬度非常低。因此，铁素体不锈钢也不宜用于要求高硬度的场合。
同时，已知马氏体不锈钢是具有高硬度的不锈钢。然而，即使是已能达到广泛用于汽车和其它工业领域的典型材料的SUS 410在耐腐蚀性和硬度这两点上仍不能令人满意，因为耐腐蚀性尚不能达到足够的水平，而且硬度最多也仅约42 HRC。目前有硬度非常高的马氏体不锈钢SUS 440 C。这种钢的C含量高达约1％而因此能具有不低于58 HRC的硬度，然而作为不锈钢它的耐腐蚀性却不能令人满意。此外，不锈钢通常是比较耐腐蚀的，但有可能以小点的形式局部腐蚀，即发生所谓的点腐蚀，尽管作为整体腐蚀是较少的。这就产生了一个问题，高硬度材料的钢易于从腐蚀的点开始发生断裂。
另外，日本专利公开号57-70265推荐一种高硬度的马氏体不锈钢，而日本专利公开号6-264194推荐一种具有良好耐腐蚀性的马氏体不锈钢和钻孔的自攻螺钉。
公开在日本专利公开号57-70265中的马氏体不锈钢含有1.0-3.0％的Cu和不大于0.2％的Ni，如有必要还加有0.5-3.0％的Mo。然而，尽管所加的Ni量少，但由于铜含量高，所以使这种钢一直存在着热加工性不能达到满意程度的问题。根据组分的组合而定，δ铁素体易于形成，而在这种情况下，就会引起耐点蚀性恶化的问题。
另外，日本专利公开号6-264194推荐的马氏体不锈钢不含Cu，但Ni和Mo的含量比较高。然而这种钢也有问题，即在一次退火处理情况下，退火后的硬度不能充分地降低，因为Ni含量高。为此，退火处理需要重复若干次，这样就使工艺过程比较复杂。况且，即使在退火处理重复若干次以后，硬度也不会降到令人满意的程度，以致难于进行难处理的冷成型。
由于上述，目前存在着对马氏体不锈钢的要求，要求这种钢易于经受热加工和冷成型，而且具有优良的耐点蚀性以及淬火和回火后的高硬度。
发明的公开本发明的目的是提供价廉的马氏体不锈钢，它具有优良的热加工性，并无需复杂的退火处理就能进行冷成型，并能同时具有优良的耐点蚀性和在淬火和回火后有高硬度。
本发明者为达到优良的热加工性、优良的冷成型性、和高硬度以及优良的耐点蚀性的目的，对含13％Cr的马氏体不锈钢进行了大量的研究。结果，在淬火和回火后发现了下列事实。为了提高耐点蚀性，加入少量Cu是非常有效的，同时Mo和N作为主要成分加入。Mo的加入能使δ铁素体易于产生并降低耐点蚀性和热加工性。因此有必要加入少量的Ni和大量的N，以便抑止有害的δ铁素体的产生。本发明的另一特征是使合金成分适当地平衡，致使由下面等式(1)限定的代表Cr当量的A值，能保持低值以便抑止δ铁素体的产生，而由下面等式(2)限定的B值，保持高值，以便提高耐点蚀性A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
在上述合金成分中，Cu的加入不仅对改进耐点蚀性有效而且对冷加工性也有效。根据这一观点，要求含Cu量尽可能的高。但是如果Cu含量过高，则产生热加工性恶化的问题。
本发明再有一个特征是在含有具有降低热加工性倾向的成分如Mo和N的13％Cr的高硬度马氏体不锈钢中，加入在各自特定范围的Ni和Cu，同时对于Ni与Cu的含量比要满足Ni/Cu＞0.2的关系式，以致除了能达到良好的耐点蚀性和冷加工性外，还能达到令人满意的热加工性。
本发明再有一个特征是加入大量的N，同时保持C含量在比较低的适当的范围内，以便能获得高硬度而不降低耐点蚀性。
具体地说，本发明第一方面是涉及具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，按重量计，该种钢基本上由下列成分组成大于0.15％但不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、0.02-0.15％的N、0.1-1.5％的Ni、0.1-2.0％的Cu、和余量的铁，所含Ni和Cu的范围要满足下列等式(3)所表示的关系式，由下列等式(1)确定的A值不大于10，由下列等式(2)确定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)Ni/Cu＞0.2 ……(3)作为优选组成，根据本发明的第一方面，具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，按重量计，基本上由下列成分组成大于0.15％而不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、大于0.2％但低于1.0％的Ni、不低于11.0％而低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、和余量的铁，由下面等式(1)确定的A值不大于10，由下文等式(2)确定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)
