[发明专利]析出强化型马氏体钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度且冲击特性优异的析出强化型马氏体钢及其制造方法。

背景技术

以往，发电用涡轮部件、飞机机体部件利用了高强度的铁基合金。

对于发电用涡轮部件，高Cr钢被用于各种部件。涡轮部件中、尤其是对于要求强度的蒸气涡轮的低压最终段动叶片，作为兼备强度和耐氧化性、耐蚀性的合金，利用了按重量计含有12％左右的Cr的12Cr钢。为了提高发电效率，叶片长度长是有利的，而对于12Cr钢来说，由于强度的限制，叶片长度的极限为约1米。

另外，已知有AISI4340、300M之类的低合金系高张力钢。这些合金是能够得到1800MPa级的拉伸强度及10％左右的伸长率的低合金钢，但有助于耐蚀性和耐氧化性的Cr量少至1％左右，因而无法作为蒸气涡轮的动叶片使用。应用于飞机用途时，以防止空气中的盐分等导致腐蚀为目的，多数情况也是施行镀敷等的表面处理之后利用。

另一方面，作为兼顾强度及耐蚀性和耐氧化性的合金有高强度不锈钢。作为高强度不锈钢的代表性的合金，已知有PH13-8Mo等的析出强化型马氏体钢(专利文献1、专利文献2)。该析出强化型马氏体钢由于在淬火后的马氏体组织中使微细的析出物分散析出，因而与淬火-回火型的12Cr钢相比可以得到高的强度。另外，通常含有10％以上的有助于耐蚀性的Cr，耐蚀性和耐氧化性优于低合金钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-194626号公报

专利文献2:美国专利第3342590号公报

发明内容

发明要解决的问题

关于上述的专利文献1、专利文献2的析出强化型马氏体钢，虽然使有助于强度的析出物微细且大量地分散而得到了高强度的合金，但相反也看到韧性有降低的倾向。例如，考虑蒸气涡轮动叶片的长大化、或者应用于飞机用途时，希望有1500MPa以上的拉伸强度，却留下兼顾强度和韧性的问题。

例如，专利文献1公开了由于成分的限定而具备拉伸强度和韧性的蒸气涡轮叶片材料的发明，示出作为韧性的评价基准的夏比冲击试验的吸收能量为20J以上。然而，12Cr钢、低合金系高张力钢的吸收能量为30J以上，因而强烈希望吸收能量与以往材料同等的合金。

本发明的目的在于提供兼备1500MPa级的拉伸强度和30J以上的高夏比吸收能量的析出强化型马氏体钢及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人等为了兼顾析出强化型马氏体钢的强度特性和韧性，对于各种合金进行机械性质与组织的关系的深入研究。结果发现，通过将熔体化处理后的残留奥氏体相的量控制在适当的范围，能够兼顾热处理后的拉伸强度和高夏比吸收能量。

即本发明为一种析出强化型马氏体钢，其是由按质量％计C：0.05％以下、Si：0.2％以下、Mn：0.4％以下、Ni：7.5～11.0％、Cr：10.5～13.5％、Mo：1.75～2.5％、Al：0.9～2.0％、Ti：小于0.1％、余量为Fe和杂质形成的析出强化型马氏体钢，该析出强化型马氏体钢按体积分数计包含0.1～6.0％的奥氏体。

优选的是前述奥氏体的体积分数为0.3～6.0％的析出强化型马氏体钢。

另外，本发明为一种析出强化型马氏体钢的制造方法，其是由按质量％计C：0.05％以下、Si：0.2％以下、Mn：0.4％以下、Ni：7.5～11.0％、Cr：10.5～13.5％、Mo：1.75～2.5％、Al：0.9～2.0％、Ti：小于0.1％、余量为Fe和杂质形成的析出强化型马氏体钢的制造方法，对按体积分数计包含0.1～5.0％的奥氏体的析出强化型马氏体钢进行时效处理，从而使奥氏体的体积分数为0.1～6.0％。

发明的效果

本发明的析出强化型马氏体钢是高强度的并且韧性也优异，因而通过用于发电用涡轮部件，可期待提高发电效率。另外，作为飞机部件使用时，能够有助于机体的轻量化。

附图说明

图1所示为拉伸强度与奥氏体量的关系图。

图2所示为吸收能量与奥氏体量的关系图。

图3所示为拉伸强度与吸收能量的关系图。

具体实施方式

如上所述，本发明最大的特征在于为了兼顾拉伸强度和高夏比吸收能量而将热处理后的奥氏体相的量控制在适当的范围。