ステンレス鋼の 4 つの主要な族のうち, マルテンサイト系ステンレス鋼は独特の傑出した地位を占めています.
オーステナイトグレードとは異なります, 熱処理では硬化できないもの, またはフェライトグレード, 硬化性が限られている, マルテンサイト系ステンレス鋼は熱処理により硬化し、高硬度が得られます。, 強さ, 焼入れと焼戻しによる耐摩耗性.
この耐食性と機械的性能の組み合わせにより、耐久性と過酷な環境に対する耐性の両方が必要な用途に最適な材料となります。.
刃物や手術器具からタービンブレードや自動車部品まで, マルテンサイト系ステンレス鋼は、数え切れないほどの産業および民生用途に不可欠です。.
1. マルテンサイト系ステンレス鋼とは?
マルテンサイト ステンレス鋼 は、主にステンレス鋼の開発が可能なステンレス鋼のカテゴリーです。 熱処理によるマルテンサイト組織.
一般にオーステナイト系とは分けて分類されます。, フェライト, 二重, 析出硬化型ステンレス鋼は、主な強化メカニズムが冷却中のオーステナイトからマルテンサイトへの変態に基づいているためです。, その後、機械的特性の必要なバランスを達成するために焼き戻しが行われます。.
簡単に言うと, 製造と熱処理の順序は変換に続きます:
焼鈍組織 → オーステナイト化 → 焼入れ → マルテンサイト組織 → 焼き戻し → 最終工学特性
このプロセスは、鋼を適切な温度まで加熱することから始まります。 オーステナイト温度, 微細構造がオーステナイトに変態し、合金元素が組成と熱サイクルに従って再分布する場所.
その後、コンポーネントは十分に急速に冷却され、より柔らかい平衡構造の形成が抑制され、マルテンサイト変態が促進されます。.
得られるマルテンサイトは、過飽和炭素を含む高度にひずんだ結晶構造を特徴とします。.
これにより高い硬度と強度が得られます, しかし、焼き入れたてのマルテンサイトも靭性が限られており、残留応力が大きい場合があります。.
その結果, マルテンサイト系ステンレス鋼部品は一般的に次のような処理を受けます。 焼き戻し, これにより脆性が軽減され、エンジニアが最終的な硬度と靭性を調整できるようになります。.
マルテンサイト変態
マルテンサイト変態は無拡散変態です, オーステナイト化時に起こるせん断型変態 (FCC) マルテンサイト開始温度以下に急速に冷却される (MS).
この変換は瞬時に行われ、炭素原子の拡散は伴いません。炭素は格子内に閉じ込められたままになります。, 過飽和固溶体の生成.
| ステージ | 説明 | 温度 |
| オーステナイト化 | 950～1050℃に加熱してオーステナイトを形成. | 950–1050°C |
| 消光 | 迅速な冷却 (油, 空気, または水) オーステナイトをマルテンサイトに変える. | さん以下 |
| 焼き戻し | 応力を緩和し、特性を調整するために 150 ～ 650°C に再加熱します。. | 150–650°C |
2. マルテンサイト系ステンレス鋼の化学組成
マルテンサイト系ステンレス鋼は幅広いグレードをカバーしているため、, 以下の範囲は、単一グレードの要件ではなく、代表的な業界範囲です。.
| 合金元素 | 典型的な範囲 (wt％) | マルテンサイト系ステンレス鋼の主な機能 |
| クロム (cr) | 10.5–18.0％ | ステンレス鋼の基本的な耐食性と耐酸化性を提供し、相の安定性に大きな影響を与えます。. |
| 炭素 (c) | 0.03–1.20％ | 従来のマルテンサイトグレードにおける主な硬化および強化要素. |
| ニッケル (で) | 0–3.0％ | タフネスを改善します, ハーデン剤, 選択されたグレードの位相安定性. |
| モリブデン (MO) | 0-1.5% | 耐局部腐食性を向上させ、焼入れ性と高温性能に貢献します。. |
| マンガン (Mn) | 0-1.5% | 脱酸をサポートし、オーステナイトの安定性と焼入れ性に影響を与えます. |
シリコン (そして) |
0–1.0％ | 主に製鋼時の脱酸剤として作用し、耐酸化性に貢献します。. |
| 窒素 (n) | 0–0.20％ | 選択された最新グレードまたは特殊グレードで使用される強化要素およびオーステナイト安定化要素. |
| バナジウム (v) | 0–1.0％* | 主に特殊な耐摩耗性または工具タイプのマルテンサイト鋼に使用される強力な炭化物形成元素. |
| ニオブ (NB) | 0–1.0％* | 安定した炭化物を形成し、選択したグレードの冶金的安定性を向上させることができます. |
炭素: 主要な硬化要素
炭素は熱処理中に形成される組織に大きな影響を与えるため、マルテンサイト系ステンレス鋼において特に重要な役割を果たします。.