B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
作为更好的组成，根据本发明的第一方面具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，按重量计，基本由下列成分组成0.20-0.35％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、0.3％-0.75％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、和余量的铁，由下等式(1)确定的A值不大于10，由下等式(2)确定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
本发明第二方面涉及具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，按重量计，该种钢基本上由下列成分组成大于0.15％但不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、0.02-0.15％的N、0.1-1.5％的Ni、0.1-2％的Cu、总量不大于0.25％的至少一种选自V、Ti和Nb的组成成分，和余量的铁，含有Ni和Cu的范围要满足等式(3)所示的关系式，由下等式(1)确定的A值不大于10，由下等式(2)确定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
Ni/Cu＞0.2 ……(3)作为优选组成，根据本发明的第二方面具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，按重量计，基本上由下列成分组成大于0.15％但低于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、大于0.2％但不大于1.0％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、总计不大于0.25％的至少一种选自V、Ti和Nb的成分，和余量的铁，由下等式(1)确定的A值不大于10，由下等式(2)确定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
作为更优选的组成，根据本发明的第二方面具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，按重量计，基本上由下列成分组成0.20-0.35％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、0.3％-0.75％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、总量不大于0.25的选自V、Ti和Nb中的一种或二种或更多种的成分，和余量的铁，由下等式(1)确定的A值不大于10，由下等式(2)确定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
除了上述 组成外，按照本发明第一和第二方面的任意一方面及其优选方面的不锈钢，都可以进一步含有总量不大于0.10％的选自B、Mg、Ca和Al中至少一种成分，如有必要，为了提高淬火和回火后的强度，还可含有不大于5％的Co。
在具有任何一种上述组成的本发明不锈钢中，优选的是，在淬火和回火后的硬度不低于50HRC，在脱气过的3.5％盐水中于30℃下的点电位V′c100不低于150mV(用S.C.E.)。这些特征能在本发明上述任何一种新的组成中获得。
另一方面，本发明的不锈钢另外的特征在于通过一次比较简单的退火其硬度就可以下降到足够低的程度。通常，尤其是在进行冷成型时，如冷拉、冷轧、冷锻、线轧以及冷弯，退火后的硬度要求不大于250HV。常用的类似钢在降低退火后的硬度难于达到低于300HV，优选不大于250HV，除非退火步骤重复几次，并且还要求复杂的热处理。在本发明的钢中，退火后的硬度通过在700-890℃下进行一次的退火即可降低到不大于300HV的程度。尤其是，当Ni的上限不大于1.0％时，退火后的硬度可降低到不大于250HV。完成本发明的最佳方式含于本发明不锈钢中的各种成分的作用将在下面予以描述。
C主要用于使13％Cr不锈钢在退火后得到马氏体结构。另外，C与形成碳化物的元素化合而形成碳化物，其部分以固溶体的状态存在于马氏体的基质中，对提高硬度是有效的。但是假如C的加入量超过0.40％时，则Cr的碳化物形成过于大量而使在基质中的Cr含量降低到使耐腐蚀性恶化的程度。另一方面，如果C含量少于0.15％时，不仅得不到足够的硬度值，而且耐点蚀性和热加工性也会因产生δ铁素体而下降。因此，C含量设定在大于0.15％但不大于0.40％。优选C的范围在0.20-0.35％。
