专利名称：：二相不锈钢以及二相不锈钢制铸造品的制作方法
技术领域：
：本发明涉及具有铁素体相和奥氏体相的二相不锈钢、以及使用该二相不锈钢制造的铸造品。
背景技术：
：作为不锈钢，具有铁素体相和奥氏体相的二相不锈钢被用作各种部件的材料。公知二相不锈钢由于奥氏体相而具有优良的耐蚀性。作为该二相不锈钢，在下述专利文献1中提出了C为0.02质量％以下、Si为2.0质量X以下、Mn为2.0质量X以下、P为0.04质量。％以下、S为0.04质量％以下、Ni为37质量％、Cr为1727质量％、Mo为0.56.0质量％、Cu为15质量％、W为3质量X以下、N为0.050.3质量％、B为0.00050.0015质量％、其余由Fe构成的大型不锈钢制品用材料。这里，当在海水用大型螺旋桨等壁厚铸造品中使用二相不锈钢时，由于冷却速度慢而产生的o相或碳氮化物会对耐蚀性或韧性造成不良影响，因此通过调整各成分元素的含有量来防止该不良影响。另外，在下述专利文献2中提出了C为0.06质量％以下、Si为1.53.5质量％以下、Mn为0.13.0质量％以下、Ni为28质量％、Cr为1828质量％、Mo为0.10.9质量％、N为0.030.2质量％、其余由Fe构成的二相不锈钢，该二相不锈钢对海水具有耐蚀性并具有高强度。专利文献1:日本专利文献特许第3270498号公报；专利文献2:日本专利文献特开平9-302446号公报。
发明内容发明所要解决的问题但是，以往的二相不锈钢通过在Cr之外含有多种成分元素而形成有铁素体相和奥氏体相，如果所有的多种成分元素不在规定范围之内，则无法使铁素体相和奥氏体相位于期望的范围之内，从而必须的成分元素很多。在这样的成分元素中，Mo是用于提高耐蚀性、特别是提高还原性环境中的耐蚀性的必须成分，在不锈钢中与Cr同样是不可缺少的元素。但是，Mo被指责为一旦添加量增加就会对韧性等强度产生不良影响，并且其价格昂贵。因此，在上述专利文献2等中，虽然试图降低Mo的含量，但是仍需要添加少量的Mo。另外，以往如用于小型船舶的推进装置的螺旋桨等那样，使用不锈钢来铸造具有壁厚薄的薄壁部的铸造品。当铸造该壁厚薄的铸造品时，由于在铸入时薄壁部容易被铸造模具冷却，因此熔液的流动性容易降低。因此，当从铸入温度至不锈钢的熔点的温度差较小时，无法向薄壁部充分地注入熔液，从而容易产生缺损部。但是，如果通过提高铸入温度来扩大铸入温度与不锈钢的熔点之间的温度差以防止缺损部的产生，则导入到铸造模具中的熔液的温度会相应地升高，结果会导致热负荷增大，并且还容易产生气体等，对制造模具造成的不良影响增大，所以并非优选。因此，本发明的目的在于提供一种二相不锈钢，该二相不锈钢不添加Mo，将成分元素的种类抑制得较少，并且可以均衡地确保足以实用的强度和耐蚀性。另外，本发明的另一目的在于提供一种二相不锈钢，该二相不锈钢可以在不提高铸入温度的情况下确保较宽的可以流动的温度幅度，从而容易形成薄壁部。用于解决问题的手段为了达到上述目的，本发明第一方案的二相不锈钢的特征在于，主要成分由Fe构成，含有C、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、N、以及不可避免的杂质，具有铁素体相和奥氏体相，并且铁素体相面积率为20%以上、60%以下。本发明第二方案的二相不锈钢的特征在于，C的含量为0.08质量％以下，Si的含量为0.5质量％以上、1.5质量％以下，Mn的含量为1.0质量%以下，Ni的含量为4.0质量％以上、8.0质量。Z以下，Cr的含量为23质量％以上、27质量％以下，Cu的含量为2.0质量％以上、6.0质量％以下，N的含量为0.05质量％以上、0.3质量％以下，其余由Fe和不可避免的杂质构成，具有铁素体相和奥氏体相，并且铁素体相面积率为20%以上、60%以下。本发明第三方案的二相不锈钢具有第一或第二方案所述的构成，其特征在于，用于铸造具有3mm以下的薄壁部的铸造品，具有145(TC以下的熔点。