焼きなまし状態で, 炭素は部分的に固溶体として存在し、部分的に炭化物相として存在する場合があります。, グレードと熱履歴に応じて.
オーステナイト化およびその後の焼入れ中, 炭素は硬いマルテンサイトの形成に寄与します.
一般的なエンジニアリングの傾向として:
- 炭素レベルの低下 靭性の向上とより適度な硬度を好む.
- 中程度の炭素レベル 硬度と機械的強度のバランスを保つ.
- 高炭素レベル 非常に高い硬度と耐摩耗性の向上が可能になりますが、靭性が低下し、脆性が増加する可能性があります。.
これが、マルテンサイト族内のグレードが劇的に異なる用途を持つことができる理由です。.
バルブには比較的低炭素グレードが使用される場合があります, シャフト, および構造コンポーネント, ナイフには高炭素グレードが選択される場合があります, 切削工具, 耐摩耗精密部品.
3. マルテンサイト系ステンレス鋼の主な種類と等級
マルテンサイトステンレス鋼には、硬度に関するさまざまな要件を満たすために開発されたいくつかの異なるグレードグループが含まれています, 強さ, 耐食性, 耐摩耗性, 加工性, タフネス, キャスト性.
標準マルテンサイトグレード
以下の組成範囲は、対応するグレードの指定に一般的に関連付けられている代表的な制限です。.
正確な要件は、該当する ASTM に対して常に検証する必要があります。, で, 私たち, 彼はそうです, または顧客の仕様.
| 学年 | 米国の指定 | おおよその構成 | 典型的なアプリケーション |
| 410 | S41000 | cr: 11.5-13.5%; c: ≤0.15% | バルブ, ポンプコンポーネント, シャフト, ファスナー, タービン部品, および一般産業用部品. |
| 420 | S42000* | cr: 12–14％; c: 0.15–0.40% | カトラリー, 手術器具, ブレード, カビ, 耐摩耗性コンポーネント. |
| 420J2 | 一般に S42000 ファミリの同等品と関連付けられています** | cr: 12–14％; c: 0.26–0.40% | ナイフ, はさみ, ハサミ, 消費者用カトラリー, および汎用切削工具. |
| 431 | S43100 | cr: 15–17%; で: 1.25–2.50%; c: ≤0.20% | ポンプシャフト, 海洋シャフト, バルブコンポーネント, 航空機の継手, 高強度機械部品. |
440a |
S44002 | cr: 16–18％; c: 0.60–0.75% | カトラリー, バルブコンポーネント, ベアリング, 医療機器, そして耐摩耗部品. |
| 440b | S44003 | cr: 16–18％; c: 0.75–0.95% | 切削工具, 精密機器, ベアリング, コンポーネントを着用します. |
| 440c | S44004 | cr: 16–18％; c: 0.95–1.20％ | 高性能ベアリング, 精密摩耗部品, プレミアムカトラリー, バルブ部品, および手術器具. |
| 416 | S41600 | cr: 12–14％; c: ≤0.15%; s: 0.15–0.35% | 精密加工された継手, シャフト, ネジ, バルブコンポーネント, ファスナー, および自動ねじ機部品. |
鋳造マルテンサイトグレード
ASTM 鋳造指定システムは、いくつかの重要なマルテンサイト系ステンレス鋼グレードを識別します。.
| ASTM 鋳造グレード | 米国の指定 | おおよその構成 | 典型的なアプリケーション |
| CA-15 | J91150 | cr: 約 11.5–14.0％; c: 通常 ≤0.15% | バルブボディとトリム, ポンプコンポーネント, タービン部品, 油圧機器, および産業機械. |
| CA-40 | J91151 | cr: 約 11.5–14.0％; c: 通常、 0.40% | 耐摩耗バルブ部品, 産業機械, 蒸気サービスコンポーネント, そして機械部品. |
CA-6NM |
J91540 | cr: 約 11.5–14.0％; で: 約 3.5-4.5%; MO: 約 0.4–1.0％; c: ≤0.06％ | 油圧タービン, 水力発電設備, 大型ポンプインペラ, ポンプケース, および水処理コンポーネント. |
| CB-7Cu-1 | J92180 | cr: 約 14-16%; で: 約 4–6％; cu: 約 2.5–4.0％; c: ≤0.07% | 航空宇宙コンポーネント, 高強度鋳物, パンプス, バルブ, 要求の厳しい産業用機器. |
4. マルテンサイト系ステンレス鋼の熱処理
熱処理 マルテンサイト系ステンレス鋼の特徴の 1 つです。.
オーステナイト系ステンレス鋼とは異なり、, 通常、従来の焼き入れや焼き戻しでは大幅に強化することはできません。,
マルテンサイトグレードは、さまざまな組み合わせを開発できるように特別に設計されています。 硬度, 強さ, タフネス, 耐摩耗性, および寸法の安定性 制御された熱処理により.
アニーリング
焼きなましは、機械加工前にマルテンサイトステンレス鋼を軟化させるために一般的に使用されます。, 形にする, またはその後の熱処理.
グレードや仕様により異なります, 鋼は適切な温度範囲に加熱され、制御された条件下で冷却されて、より柔らかく、より機械加工しやすい微細構造が生成されます。.
アニーリングの主な目的は次のとおりです。:
- 硬度を下げる
- 内部ストレスの解消
- 被削性の向上
- 寸法安定性の向上
- 最終硬化前により均一な微細構造を生成
多くのコンポーネントの場合, 完全に硬化したマルテンサイトステンレス鋼は機械加工が難しく高価であるため、粗加工は焼きなまし状態で行われます。.
コンポーネントはその後熱処理され、必要な最終寸法を達成するために仕上げ機械加工または研削が行われます。.
オーステナイト化
オーステナイト化は、焼き入れ前に鋼を加熱してオーステナイトを形成する段階です。. 必要な温度はグレードに大きく依存します.
一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼用, 典型的なオーステナイト化温度は、およそ次の範囲内に収まります。:
| 学年家族 | 一般的なオーステナイト化範囲* | 主な目的 |
| 410 / 低炭素マルテンサイトグレード | 約 925–1,010℃ | その後の硬化に適したオーステナイト組織を開発する. |
| 420 / 中炭素グレード | 約 980–1,065℃ | 焼入れ前に適量の炭素および合金元素を溶解します。. |
| 440-シリーズ高炭素グレード | 約 1,010–1,120°C | 炭化物の溶解と粒子の成長を制御しながら、高硬度の可能性を開発します。. |
| 431 およびニッケル含有グレード | 約 980–1,070℃ | 焼入性の適切なバランスを開発する, 強さ, とタフネス. |
* これらの範囲は代表的なものにすぎません. 実際の熱処理温度と保持時間は、該当する材料仕様に従って選択する必要があります。, セクションサイズ, 炉の状態, および必要な最終プロパティ.
オーステナイト化は注意深く制御する必要がある. 温度が低すぎる場合, 変態または炭化物の溶解が不十分であると、達成可能な硬度が制限される可能性があります.
過度に高い温度または過度の保持時間は、結晶粒の成長を促進し、残留オーステナイトの量を増加させる可能性があります。, 靭性と寸法安定性が低下する可能性がある.
消光
オーステナイト化後, コンポーネントは、オーステナイトからマルテンサイトへの変態を促進するのに十分な速度で冷却されます。.
グレードとコンポーネントの形状に応じて, 焼き入れには以下が含まれる場合があります:
- 空冷
- 油焼入れ
- ポリマーの急冷
- 加圧ガス焼入れ
- その他の制御された冷却方法
焼入れ媒体の選択は、硬化のための十分な冷却の達成と熱応力の最小化との間のバランスを考慮して行われます。.
焼き戻し
焼き入れたてのマルテンサイトは非常に高い硬度を持ちますが、内部応力も高く、靭性も限られています。.
したがって、焼き戻しは、ほとんどのエンジニアリング用途にとって不可欠なステップです。.
焼き戻し中, 鋼はオーステナイト化範囲未満の制御された温度まで再加熱され、適切な期間保持されます。.
このプロセスにより、マルテンサイト構造が安定化して残留応力が軽減され、同時に硬度と靭性のバランスが調整されます。.
一般的に:
- 焼き戻し温度の低下 より高い硬度と耐摩耗性を維持する傾向があります.
- より高い焼き戻し温度 一般に、靭性と応力安定性を向上させながら、硬度を低下させます。.
正確な関係はグレードによって異なります. 一部のマルテンサイト系ステンレス鋼は、特定の焼き戻し範囲内で望ましくない脆化や腐食挙動の変化を示す場合もあります。.