加入少量的Si和Mn是为了脱氧。即使加入的Si和Mn量超过2.0％，也没有发现有进一步改进脱氧的作用。因此，将这些元素的每一种含量设定在不大于2.0％。另外，由于Si是一种倾向于产生铁素体的元素而Mn是一种倾向于生成奥氏体结构的元素，即使加入少量的这些元素也会或多或少的影响基质结构。由于这种原因，Si和Mn各优选地保持在不大于1.0％。
Ni是一种用于抑止δ铁素体的产生以改进耐点蚀性的元素，并且在防止由于下面将要说明的Cu的加入而引起的热加工性降低方面是特别有效。因此，依据所加入的Cu含量Ni必须加入。
在本发明的13％Cr高硬度马氏体不锈钢中，除Cu外，还含有其它易于使热加工性降低的元素，如Mo和N，所以不仅特别需要限制Ni/Cu值大于0.2，优选不低于0.3，而且由于下述原因还要限制Ni含量。如果Ni低于0.1％，则就不能获得足够的效果。但是如果加入的Ni量超过1.5％，则就会降低马氏体转化点，使它在淬火后难以产生完整的马氏体结构，而且退火后的硬度升高，从而使冷加工性恶化。因此，Ni含量设定在0.1-1.5％。Ni的优选范围是大于0.2％但不高于1.0％，而Ni的更优选范围是0.3-0.75％。
Cr是一种通过形成一层钝态表面膜而具有提高耐腐蚀性，尤其是耐点蚀性的重要元素。如果Cr低于11.0％，则不能得到足够程度的耐腐蚀性。但是如果Cr的加入量超过15.0％时，则产生δ铁素体，从而恶化耐点蚀性和热加工性。因此，Cr含量设定在不低于11.0％但低于15.0％。Cr的优选范围为13.0-14.0％。
Mo作为主要元素加入本发明的钢中，因为它在稳定钝态表面膜中非常有效，因此提高了耐点蚀性。就象Mo、W在提高耐点蚀性方面也同样有效，但仅加W时所产生的作用是小的。优选的是当加W时，部分Mo用当量的W代替(1/2W相当一当量Mo)。如果按Mo+1/2W计单独的Mo量或Mo和W总量低于1.0％时，则耐点蚀性下降。然而当与Mo或Mo和W的加入量超过3.0％时，则产生δ铁素体，从而正相反，使耐点蚀性下降，热加工性同样也下降。因此，Mo或Mo与W的含量设定在1.0-3.0％。优选范围在1.5-2.5％。
Cu是一种在少量加入含Cr、Mo和N的钢中时，在大大提高耐点蚀性方面非常有效的元素。如果Cu低于0.1％时，就得不到充分的效果。然而当Cu的加入量超过2.0％时，不仅使热加工性下降，而且在退火后也得不到足够的硬度。因此，Cu含量设定在0.1-2.0％。优选的Cu范围是不低于0.1％但低于1.0％，而Cu更好的范围为0.2-0.8％。
附带地说，即使Cu含量不大于2.0％，也仍存在着一个热加工性不够充分的区域。因此，如上所述与限制Ni的理由有关，必须限定Cu以便使Ni和Cu的相互关系能满足Ni/Cu＞0.2，优选不低于0.3。
N是一种能在马氏体基质中以固溶体态存在而能提高淬火后硬度的元素，而且在提高耐点蚀性方面也是非常有效的。另外，由于N具有抑止δ铁素体产生的作用，以N代替Ni加入能有效地节约昂贵的合金元素如Ni而产生价廉的钢材，同时抑止δ铁素体的产生。如果N低于0.02％时，就得不到足够的作用。但是如果N的加入量超过0.15％，则钢锭的稳固性遭到损害同时可加工性下降。因此N含量设定在0.02-0.15％。优选的N范围在0.05-0.15％。
V、Ti和Nb不是必要的元素，但是在形成初级碳化物并使预奥氏体颗粒度变小方面是有效的，从而改进了硬度和可锻性。为此，必要时，加入一种或两种或更多种的V、Ti和Nb。若一种或两种或更多种的V、Ti和Nb的加入总量超过0.25％，则粗粒初级碳化物就会形成并使冷加工性恶化。因此，一种或两种或更多种的V、Ti和Nb的含量按总量，优选设定在不大于0.25％。
B、Mg、Ca和Al也不是必需加入的元素，然而它们对形成氧化物和硫化物以及减少在预奥氏体晶粒界面离析的S，O是有效的，从而改进了热加工性。因此，按需要加入一种或两种或更多种的B、Mg、Ca和Al。即使一种或二种或更多种的B、Mg、Ca和Al的加入总量超过0.10％时，则所得效果也不会进一步提高，但相反改良性降低，从而恶化了热和冷的加工性。因此，一种或两种或多种的B、Mg、Ca和Al的总含量优选设定在不大于0.10％。
为了获得优良的耐点蚀性，要求上述合金元素不仅要满足它们含量的各自范围，而且还要满足用于本发明钢所规定的等式。由等式(1)表达的A值代表本发明钢中的Cr当量，A值的大小是影响δ铁素体是否易于形成的重要指标。A值是由易于形成铁素体的元素Cr、Si、Mo、W、V、Ti和Nb的重量％分别乘以依赖于这些元素作用而实验测定的系数所计算的值减去易于形成奥氏体的元素，C、Mn、Ni、Cu和N的％重量分别乘以依赖于这些元素作用而实验测定的系数所计算的值而得到的。实验的结果，发现本发明的钢中，如果A值超过10，则形成δ铁素体，耐点蚀性大大下降，进而在淬火后的热加工性和硬度也降低。因此，由等式(1)表达的A值设定在不大于10。