本发明第四方案的二相不锈钢制铸造品的特征在于，由第一至第三方案中任一方案所述的二相不锈钢形成。本发明第五方案的二相不锈钢制铸造品的特征在于，为由第三方案所述的二相不锈钢形成的小型船舶的推进器用的螺旋桨。发明的效果根据第一或第二方案的二相不锈钢，主成分为Fe并含有C、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、N、以及不可避免的杂质，通过调整各种成分元素的含量，使其具有铁素体相和奥氏体相，并且铁素体相面积率为20%以上、60%以下，因此可以在不添加Mo的情况下均衡地确保强度和耐蚀性。因此，可以提供一种将成分元素的种类抑制得较少、作为与水或海水接触的螺旋桨等各种部件的材料而足以实用的、廉价的二相不锈钢。另外，根据第三方案的二相不锈钢，由于将具有1450。C以下的熔点的第一方案的二相不锈钢用于铸造具有3mm以下的薄壁部的铸造品，因此可以在不提高铸造时的铸入温度的情况下容易地确保较宽的可以流动的温度幅度。因此，可以不增加施加给铸造模具的热负荷，提高熔液在铸造模具中的流动性，即使成形壁厚为3mm以下的薄壁部，在薄壁部中也不易形成缺损部。根据第四方案的二相不锈钢制铸造品，由于由第一或第二方案的二相不锈钢形成，因此可以使用不添加Mo的材料来提供与水或海水接触的、具有足以实用的耐蚀性和强度的铸造品。根据第五方案的二相不锈钢制铸造品，由于为小型船舶的推进器用的螺旋桨，因此虽然在较宽的范围内具有薄壁的翼部，但是由于由第二方案的二相不锈钢形成，因此在铸造时流动性良好，在翼部中不易形成缺损部，从而易于制造。另外，当使用时，在于常温水或海水中受到与产生的推进力相对应的应力来使用的环境下，可以确保足够的耐蚀性和强度。因此，可以提供一种容易制造、并且具有足以实用的耐蚀性和强度的螺旋桨。图1是本发明的实施方式的螺旋桨的简要平面图；图2是使用成分元素的Cr当量和Ni当量来表示简要的相结构的状态图。具体实施方式下面，对本发明的实施方式进行说明。图1示出了作为本实施方式的铸造品的小型船舶的推进器用的螺旋、该螺旋桨10由特定的二相不锈钢形成，其包括中心部11，为旋转的中心；以及翼部12，与该中心部11一体设置，为进行旋转的薄壁部。翼部12在较宽的面积内形成为薄壁状，最薄壁部的厚度为3mm以下，优选为2mm以下。使用用于成形中心部11的中空部和用于成形翼部12的中空部一体连通的铸造模具来铸造该螺旋桨10。铸造时注入铸造模具的熔液的成分元素经过了调整，以便可以在形成螺旋桨10的状态下形成特定的二相不锈钢。例如在1550165(TC的铸入温度下将熔液注入铸造模具，通过放热来制造螺旋桨。作为构成该螺旋桨10的材料的二相不锈钢含有C、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、N，其余由Fe和不可避免的杂质构成，未添加昂贵的Mo。在本发明中，通过调整各成分元素的含有量，可以在不添加MO的情况下形成具有铁素体相和奥氏体相的二相不锈钢，并且可以降低钢的熔点。调整各成分元素的含量的理由如下。C是确保二相不锈钢的强度的成分，是高效的奥氏体稳定化元素。当含量过多时，会使碳化铬析出而导致腐蚀性下降，或者使二相不锈钢容易变脆。如果增加C的含量，则虽然容易降低熔点，但是对强度的影响大，因此这里优选抑制得较少，使C为0.08质量X以下。Si是二相不锈钢的脱氧剂，是稍强的铁素体稳定化元素。当含量过多时，容易变脆。如果增加Si的含量，则熔点可能会降低。这里，由于不添加作为铁素体稳定化元素的Mo，因此优选增加具有稳定铁素体相和降低熔点两方面作用的Si的含量，使Si为0.5质量X以上、1.5质量％以下。Mn是二相不锈钢的脱氧剂，与Ni类似，有助于增加N的固溶量等，是稍弱的奥氏体稳定化元素。如果增加Mn的含量，则虽然可以降低熔点，但是当含量增多时，容易产生制造上的问题，耐孔蚀性等耐蚀性容易降低。因此，使Mn的含量为1.0质量％以下的范围。