したがって, 焼き戻し温度は、一般的な硬度目標のみに基づくのではなく、関連するグレードの仕様と必要な使用特性に従って選択する必要があります。.
二重焼戻しと寸法安定化
高炭素および高性能マルテンサイト系ステンレス鋼には、必要な場合があります。 複数回の焼き戻しサイクル 構造の安定性を向上させ、残留オーステナイトの影響を軽減します。.
ダブルテンパリングにはいくつかの利点があります:
- 寸法安定性の向上
- より均一な機械的特性
- 残留応力の低減
- 変態残留オーステナイトの安定化
- 硬度と靱性のバランスの向上
精密用途では, 最終研削または仕上げの前に、追加の安定化処理が使用される場合があります。.
これはベアリングにとって特に重要です, 切削工具, 精密バルブ部品, 小さな寸法変化が機能的性能に影響を与える可能性があるその他の部品.
5. マルテンサイト系ステンレス鋼の代表的な機械的性質の範囲
以下の値は、一般的に使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼の代表的なエンジニアリング範囲を示しています。.
実際の特性は製品形状により異なります, セクションの厚さ, 熱処理, 焼き戻し状態, および適用される規格.
| 学年 | 典型的な状態 | 降伏強度, RP0.2 (MPA) | 抗張力, rm (MPA) | 伸びA (%) | 硬度 |
| 410 | 硬化 & 気性 | 550–1,000 | 700–1,200 | 10–20 | 約. 25–45 HRC |
| 416 | 硬化 & 気性 | 550–1,000 | 700–1,200 | 10–20 | 約. 25–45 HRC |
| 420 | 硬化 & 気性 | 700–1,300 | 900–1,600 | 8–18 | 約. 45–55 HRC |
| 431 | 硬化 & 気性 | 700–1,000 | 900–1,200 | 10–20 | 約. 28–45 HRC |
| 440a | 硬化 & 気性 | 1,000–1,500 | 1,500–1,900 | 5–12 | 約. 54–58 HRC |
| 440b | 硬化 & 気性 | 1,100–1,500 | 1,600–1,950 | 4–10 | 約. 56–59 HRC |
| 440c | 硬化 & 気性 | 1,200–1,600 | 1,800–2,000+ | 2–8 | 約. 56–60HRC |
| CA-15 | キャスト, 熱処理 | ≥450 | ≥620 | 18歳以上 | 通常 ～180～230HB |
6. マルテンサイト鋼の特徴
耐食性
すべてのステンレス鋼のように, マルテンサイトグレードは、薄い層からの腐食保護を実現します。, 自己修復性酸化クロム不動態皮膜.
しかし, その性能はオーステナイト系グレードよりも低い:
- 田舎や明るい都会の雰囲気に対して優れた耐性を発揮します。, 中性の淡水, 穏やかな有機酸とほとんどの食品環境.
- クロム含有量が低い (12標準グレードの場合 -14%) 炭化クロムの析出により、耐孔食性と一般腐食性が劣ります。 18/8 オーステナイト鋼.
- 海水に長時間さらされるのには不向きです。, 強い鉱酸, 高塩化物溶液または重工業雰囲気.
- 440C などの高クロムグレードは、低クロムよりも優れた耐食性能を提供します。 410 そして 420, 炭素含有量が高いにもかかわらず.
磁気特性
マルテンサイト系ステンレス鋼は、あらゆる熱処理条件において強い磁性を示します。.
これは、体心正方晶構造の直接的な結果です。, 不対電子スピンからの自発的な磁気秩序をサポートします.
よくある誤解は、磁気反応が低品質のステンレス鋼を示しているということです。.
現実に, 磁性は構造上の特性です, 品質指標ではありません: すべてのマルテンサイト系およびフェライト系ステンレス鋼は自然に磁性を持っています, 440Cなどの高性能グレードを含む.
耐摩耗性と硬度
優れた耐摩耗性が高炭素マルテンサイトグレードの主な利点です.
硬化すると 55+ HRC, 摩耗用途と粘着摩耗用途の両方において、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼よりも 5 ～ 10 倍優れた性能を発揮します。.
硬質マルテンサイトマトリックスと分散された炭化クロム粒子の組み合わせにより、繰り返しの摺動接触下でも形状と表面仕上げを維持する材料が作成されます。.
これにより、マルテンサイト系ステンレスが刃先用の唯一の実行可能なステンレス鋼の選択肢となります。, 座面と滑り接触部品.
