马氏体时效钢的制造方法技术

一种马氏体时效钢的制造方法，其用于制造含有0.2～3.0质量％的Ti的马氏体时效钢，所述制造方法具有：利用真空熔融制造含有Ti：0.2～3.0质量％以及N：0.0025～0.0050质量％的重熔用电极的重熔用电极制造工序；和，通过使前述重熔用电极进行重熔，制造平均钢锭直径650mm以上的钢锭的钢锭制造工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及马氏体时效钢的制造方法。
技术介绍
马氏体时效钢具有2000MPa左右的非常高的拉伸强度，因此可以用于要求高强度的构件、例如火箭用部件、离心分离机部件、航空器部件、汽车引擎的无级变速器用部件、模具等各种用途。作为马氏体时效钢的组成的一个例子，可列举以质量％计为18％Ni-8％Co-5％Mo-0.45％Ti-0.1％Al-余量Fe。如此，马氏体时效钢为适量含有Mo、Ti作为强化元素并通过进行时效处理而使Ni3Mo、Ni3Ti、Fe2Mo等金属间化合物析出从而可以得到高强度的钢。另一方面，马氏体时效钢包含以Ti为代表的非金属夹杂物形成元素，因此对于疲劳强度而言必定不高。特别是，在使疲劳强度劣化的最大因素中存在氮化物(例如TiN)、碳氮化物(例如TiCN)之类的非金属夹杂物。一旦该非金属夹杂物在钢中大幅生长，则以该大幅生长后的非金属夹杂物为起点而产生疲劳破坏。因此，作为制造马氏体时效钢的方法，通常使用用真空熔融制造重熔用的消耗电极，使用该消耗电极，通过真空电弧重熔法得到马氏体时效钢的方法。由该真空电弧重熔法制造的马氏体时效钢具有均质(即成分偏析少)、而且非金属夹杂物(TiN、TiCN等)的量少之类的优点。作为应用前述的真空电弧重熔法，使TiN、TiCN等非金属夹杂物微细化的方法，例如，已知有特定了真空电弧重熔时的接通电流与模具直径的关系的马氏体时效钢的制造方法(例如，参照下述专利文献1)。此外，作为可以使夹杂物(氧化物系夹杂物、氮化物系夹杂物)的尺寸飞跃性地微细化的马氏体时效钢的制造方法，已知有经过如下工序的马氏体时效钢的制造方法：在一次真空熔融中，向熔液中添加Mg来调整钢水中混浊的氧化物的组成以使成为MgO为主体的Mg氧化物形成工序；在Mg氧化物形成工序之后，使钢水凝固得到Mg氧化物残留的消耗电极的工序；以及，使用消耗电极，与Mg氧化物形成工序相比使气氛的真空度减压将消耗电极重熔，使熔液中的Mg氧化物解离为Mg和氧并且使Mg量为前述Mg氧化物形成工序的50％以下的解离工序(例如，参照下述专利文献2)。专利文献1：日本特开2003-221627号公报专利文献2：专利第4692282号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，通常而言，在金属材料的疲劳试验中，已知有试验片的尺寸变大时疲劳强度降低之类的尺寸效果。若该尺寸效果的影响大，则在对于标准尺寸的试验片进行疲劳试验并基于该结果设计大的金属制品时，存在金属制品的疲劳强度不充分的可能性。为了解决该问题，最优选使用与实际使用的金属制品的实际尺寸大小的试验片来进行疲劳试验的方法，但该方法大多从成本以及时间两方面来看是困难的。因此，现状几乎都是不仅考虑使用实际的金属制品的环境而设定适当的试验片尺寸，并且使用许多试验片进行疲劳试验，从而估计实际的金属制品的疲劳强度。上述尺寸效果的主要原因为试验片中非金属夹杂物的有无。作为例子，列举出低循环疲劳试验时，由非金属夹杂物(TiN、TiCN等)少的金属材料采取多个试验片，对于采取的多个试验片实施低循环疲劳试验的情况下，与不包含非金属夹杂物的试验片相比，包含非金属夹杂物的试验片中有时成为循环次数低(即疲劳强度低)的测定结果。其结果，有时循环次数为数千循环～数十万循环等循环次数的不均变得极大。对于该问题，特别是在试验片的尺寸小的情况下容易产生。此外，通常而言，形成非金属夹杂物的元素为氧、氮、硫。在马氏体时效钢(特别是利用真空电弧重熔法而制造的马氏体时效钢)那样的高清洁度的金属材料中，这些元素的量极少的情况多，但上述非金属夹杂物的影响极难为零。其结果，对于这样的金属材料实施低循环疲劳试验时，存在在一定的概率下出现低循环次数的情况。如此，可知马氏体时效钢中，存在通过疲劳试验而测定的循环次数不均变大的情况、尺寸效果的影响变大的情况。另一方面，从马氏体时效钢的疲劳强度必定不高的情况出发，必然要求一定程度上较高地维持疲劳强度。本专利技术是鉴于上述情况而成的。即、本专利技术的课题在于提供：可以制造抑制实施疲劳试验(特别是低循环疲劳试验)时的测定结果(循环次数)的不均、降低尺寸效果的影响、一定程度上较高地维持疲劳强度的马氏体时效钢的马氏体时效钢的制造方法。用于解决问题的方案用于解决前述课题的具体的方法如以下所示。<1>一种马氏体时效钢的制造方法，其用于制造含有0.2～3.0质量％的Ti的马氏体时效钢，所述制造方法具有：利用真空熔融制造含有Ti：0.2～3.0质量％以及N：0.0025～0.0050质量％的重熔用电极的重熔用电极制造工序；和，通过使所述重熔用电极进行重熔，制造平均钢锭直径650mm以上的钢锭的钢锭制造工序。