Ni是提高机械性质、成形性等并有助于维持耐蚀性的成分，是奥氏体稳定化元素。虽然Ni对熔点的影响会根据含量的范围而不同，但是其影响较小。这里，由于不添加作为铁素体稳定化元素的Mo，因此优选将对熔点的影响小的奥氏体稳定化元素Ni的含量抑制得较小，使其为4.0质量%以上、8.0质量％以下的范围。Cr是提高二相不锈钢的耐蚀性的主要成分，是铁素体稳定化元素。Cr的含量越大，由于钝化膜的稳定性的增强等，耐蚀性越强。虽然Cr对熔点的影响会根据含量的范围而不同，但是其影响非常小。由于不添加作为铁素体稳定化元素并有助于提高耐蚀性的Mo，因此优选多添加有助于铁素体相的稳定化和提高耐蚀性的Cr，但是如果过量会有损于机械性质、成形性等。因此，使Cr为23质量X以上、27质量％以下的范围。Cu是有助于提高二相不锈钢的耐蚀性的成分。如果增加Cu的含量，则熔点可能会降低。由于不添加有助于提高耐蚀性的Mo，因此在本发明中优选多添加Cu，但是如果过量会容易变脆。因此，使Cu为2.0质量％以上、6.0质量％以下的范围。N是可以通过微小的含量而提高二相不锈钢的强度的成分，是较强的奥氏体稳定化元素。N的含量对熔点的影响较小。由于当过量添加时会使氮化物析出，因此使N为0.05质量X以上、0.3质量％以下的范围。并且，除了上述成分元素之外，在该二相不锈钢中，其余成分由Fe和不可避免的杂质构成。作为不可避免的杂质而含有P、S等，另外，有时也会与使用材料一起而例如含有0.3质量X以下的Mo。在本发明中，虽然也可以进一步除去作为不可避免的杂质而含有的Mo，但由于含量小，因此也可以不除去而直接使用。在本发明的二相不锈钢中，通过在上述范围内调整以上成分元素的含量，首先调整铁素体相和奥氏体相的比例，使铁素体相面积率为20%以上、60%以下。由此，可以均衡地确保钢的耐蚀性和强度。这里，作为耐蚀性，特别提高了耐孔蚀性。虽然该铁素体面积率根据冷却速度等各种条件而改变，但是可以分类为铁素体稳定化元素和奥氏体稳定化元素，例如使用以下的式(1)、(2)等计算出Cr当量、Ni当量，并作为指标加以利用。数1Cr当量一XCr+XMo+1.5XXSi+0.5XXNb…(1)Ni当量二XNi+30XXC+0.5XXMn+30XXN…(2)(在各式中，％成分元素为通过质量百分比表示的该成分元素的含有率。在式(1)中，XNb的项是在含有时被加入的项。)使用该Cr当量和Ni当量时的简要的相结构如图2的状态图所示。在本发明中，将Cr当量和Ni当量调整为S区域，以使铁素体相面积率为20%以上、60。％以下。上述调整的原因在于当该铁素体面积率过小时，强度容易不足，而当过大时，耐蚀性容易不足。另外，在本实施方式的二相不锈钢中，通过如上所述调整铁素体相和奥氏体相的比率并调整上述成分元素的含量，将熔点调整为145(TC以下，特别优选调整为143(TC以下。优选该熔点越低越好，其原因在于当过高时，如果铸造时不提高熔液的温度，熔液的流动性容易变得不足，从而容8易导致薄壁部分的成形变得困难。根据该二相不锈钢，分别以特定的含量含有C、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、N,其余由Fe和不可避免的杂质构成，具有铁素体相和奥氏体相，并且铁素体相面积率为20%以上、60%以下，因此可以在不添加Mo的情况下均衡地确保强度和耐蚀性。因此，可以提供一种将成分元素的种类抑制得较少、能够制造廉价并足以实用的与水或海水接触的螺旋桨10的二相不锈钢。另外，由于该二相不锈钢具有145(TC以下的熔点，因此可以在不提高铸造时的铸入温度的情况下容易地确保较宽的可以流动的温度幅度。因此，可以不增加施加给铸造模具的热负荷，提高熔液在铸造模具中的流动性，从而使得即使螺旋桨10的翼部12具有3mm以下壁厚的部分，在翼部12中也不易形成缺损部。并且，根据由上述二相不锈钢形成的螺旋桨10，当制造时，成分元素的种类少，可以以低成本进行制造，并且材料的流动性优良，难以在翼部12形成缺损部，因此容易制造。