マルテンサイト系ステンレス鋼の溶接性
一般に、マルテンサイト系ステンレス鋼の加工上の最も重要な制限は溶接性であると考えられています。:
- 合金の高い焼入性は、溶接金属と熱影響部が冷却時に急速に硬化することを意味します。, 高い残留引張応力が発生し、低温割れのリスクが高くなります。.
- 標準的な溶接手順では 200 ～ 300°C への予熱が必要です, パス間温度を制御し、溶接直後に溶接後焼き戻しを義務付けて故障を防止します.
- 低炭素グレード 410 ファミリー内で最高の溶接性を持っています; 高炭素 440C は通常、融着には推奨されません.
- 重要なアプリケーション用, マルテンサイト系フィラーメタルまたはオーステナイト系フィラーメタルに適合 309/310 フィラーは亀裂のリスクを軽減するために使用されます.
機械加工性と成形性
- 加工性 硬さによって大きく変化する. 完全に焼きなまされた状態で, マルテンサイト系ステンレス鋼は機械加工性に優れています, 一般にオーステナイトよりも優れています 304 加工硬化率が低いため.
硬化した状態で, 加工性が非常に悪い; ほぼすべての仕上げ加工は、硬化前の軟質焼鈍状態で完了する必要があります。.
自由加工材種 416 スクリューマシンの大量生産向けに大幅に改善された切りくず破壊と工具寿命を提供します. - 形成性 焼き鈍し状態では中程度である, 曲げ加工に適した, ロール成形および浅絞り加工.
マルテンサイト鋼種はオーステナイト鋼の深絞り性に匹敵しません, 冷間成形は硬化前に必ず実行する必要があります.
7. マルテンサイト系ステンレス鋼部品の製造プロセス
マルテンサイト系ステンレス鋼は幅広い製造ルートで加工可能, 含む CNC加工, 投資キャスティング, 砂鋳造, 鍛造, および粉末冶金.
適切なプロセスはコンポーネントの形状によって異なります, 寸法要件, 生産量, 機械的特性の要件, 材料利用, コンポーネントにその後の硬化と焼き戻しが行われるかどうか.
CNC加工
CNC加工 マルテンサイト系ステンレス鋼を棒材から除去するサブトラクティブ製造プロセスです。, 皿, 鍛造, またはコンピュータ制御の切削工具を使用したその他の半完成品.
一般的な操作には次のものがあります。 旋回, ミリング, 掘削, スレッド, つまらない, 研削, および多軸加工.
マルテンサイト系ステンレス鋼は、最終硬化前に焼きなましまたは軟化した状態で機械加工されることがよくあります。.
荒加工の後に焼き入れと焼き戻しを行うことができます。, 最終的な寸法と表面の要件を達成するために使用される仕上げ機械加工または研削.
インベストメント鋳造
インベストメント鋳造, とも呼ばれます 紛失したワックスキャスティング, 詳細なワックスパターンを作成することにより、マルテンサイトステンレス鋼コンポーネントを製造します, パターンの周囲にセラミックシェルを形成する, ワックスを除去する, 得られたキャビティに溶融したステンレス鋼を流し込みます。.
このプロセスは、次のようなコンポーネントに特に役立ちます。 複雑なジオメトリ, 薄いセクション, 内部パッセージ, 統合されたボス, 加工が難しいプロファイル.
砂鋳造
砂鋳造 砂型を使用してキャビティを形成し、溶融したマルテンサイト系ステンレス鋼を流し込みます。.
インベストメント鋳造との比較, 砂型鋳造により柔軟性が向上 より大きなコンポーネントと比較的単純または中程度に複雑な形状.
構造的完全性が要求される工業用部品に広く使用されています。, コンポーネントのサイズ, 製造の経済性は、非常に細かい表面の詳細よりも重要です.
鍛造
鍛造 制御された塑性変形を通じてマルテンサイトステンレス鋼を形成します, 通常は高温で.
材料はダイまたは他の工具の間で圧縮され、必要な形状が生成されます。.
鍛造により、内部の気孔率を低減し、構造の完全性を向上させながら、洗練された方向性のある微細構造を生成できます。.
したがって、次のような影響を受けるコンポーネントによく選択されます。 高い機械的負荷, インパクト, プレッシャー, または周期的ストレス.
典型的な鍛造部品にはシャフトが含まれます。, バルブステム, ポンプシャフト, ファスナー, フィッティング, 高強度機械部品.