<2>根据<1>所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极制造工序包含向钢水中添加N的工序。<3>根据<2>所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，向所述钢水中添加N是通过在与该钢水接触的气氛中导入氮气来进行的。<4>根据<1>～<3>中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极还含有Si：0.01～0.10质量％。<5>根据<1>～<4>中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极还含有Mn：0.01～0.10质量％。<6>根据<1>～<5>中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极还含有Al：1.7质量％以下。<7>根据<1>～<6>中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述钢锭制造工序通过真空电弧重熔使所述重熔用电极进行重熔。<8>根据<1>～<7>中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极的化学组成为C：0.01质量％以下、Al：1.7质量％以下、Si：0.01～0.10质量％、Mn：0.01～0.10质量％、Ti：0.2～3.0质量％、Ni：8.0～22.0质量％、Co：5.0～20.0质量％、Mo：2.0～9.0质量％、N：0.0025～0.0050质量％、O：0.0015质量％以下、余量为Fe以及不可避免的杂质。<9>根据<1>～<8>中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述钢锭的化学组成为C：0.01质量％以下、Al：1.7质量％以下、Si：0.01～0.10质量％、Mn：0.01～0.10质量％、Ti：0.2～3.0质量％、Ni：8.0～22.0质量％、Co：5.0～20.0质量％、Mo：2.0～9.0质量％、N：不足0.0025质量％、O：0.0015质量％以下、余量为Fe以及不可避免的杂质。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供可以制造抑制实施疲劳试验(特别是低循环疲劳试验)时的测定结果(循环次数)的不均、降低尺寸效果的影响、在一定程度上较高地维持疲劳强度的马氏体时效钢的马氏体时效钢的制造方法。附图说明图1为表示实施例1中的低循环疲劳试验后的试验片的断裂面的扫描电子显微镜图像(二次电子图像)。图2为表示实施例1中的低循环疲劳试验后的试验片的断裂面的扫描电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马氏体时效钢的制造方法，其用于制造含有0.2～3.0质量％的Ti的马氏体时效钢，所述制造方法具有：利用真空熔融制造含有Ti：0.2～3.0质量％以及N：0.0025～0.0050质量％的重熔用电极的重熔用电极制造工序；和通过使所述重熔用电极进行重熔，制造平均钢锭直径650mm以上的钢锭的钢锭制造工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种马氏体时效钢的制造方法，其用于制造含有0.2～3.0质量％的Ti的马氏体时效钢，所述制造方法具有：利用真空熔融制造含有Ti：0.2～3.0质量％以及N：0.0025～0.0050质量％的重熔用电极的重熔用电极制造工序；和通过使所述重熔用电极进行重熔，制造平均钢锭直径650mm以上的钢锭的钢锭制造工序。2.根据权利要求1所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极制造工序包含向钢水中添加N的工序。3.根据权利要求2所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，向所述钢水中添加N是通过在与该钢水接触的气氛中导入氮气来进行的。4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极还含有Si：0.01～0.10质量％。5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极还含有Mn：0.01～0.10质量％。6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的马氏体时效钢的制造方法，其中，所述重熔用电极还含有Al：1.7质量％以下。7.根据权利要求1～权利要求6中...

【专利技术属性】
技术研发人员：上村享彦，劳伦·费勒，帕斯卡尔·普兰，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP