生体用傾斜機能ステンレス鋼に関する研究

ニッケルを含有しないフェライト系ステンレス鋼(クロム(Cr)含有量:12〜23%)の板材および粉末に,分圧を調整した窒素ガス雰囲気中にて種々の温度で窒素吸収処理を施し,ステンレス鋼の窒素吸収および相変態挙動,傾斜機能ステンレス鋼の作製,および機械的性質を調査・検討した結果,以下のような結果が得られた.1.ステンレス鋼の窒素吸収および相変態挙動の調査 吸収窒素濃度はCr含有量とともに増加する.また,処理温度の上昇および窒素ガス分圧の低下とともに減少し,とくに温度1300℃付近以上および窒素ガス分圧0.5気圧付近以下では急激に減少する.高温での組織は,このような窒素濃度の急激な減少に伴い,オーステナイト単相状態からフェライト単相状態へ変化する.以上のことから高温でオーステナイト単相組織が得られる最適な窒素吸収処理条件は,温度:1200℃付近,窒素ガス分圧:1気圧付近であることが判明した.またこのような処理条件で得られたオーステナイトは,Cr含有量が20%以下の鋼では冷却時にマルテンサイトに変態し,20%以上の鋼では室温まで安定にもちきたされることも明らかになった.2.傾斜機能ステンレス鋼の作製 上記の調査結果から,23%Cr鋼と12%Cr鋼を選定した.両鋼粉を混合し窒素吸収処理を施すことにより,オーステナイト組織とマルテンサイト組織の混合割合および混合形態を制御した生体用傾斜機能ステンレス鋼の作製が可能であることが明らかになった.3.機械的性質の評価 機械的性質は,引張および三点曲げ試験により評価した.その結果,オーステナイトとマルテンサイトの複合化による機械的性質の改善はあまり見られなかった.この原因は,亀裂が気孔を起点として脆性的なマルテンサイト中を伝播するためであることが判明した.

ニッケルを含有しないフェライト系ステンレス鋼(クロム(Cr)含有量:12〜23%)の板材および粉末に,分圧を調整した窒素ガス雰囲気中にて種々の温度で窒素吸収処理を施し,ステンレス鋼の窒素吸収および相変態挙動,傾斜機能ステンレス鋼の作製,および機械的性質を調査・検討した結果,以下のような結果が得られた.1.ステンレス鋼の窒素吸収および相変態挙動の調査 吸収窒素濃度はCr含有量とともに増加する.また,処理温度の上昇および窒素ガス分圧の低下とともに減少し,とくに温度1300℃付近以上および窒素ガス分圧0.5気圧付近以下では急激に減少する.高温での組織は,このような窒素濃度の急激な減少に伴い,オーステナイト単相状態からフェライト単相状態へ変化する.以上のことから高温でオーステナイト単相組織が得られる最適な窒素吸収処理条件は,温度:1200℃付近,窒素ガス分圧:1気圧付近であることが判明した.またこのような処理条件で得られたオーステナイトは,Cr含有量が20%以下の鋼では冷却時にマルテンサイトに変態し,20%以上の鋼では室温まで安定にもちきたされることも明らかになった.2.傾斜機能ステンレス鋼の作製 上記の調査結果から,23%Cr鋼と12%Cr鋼を選定した.両鋼粉を混合し窒素吸収処理を施すことにより,オーステナイト組織とマルテンサイト組織の混合割合および混合形態を制御した生体用傾斜機能ステンレス鋼の作製が可能であることが明らかになった.3.機械的性質の評価 機械的性質は,引張および三点曲げ試験により評価した.その結果,オーステナイトとマルテンサイトの複合化による機械的性質の改善はあまり見られなかった.この原因は,亀裂が気孔を起点として脆性的なマルテンサイト中を伝播するためであることが判明した.