パウダー冶金
粉末冶金 極めて均一な炭化物分布と細粒構造を備えた 440C などの高炭素マルテンサイトグレードを生成します, 耐摩耗性と寸法安定性において鍛錬材料を上回ります。.
このプロセスは小規模な企業に最適です, 従来の機械加工では法外に費用がかかる複雑な摩耗性の高いコンポーネント.
8. 表面仕上げと表面工学
マルテンサイト系ステンレス鋼は、外観を向上させるためのあらゆる表面仕上げおよびエンジニアリング処理と互換性があります。, 耐食性と摩耗性能:
- ミル仕上げ: 工業用構造部品の標準的な圧延のまままたは鍛造したままの表面
- 機械的研磨 / ミラー仕上げ: 高炭素グレードは光学品質の鏡面まで研磨可能, 手術器具や高級刃物の標準となっています。
- ブラシ / サテン仕上げ: ハンドツールと装飾ハードウェアの方向性のあるテクスチャ仕上げ
- 危険性: 遊離鉄を除去し、不動態酸化層を強化するための化学処理, 耐食性の改善
- エレクトロポリッシング: 超滑らか, 医療および食品と接触する部品向けの耐食性表面仕上げ
- ハードコーティング: DLC, TiN および炭化クロムコーティングにより、表面硬度がさらに向上し、摩耗の激しいベアリングおよび切削用途の摩擦が軽減されます。
9. マルテンサイト系ステンレス鋼の用途
マルテンサイト系ステンレス鋼は、部品に高強度の組み合わせが必要な場合に広く使用されています。, 硬度, 耐摩耗性, 中程度の腐食抵抗, および寸法の安定性.
バルブおよび流体制御機器
マルテンサイト系ステンレス鋼は、以下の用途に広く使用されています。 バルブステム, バルブトリム, 座席, シャフト, およびその他の内部コンポーネント.
高い硬度により浸食に耐えます, 摩耗, 繰り返しの機械的接触, 耐食性により多くの水中で保護されます。, スチーム, および工業用流体環境.
代表的なコンポーネントには次のものがあります。:
- バルブステム
- バルブボールとトリム
- 座席
- ポンプシャフト
- インペラ
- ブッシング
- ウェアリング
刃物と切削工具
高炭素マルテンサイトグレードは、ナイフや切断用途において特に重要です.
420 汎用ブレードに広く使用されています, その間 440a, 440b, および440℃ より高い硬度と耐摩耗性を提供できます.
主な利点は次のとおりです:
- 高いエッジ保持力
- 高い硬度
- 変形に対する耐性
- 良い耐摩耗性
- 従来の炭素工具鋼に比べて適度な耐食性
ベアリングおよび精密摩耗部品
高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼, 特に440℃, 耐食性軸受部品に使用されます.
典型的なアプリケーションには含まれます:
- ベアリングボール
- ベアリングレース
- 精密ローラー
- ブッシング
- ウェアリング
- 計器用ベアリング
医療および外科用器具
マルテンサイト系ステンレス鋼は、次のような組み合わせができるため、外科用器具に広く使用されています。 硬度, エッジ保持, 強さ, 耐食性, そして滅菌能力.
アプリケーションには含まれます:
- 外科用はさみ
- 手術刃
- 鉗子
- クランプ
- 歯科用器具
- 切断器具
自動車コンポーネント
マルテンサイト系ステンレス鋼は機械的負荷にさらされる自動車部品に使用可能, 熱, 着る, および腐食性環境.
アプリケーションには含まれます:
- シャフト
- バルブコンポーネント
- ポンプコンポーネント
- ファスナー
- 排気関連部品
- 機械式アクチュエーター
- 耐摩耗性コンポーネント
航空宇宙およびタービン部品
厳選されたマルテンサイト系ステンレス鋼は、高い強度と寸法安定性が要求される航空宇宙機器やエネルギー機器に使用されています。.
アプリケーションには以下が含まれます:
- タービン成分
- シャフト
- ファスナー
- ポンプコンポーネント
- 作動コンポーネント
- 高強度機械部品
エネルギー, ポンプ, および水力発電設備
マルテンサイト系ステンレス鋼は、エネルギー生成および水処理装置でも重要です.
キャストグレード CA-6NM, 例えば, は、ニッケルとモリブデンを含む低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼であり、 油圧タービンランナー, ポンプコンポーネント, および水処理装置.
10. マルテンサイト系ステンレス鋼の利点と限界
マルテンサイト系ステンレス鋼は、その開発能力によって他のステンレス鋼族とは区別されます。 焼き入れと焼き戻しによる高い強度と硬度.