由等式(2)表达的B值是影响本发明钢的耐点蚀性的重要指标，它是由直接提供耐点蚀改进的元素，Cr、Mo、W、Cu和N的重量％分别乘以依赖于这些元素提供的作用而实验测定的系数所计算的总值而得出的。在本发明的钢中，如果B值低于20，就得不到优良的耐点蚀性。因此，由等式(2)表示的B值设定在不低于20。
除了上面提到的元素外，在本发明的钢中还可加入不大于5％(重量)的Co。
Co是以固溶体态存在于基质中以提高淬火和回火后的硬度。然而，Co没有必要大量加入，因为它是昂贵的元素。
对于作为杂质元素的P和S，如果这些元素是以混合态存在时就不会产生问题，这在普通的熔融法中是不可避免的，因此，对P和S没有特定的限制。根据耐点蚀性的观点考虑，这些元素的含量优选地尽可能的低。
对本发明钢的特征值限制的理由将在下面进行说明。
通过以合适的方式进行淬火和回火，本发明钢可提供高于SUS 304的冷加工材料和SUS 304的经淬火和回火的材料的硬度。尤其是，当钢用于制钉、螺栓、刀具、弹簧等等时，为了使这些产品能充分发挥其自身的能力，要求钢必需具有不低于50 HRC的硬度。本发明钢通过在不低于约1000℃温度下淬火然后在不高于约300℃的低温进行回火或在约400-500℃的高温进行回火，能具有不低于50 HRC的硬度。顺便提到，如果在螺丝、钉、螺栓等的延迟耐断裂要认真注视的情况下，则通过选择合适的回火温度可以降低硬度。
此外，通过以合适的方法进行淬火和回火，本发明钢在能保持高硬度的同时还能提供优良的耐点蚀性。点电位是已知的代表耐点蚀性程度的指标之一。为了使钢即使在户外使用而且有可能接触自来水、雨水、凝结的露水或其它类似物质下用作另件、部个、工具等时，也能具有优良的耐点蚀性，则要求钢在脱气的3.5％盐水中于30℃下具有不低于150mV(用S.C.E)的点电位V′c100。本发明钢通过在不低于约1000℃温度下的淬火然后在不高于约300℃的低温下回火就能有不低于150mV(用S.C.E)的V′c100。这里，术语“点”的含义是一种在钢表面上产生类似于分散点的小点的一种腐蚀形式并且经常在不锈钢上看到。点的出现不仅有损外观，而且还能导致从腐蚀的点开始断裂。
按照JIS G0577规定的测量法测量点电位作为电化学腐蚀评价和检验方法。换言之，点电位是作为当电流密度成为100μ A/cm2时所产生的电位V′c100而测量的。
上述特征值是通过适当地选择制造本发明钢的方法，尤其是热处理条件，根据用途而适当组合而能够提供。作为实施例，对于冷成型后经热处理的钉、螺栓、刀具、弹簧等，有可能提供具有退火后不大于250HV的必要低硬度以及淬火和回火后不低于50HRC的必要高硬度的钢，如果担心有点腐蚀，就可使钢具有不低于150mV(用S.C.E)的高点电位。
对于用机械方法而不是冷型制成的螺钉、螺栓、刀具等，则淬火和回火后的高硬度和高点电位的结合可通过进行低温回火来达到。此外，当钢用于工具如模具时，则根据用途仅需要淬火和回火后有高硬度。还有，当钢用作接触不低于约300℃高温的工具时，仅要求在淬火和回火后有高硬度。在这些情况下，仅要求淬火和回火后有高硬度，这通过在例如400-500℃下进行高温回火即可获得。
下文将结合实施例对本发明进行说明。具有列于表1和2中的化学组成的钢通过真空熔融而熔化并获得各种钢的10kg钢锭。在表中，1-38号钢各具有的组成、A值、B值以及Ni/Cu比，全部落入按本发明限定范围内，也就是代表本发明钢，而40-52号钢是对比钢，其中一种或多种的各种组成，A值、B值以及Ni/Cu比超出按本发明限定的范围。
用热加工法把各锭制成30mm的方型钢，热加工是将其加热至860℃后在炉内冷却条件下退火。其后，将方型钢加热至1050℃，并在该温度下保温30分钟，然后通过油冷而进行淬火。随后，在180℃下进行回火1小时。
退火后的硬度用Nickers硬度检验器测量，淬火和回火后的硬度用Rockwell硬度检验器测量。对于耐点蚀性来说，按照JIS G0577于30℃下在脱气过的3.5％盐水中进行测量，当把电流密度变成100μm/cm2时测量所得到的电位V′c100作为点电位。热加工性能是通过在热加工过程中，在表面或角上出现裂纹的钢给以X标记，而对没有裂纹的钢给对予O标记而进行评价。评价结果列于表3中。
表1
-待续-
表1(续)
-待续-
表1(续)
-待续-
表1(续)
表2
-待续-
表2(续)
-待续-
表2(续)
-待续-
表2(续)
表3
表3(续)
