[发明专利]高硅不锈钢及其材料与高硅不锈钢的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高硅不锈钢，特别涉及一种具有高延展性的高硅不锈钢及其制成的材料以及高硅不锈钢的制造方法。

背景技术

高硅不锈钢的名称一般是硅合金(シリコロィ)，是指在不锈钢中含有3.5重量％以上的硅元素的金属材料。高硅不锈钢不易生锈，是具有高韧性、耐磨损性和耐热性的金属材料。

当时，对于高硅不锈钢，锻造淬火处理后的断裂延伸率约为10％，此外，为了实现高硬度而在500℃左右的温度进行热时效处理后的断裂延伸率最多为3.5％这样较低的值。因此，由于作为金属材料的最突出特征之一的延伸性不充分，存在在各种机械部件等的应用中受到限制的问题。

一般的不锈钢等的钢材，通过降低晶粒可以提高机械强度和延展性。对于不锈钢等钢材的降低经历的办法，有多种记载(例如专利文献1～3)、

专利文献1：特开2000-248329号公报

专利文献2：特开2000-351040号公报

专利文献3：特开2002-192201号公报

发明内容

但是，将专利文献1～3所示的方法适用于高硅不锈钢时，即使试图对高硅不锈钢的晶粒细微化仍会发生材料开裂的现象，得不到晶粒细微化的高硅不锈钢。具体而言，高硅不锈钢的晶粒晶粒尺寸在晶粒较小时大约为25～30μm，而断裂延伸率还达不到如上述的在锻造淬火处理后约10％、热时效处理后最高3.5％的水平。

为了解决这样的问题，通过实现断裂延伸大、延展性优良的高硅不锈钢，可以更加发挥高硅不锈钢的特长，提供优良的机械部件等。因此，强烈希望具有高断裂延伸率的高硅不锈钢。

因此，鉴于这样的背景，本发明的目的在于提供具有高断裂延伸率的高硅不锈钢以及其制成的材料以及高硅不锈钢的制造方法。

本发明是通过发现高硅不锈钢的晶粒细微化的方法而实现的。即，在将高硅不锈钢或其母合金的表面温度控制在一定的范围内的同时，通过冲击荷重和/或静荷重，优选负荷冲击荷重，来进行锻造，从而可以降低高硅不锈钢的晶粒大小。此外，通过改变所控制的表面温度和锻造条件，可以控制晶粒的大小。

本发明的高硅不锈钢的特征为，晶粒的大小以15μm以下的细微组织为主体，断裂延伸率为12％以上。

这样，对于高硅不锈钢，通过将晶粒的大小控制在15μm以下，从而可以提高断裂延伸率。

此外，本发明的高硅不锈钢优选晶粒大小以7μm以下的细微组织为主体，断裂延伸率为14％以上。

这样，对于高硅不锈钢，通过将晶粒的大小控制在7μm以下，从而可以进一步提高断裂延伸率。

这里所说的高硅不锈钢，是指含硅3.5重量％以上，一般为3.5重量～7重量％的不锈钢，例如シリコロィA1、シリコロィA2、シリコロィD。

其中，这里所述的“晶粒的大小”是指根据ASTM Designation E112-82求出的值，“断裂延伸率”是根据JIS标准Z2241的金属材料拉伸试验方法所定义的断裂延伸率。

此外，使用本发明的高硅不锈钢作为原材料而制成的弹簧，由于显著改善了延展性，即使在高荷重的负荷下也不易断裂，可以提供优良的机械制品。而且，还可以提供具有长寿命的弹簧。

此外，本发明的高硅不锈钢相对于上述的各种高硅不锈钢的特征在于，在480～550℃的温度范围实施热时效处理后，断里延伸率为7％以上。其中，热时效处理对于高硅不锈钢多为在上述温度范围内保持约1小时。

通过热时效处理，可以提高材料表面的硬度，但对于断裂延伸率为7％以上的高硅不锈钢在实施上述热时效处理后，可以保值布氏硬度值450以上的高的硬度。这里所述的“布氏硬度”是根据JIS标准Z2243的布氏硬度试验求出的信。

具有这样高硬度的高硅不锈钢，可以提供优良的机械部件，此外，还可以提供耐受更高负荷的长寿命的弹簧。

其中，对于弹簧等机械部件，可以通过氮化处理或喷丸处理来进行表面处理。一般而言高硅不锈钢的表面在氮侵入后表面硬度提高，对于具有细微晶粒的高硅不锈钢可以进一步提高表面硬度。此外，喷丸处理可以对高硅不锈钢内部产生残留应力的效果，如果对侵入氮后的表面硬度提高的具有细微晶粒的高硅不锈钢进行喷丸处理，由于喷丸处理所引起的残留应力易于增大，从而可以对抗更大的应力。