これにより、摩耗にさらされるコンポーネントに特に適しています。, 機械的負荷, 切断, インパクト, そして度重なる連絡.
しかし, 高硬度を提供する同じ冶金学的特性により、延性が低下する可能性があります, タフネス, 耐食性, および溶接性.
重要な利点
- 熱処理により硬化できる唯一のステンレス鋼族, 調整可能な硬さで 20 HRCから 62 HRC
- 優れた耐摩耗性と表面硬度, 5–オーステナイト系ステンレス鋼よりも10倍優れています
- 2– 硬化状態での標準オーステナイトグレードよりも 3 倍高い強度
- 中程度の腐食抵抗, 普通の炭素鋼よりも大幅に優れています
- 自然磁性, 磁気コンポーネントの用途に適しています
- 優れた研磨性で高光沢の鏡面仕上げが可能
- 同等の強度レベルを実現する高合金オーステナイト鋼や二相ステンレス鋼よりも低コスト
固有の制限
- に比べて耐一般腐食性および耐孔食性が低い 304/316 オーステナイトグレード; 高塩化物および強酸環境には不向き
- 溶接性が悪く、割れを防ぐために予熱と溶接後の焼き戻しが必要
- 最適な特性を達成するには熱処理が必要です, 加工コストとリードタイムの追加
- 硬化状態のオーステナイト系ステンレス鋼よりも延性と靱性が低い
- 特定の温度範囲で焼き戻し脆性が発生しやすい
- 深絞り加工および冷間成形能力が限られている
11. マルテンサイト系 vs. オーステナイト系 vs. フェライトステンレス鋼
3 つの主要なステンレス鋼ファミリーは主に微細構造が異なります。, 熱処理応答性, 強さ, 耐食性, 延性, 磁気挙動, および溶接性.
次の表は、材料の選択に最も関連する工学的特性に焦点を当てています。.
| 財産 | マルテンサイトステンレス鋼 | オーステナイトステンレス鋼 | フェライトステンレス鋼 |
| 典型的なグレード | 410, 420, 431, 440A/440C | 304, 304l, 316, 316l, 321 | 409, 430, 439, 441, 444 |
| 結晶構造 | 硬化後のBCTマルテンサイト | FCCオーステナイト | BCCフェライト |
| 典型的な Cr 含有量 | ～11.5～18重量% | ～16～26重量% | ～10.5～30重量% |
| 熱処理硬化 | 素晴らしい; クエンチと和らげられた | 硬化しない 従来の焼入れによる | 硬化しない 従来の焼入れによる |
| 強さ | 高から非常に高い | 適度; 冷間加工により高い強度が得られる | 適度 |
| 硬度 | 高い, 通常、グレードと状態に応じて約 20 ～ 60+ HRC | 一般に焼きなまし状態では低下します | 一般に中等度 |
| 延性 & タフネス | 高硬度の場合は中〜低 | 素晴らしい | 適度 |
| 耐食性 | 中程度から良い | 優れた～非常に優れた | 多くの大気環境に適しています |
| 耐摩耗性 | 硬化すると優れた | 適度 | 適度 |
| 磁気特性 | 磁気 | 通常、アニールすると非磁性になります | 磁気 |
| 溶接性 | 中程度から貧しい; 熱処理制御が必要な場合がある | 素晴らしい, 特に低炭素グレード | 良いから中程度 |
| 形成性 | 適度; 限定的な激しい形成 | 素晴らしい, 深絞りを含む | 良いから中程度 |
加工性 |
焼きなましすると良い; 硬化後は難しい | 適度; 加工硬化により機械加工が複雑になる可能性がある | 一般的に良いから中程度 |
| 低温性能 | グレードによる; 高炭素グレードでは靭性が制限される場合がある | 素晴らしい | 延性から脆性への移行によりさらに制限される |
| 典型的なアプリケーション | ナイフ, シャフト, バルブ, パンプス, ベアリング, 手術器具, 部品を着用します | 化学機器, 食品加工装置, 圧力容器, 配管, 建築コンポーネント | 自動車排気システム, アプライアンス, 建築パネル, 熱交換器 |
| 主な利点 | 高強度, 硬度, そして耐摩耗性 | 優れた腐食抵抗, 延性, タフネス, および溶接性 | 良好な腐食抵抗, 低い熱膨張, 磁気特性, コスト効率 |
| 主な制限事項 | 耐食性と溶接性の低下 | 焼きなまし状態では硬度が低くなります; Ni含有グレードはより高価になる可能性があります | オーステナイトグレードよりも靭性と成形性が低い |
12. LangHe のカスタム マルテンサイト ステンレス鋼部品
ランゲ カスタマイズされた製造ソリューションを提供します マルテンサイト系ステンレス鋼部品, 素材選びを組み合わせる, 精密鋳造, CNC加工, 熱処理, 特定の機械的および寸法的要件に合わせたコンポーネントを製造するための表面仕上げ.