由表3可见，本发明钢号1-38中的各种钢在淬火和回火后都具有不低于50HRC的高硬度而且还具有不低于150mV(用S.C.E)的V′c100点电位。这就意味着本发明各种钢既具有优良的耐点蚀性也具有高硬度。除了钢号18和19外，还可以看到本发明钢号1-38在退火后均具有不大于250HV的硬度因此可充分用冷加工成型。尽管钢号18和19含有接近允许范围上限的含量的Ni并且在退火后具有较高的硬度，但是退火后的硬度不大于300HV且能进行容易的冷加工。因此，在不需求快速冷却地冷加工情况下，18和19号钢如其它本发明钢一样也能令人满意地使用，因为它们具有良好的耐点蚀性和淬火和回火后的高硬度。
另外，本发明1-38号各种钢具有如此优良的热加工性以致使所要求的材料能通过热加工工艺如热锻和热轧而令人满意地进行制造。
相反地，对于40-52号对比钢来说，其中的每一种中，一种或多种的组成、A值、B值和Ni/Cu比超出本发明的限制范围，可以看出一种或多种特征，即淬火和回火后的硬度、耐点蚀性、退火后的硬度、以及热加工性，都低于本发明钢。
特别是，对于40-45、47和48号对比钢来说，其中A值和B值中的一种或两种都偏离所限定的范围，点电位值低且耐点蚀性不足。还有，对于对比钢43、47和49号来说，其中Ni/Cu比是低的，而对于对比钢49和50号，其中的Cu含量高，热加工性差，因此材料的可制造性就差。另外，对于对比钢46、51和52号来说，其中Ni含量高，退火后硬度大于300HV且冷加工性差，导致材料、部件、膜等的加工性降低。工业用途如上所述，本发明的马氏体不锈钢具有优良的热加工性、退火后的低硬度、优良的耐点蚀性和淬火和回火后的高硬度。以适当组合方式也有可能提供具有这四种特性的本发明钢。因此，当本发明钢用于在户外使用并有可能接触自来水、雨水、冷凝露水或其它类似物质的部件、另件、工具等时，在保持成本较低的同时还能大大地改进可靠性和使用期限。结果，本发明从工业观点来看具有显著效果。
权利要求
1.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，所述钢基本上由下列成分组成按重量计，大于0.15％但不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、按Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo与W、0.02-0.15％的N、0.1-1.5％的Ni、0.1-2.0％的Cu、和余量的铁，所含Ni和Cu的范围要满足下列等式(3)所表示的关系式，下面等式(1)限定的A值不大于10，下面等式(2)限定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择元素而进行计算的)Ni/Cu＞0.2 ……(3)
2.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，所述钢基本由下列成分组成按重量计，大于0.15％但不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、大于0.2％但低于1.0％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、按Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、和余量铁，下面等式(1)限定的A值不大于10，下面等式(2)限定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择元素而进行计算的)B＝Cr+33Mo+1.65W+Cu+30N……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择元素而进行计算的)。
3.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，所述钢基本上由下列成分组成按重量计，0.20-0.35％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、0.3％-0.75％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、和余量铁，由下面等式(1)限定的A值不大于10，由下面等式(2)限定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选元素而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择元素而进行计算的)。