另外，当使用时，在于常温水或海水中受到与产生的推进力相对应的应力来使用的环境下，可以确保足够的耐蚀性和强度。实施例下面，对本发明的实施例进行说明。形成含有表1所示的成分、其余由Fe和不可避免的杂质构成的不锈钢，通过测量或模拟求出作为其熔点的液相线温度、以及铁素体相相)和奥氏体相(Y相)的面积率。结果如表l所示。200710145367.2说明书第8/9页表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注l)各元素的单位为质量％。注2)比较例1和实施例6为测量值。强度试验使用通过上述比较例1和实施例6得到的试验片进行了拉伸试验和冲击试验。使用形成为相同形状的试验片，在遵照JISZ2371金属材料拉伸试验方法的相同条件下进行了拉伸试验。另外，使用形成为相同形状的试验片，在遵照JISZ2371金属材料冲击试验方法的相同条件下进行了冲击试验。结果如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>根据表2的结果可知，与含有Mo的比较例1的二相不锈钢相比，可以确认实施例6的二相不锈钢的拉伸试验和冲击试验的结果与其相同或更加优良。铸造试验通过上述比较例1和实施例6的成分比的材料，使用铸造模具制造了图1所示的小型船舶用螺旋桨。该螺旋桨10的翼部12的最薄壁部的厚度为1.6mm。结果，在实施例6中可以进行良好的铸造，与此相对，在比较例1中，由于熔点高，因此当使用与实施例1相同温度的熔液时，温度范围窄，在翼部12中容易产生铸造缺损。因此，与比较例1的材料相比，可以确认实施例6的材料容易铸造薄壁产品。耐蚀性试验接着，对在铸造试验中由比较例1和实施例6的材料制造的螺旋桨10进行了耐蚀性试验。在耐蚀性试验中，在遵照JISZ2371盐水喷雾试验方法的相同条件下，喷射35°C、5重量％的食盐水并放置4日，通过目视来确认是否生锈。结果，实施例6的螺旋桨10和比较例1的螺旋桨10的表面均未生锈。从而，可以确认实施例6的材料具有与比较例1的材料相同的耐蚀性。权利要求1.一种二相不锈钢，其特征在于，主要成分由Fe构成，含有C、Si、Mn、Ni、Cr、Cu、N、以及不可避免的杂质，具有铁素体相和奥氏体相，并且铁素体相面积率为20％以上、60％以下。2.—种二相不锈钢，其特征在于，C的含量为0.08质量％以下，Si的含量为0.5质量％以上、1.5质量％以下，Mn的含量为1.0质量％以下，Ni的含量为4.0质量％以上、8.0质量％以下，Cr的含量为23质量％以上、27质量％以下，Cu的含量为2.0质量％以上、6.0质量％以下，N的含量为0.05质量％以上、0.3质量％以下，其余由Fe和不可避免的杂质构成，具有铁素体相和奥氏体相，并且铁素体相面积率为20%以上、60%以下。3.如权利要求1或2所述的二相不锈钢，其特征在于，用于铸造具有3mm以下的薄壁部的铸造品，具有145(TC以下的熔点。4，一种二相不锈钢制铸造品，其特征在于，由权利要求1至3中任一项所述的二相不锈钢形成。5.—种二相不锈钢制铸造品，其特征在于，为由权利要求3所述的二相不锈钢形成的小型船舶的推进器用的螺旋桨。全文摘要本发明提供一种二相不锈钢，该二相不锈钢不添加Mo，价格低廉，并且可以均衡地确保足以实用的强度和耐蚀性。其中，C的含量为0.08％以下，Si的含量为0.5～1.5％，Mn的含量为1.0％以下，Ni的含量为4.0～8.0％，Cr的含量为23～27％，Cu的含量为2.0～6.0％，N的含量为0.05～0.3％，其余成分由Fe和不可避免的杂质构成，具有铁素体相和奥氏体相，铁素体相面积率为20％～60％。文档编号B63H1/14GK101230435SQ20071014536公开日2008年7月30日申请日期2007年9月11日优先权日2007年1月23日发明者铃木孝信申请人:雅马哈发动机株式会社