| 能力 | 詳細 |
| マルテンサイト系ステンレス鋼のグレード | 410, 420, 431, 440a, 440b, 440C および選択された鋳造マルテンサイトグレード |
| 製造プロセス | インベストメント鋳造, 砂鋳造, CNCターニング, CNCミリング, 掘削, 研削および関連する二次加工 |
| 熱処理 | アニーリング, 硬化, グレードおよび必要な機械的特性に応じた焼き入れと焼き戻し |
| 機械加工 | CNCターニング, ミリング, 掘削, スレッド, つまらない, 研削と精密仕上げ |
表面仕上げ |
研磨, 研削, 不動態化および選択された機能性表面処理 |
| コンポーネントの種類 | バルブコンポーネント, ポンプ部品, シャフト, ブッシング, 摩耗部品, 機械的継手, 工具および精密工業部品 |
| 品質管理 | ISO 9001:2015 認定; 100% NDTおよび寸法検査. |
| カスタマイズ | 顧客の図面に従って生産, 3D CADモデル, 仕様, サンプルまたはアプリケーションの要件 |
13. 結論
マルテンサイト系ステンレス鋼は、ステンレス鋼ファミリーの中で独特でかけがえのない地位を占めています。.
熱処理により硬化し、高強度と優れた耐摩耗性を実現できる唯一のステンレス鋼です。, 普通炭素工具鋼と耐食性オーステナイト系ステンレス鋼の間の重要な性能ギャップを埋めます。.
耐食性は以下のものに比べて劣ります。 304 そして 316 オーステナイトグレード, しかし、オーステナイト系やフェライト系のどのグレードにも匹敵しない強度と摩耗性能を実現します。.
日常使いの刃物から精密な手術器具まで, 工業用バルブから発電タービンブレードまで, マルテンサイト系ステンレス鋼は、適度な耐食性と高い強度および摩耗耐久性を組み合わせる必要がある場合に、目標の性能を実現します。.
合金設計と熱処理技術は進化し続ける, 新しい強化された, 高純度で析出硬化型のマルテンサイトグレードは、材料ファミリーの適用範囲を拡大し続けるでしょう, 世界的なステンレス鋼エコシステムの重要な部門としての地位を強化.
FAQ
マルテンサイト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の違いは何ですか?
マルテンサイト系ステンレス鋼は熱処理により硬化します。, 磁気, 適度な耐食性を持っています.
オーステナイト系ステンレス鋼は熱処理によって硬化しません。, 非磁気, 耐食性に優れています.
マルテンサイト系グレードは刃物に使用されます, バルブ, とベアリング; オーステナイト系グレードは化学用途に使用されます。, 食べ物, および海洋アプリケーション.
マルテンサイト系ステンレス鋼は溶接できますか?
はい, しかし、注意して. 亀裂を防止し、機械的特性を回復するには、予熱と溶接後の熱処理が必要です.
マルテンサイト系ステンレス鋼は磁性を持ちます?
はい. すべてのマルテンサイト系ステンレス鋼は強磁性です (磁石に強く引き寄せられる).
マルテンサイトステンレス鋼は錆びますか?
マルテンサイト系ステンレス鋼は、攻撃的な条件下では汚れや腐食が発生する可能性があります.
通常の大気および淡水環境では錆びにくい, ただし、高塩分では表面の汚れや穴あきが発生します。, 強酸または重工業環境.
長時間の海水浸漬や継続的な塩化物への曝露には適していません。.
マルテンサイト系ステンレス鋼は熱処理できますか?
はい. 熱処理は、このステンレス鋼ファミリーの特徴の 1 つです。.
グレードに応じて, 硬化後に焼き戻しを行うと、硬度が大幅に向上します, 抗張力, そして耐摩耗性.
最も硬いマルテンサイト系ステンレス鋼はどれですか?
一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼の中で, 440c 最高の炭素グレードの 1 つであり、適切な熱処理後に非常に高い硬度を達成できます。.
硬度が高いため、特にベアリングに適しています。, 切削工具, 摩耗部品, そしてハイエンドブレード.