4.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，所述钢基本上由下列成分组成按重量计，大于0.15％但不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、按Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、0.02-0.15％的N、0.1-1.5％的Ni、0.1-2％的Cu、总量不大于0.25％的选自V、Ti和Nb中的至少一种、和余量的铁，所含有Ni和Cu的范围要满足下面等式(3)表达的关系式，下面等式(1)限定的A值不大于10，下面等式(2)限定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分进行计算的)。Ni/Cu＞0.2 ……(3)
5.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，所述钢基本上由下列成分组成按重量计，大于0.15％但低于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、大于0.2％但不大于1.0％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、按Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、总量不大于0.25％的选自V、Ti和Nb中的至少一种、和余量铁，下面等式(1)限定的A值不大于10，下面等式(2)限定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
6.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，所述钢基本上由下列成分组成按重量计，0.20-0.35％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、0.3-0.75％的Ni、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、以Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo和W、不低于0.1％但低于1.0％的Cu、0.02-0.15％的N、总量不大于0.25的选自V、Ti和Nb中的至少一种、和余量的铁，下面等式(1)限定的A值不大于10，下面等式(2)限定的B值不低于20A＝-40C+6Si-2Mn-4Ni+Cr+4Mo+2W-2Cu-30N+11V+10Ti+5Nb ……(1)(其中A值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)B＝Cr+3.3Mo+1.65W+Cu+30N ……(2)(其中B值是通过设定那些不以零加入的选择成分而进行计算的)。
7.具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，其中除按权利要求1-6中任意一项的钢组成外，所述钢含有总量不大于0.1％的选自B、Mg、Ca和Al中的至少一种。
8.按权利要求1-7中任一项具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，其中，淬火和回火后的硬度不低于50 HRC。
9.按权利要求1-8中任一项具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，其中，在脱气过的3.5％盐水中于30℃下的点电位V′c100不低于150mV(用S.C.E)。
10.按权利要求1-9中任一项具有优良耐点蚀性的高硬度马氏体不锈钢，其中，于700-890℃下，一步退火后的硬度不大于250HV。
全文摘要
具有优良热加工性的价格低廉马氏体不锈钢，可进行冷成型而无需复杂退火处理，并且具有优良的耐点蚀性以及淬火和回火后的高硬度。高硬度马氏体不锈钢基本上由下列成分组成；按重量计，大于0.15％但不大于0.40％的C、不大于2.0％的Si、不大于2.0％的Mn、不低于11.0％但低于15.0％的Cr、按Mo+1/2W计，1.0-3.0％的Mo或Mo与W、0.02-0.15％的N、0.1-1.5％的Ni、0.1-2.0％的Cu、和余量的铁，所含Ni和Cu要满足Ni/Cu＞0.2的关系式，Cr当量不大于10，耐点蚀性指标的值不低于20。
文档编号C22C38/00GK1145644SQ96190031
公开日1997年3月19日 申请日期1996年1月10日 优先权日1995年1月13日
发明者上原利弘 申请人:日立金属株式会社