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半 導体、液晶関連装置、精密金型、精密部品などナノレベルの制 御を要する精密機械分野の材料としては、機械的特性以外にも熱処理技術、加工プロセスを含めた製造性、使用環境におけるライフサイクルの向上、経年変化等 を含む長期安定性が求められている。将来的には材料、材料の製法、熱処理技術、加工技術、表面改質技術、表面処理技術など総合的なバランスと用途に適した プロセス設計が重要になってくる。 　析出硬化系シリコロイはこれらのバランスに優れ、またプロセス設計の自由度も高い。以下に今後注目すべき項目と析出硬化系シリコロイの特徴的なプロセス技術を紹介します。

２．１　析出硬化と焼入れの熱処理寸法変化

◆Point　析出硬化系ステンレスは焼入型（マルテンサイト系ステンレス）よりも熱処理寸法変化が少ない。

２．１．１　析出硬化系ステンレスの熱処理寸法変化（H900相当）

＊D：直径方向（長さ方向に対して直角）、L：長さ方向 Data No.SLAX-SITR2006-MD-2006091001

２．１．２　マルテンサイト系ステンレスの熱処理寸法変化（焼入れ、焼もどし）

＊D：直径方向（長さ方向に対して直角）、L：長さ方向 Data No.SLAX-SITR2006-MD-2006091001

２．２　マルテンサイト系ステンレスの焼入による酸化スケール量（大気熱処理）

◆Point　析出硬化系ステンレスは焼入型（マルテンサイト系ステンレス）よりも酸化スケールの付着が少ない。

＊D：直径方向（長さ方向に対して直角）、L：長さ方向 Data No.SLAX-SITR2006-MD-2006091001

２．３　マルテンサイト系ステンレスの熱処理歪み

◆Point　析出硬化系ステンレスは焼入型（マルテンサイト系ステンレス）よりも熱処理歪みが少ない。

マルテンサイト系ステンレス（SUS420J2）の板状の試験片（27W×380L×8ｔ）を製作し、焼入れ（1050℃/急冷（WQ））を実施した。 　その結果歪みが発生し、長さ方向に対して3.12mmの湾曲形状、幅方向に対しては0.15mmの湾曲形状になりました。 　高硬度化を目的とする場合、析出硬化系ステンレスの時効硬化熱処理は450～480℃（H900相当）で空冷するため、焼入れに比較して低温で 冷却速度 も遅く、熱処理歪みが非常に少ないという特徴があります。製品によっては時効処理後の仕上加工をせずに使用する例もあります。 　焼入鋼は、熱処理後に焼きが入り高硬度化しているため、矯正や後加工が難しいことを考慮する必要があります。。 焼入れ歪みの一例 Data No.SLA-NSTR2000B-NSL-2006091001

２．４　析出硬化系シリコロイの低温時効処理

◆Point　析出硬化系シリコロイは300～380℃の低温時効でも高硬度化できる。

300～380℃の低温時効は熱処理歪みのより一層の低減、酸化スケール厚（大気熱処理の場合）の低減が可能となる。 SUS630（H900）相当の硬度が必要な場合、析出硬化系シリコロイでは300～380℃の低温域でHRC45～50を達成できる。

Data No.SLAX-SITR2006-2006091001

２．５　経年変化（残留オーステナイト）

◆Point　析出硬化系ステンレスは焼入型（マルテンサイト系ステンレス）よりも経年変化が少ない。

X線回折装置による残留オーステナイト測定 Data No.SLX-SITR2006-MOD-2006091001

焼入型の金型材は多くの金型に使用されていますが、経年変化による寸法変化の問題があります。焼入硬化は「オーステナイト化した鋼を急冷してマルテンサイ トにすること」ですが、その際100％マルテンサイトになるわけではなく、少なからずオーステナイトが残留します（残留オーステナイト）。 　この残留オーステナイトは鋼のC量が高くなるほど多くなり、また焼入れの際の冷却速度によっても変化します。焼入れ直後の残留オーステナイト 量は、炭素 鋼（SC材、SK材等）においては数％～15％くらい、合金工具鋼（SKS材、SKD材等）では20％前後、高速度工具鋼（SKH等）においては30％に 達することがあると言われています。 　この残留オーステナイトは不安定な存在で時間の経過とともにマルテンサイト化し、その際に体積変化を生じるため寸法変化として現象します。（参考文献より） 　以下はシリコロイXVI（析出硬化系ステンレス）の経年変化の可能性を考察するために、残留オーステナイトを測定した一例です。

No 材質 熱処理① 熱処理② 熱処理③ 経年変化 残留オーステ ナイト量 1 シリコロイXVI 溶体化熱処理 （1050℃×1h/WQ） - - - 0.20％ 2 シリコロイXVI 溶体化熱処理 （1050℃×1h/WQ） 時効処理 （450℃×8h/AC） - - 0.08％ 3 シリコロイXVI 溶体化熱処理 （1050℃×1h/WQ） 時効処理 （450℃×8h/AC） 200℃×4h/AC - 0.08％ 4 シリコロイXVI 溶体化熱処理 （1050℃×1h/WQ） - - 200℃×720h 0.23％ 5 シリコロイXVI 溶体化熱処理 （1050℃×1h/WQ） 時効処理 （450℃×8h/AC） - 200℃×720h 0.14％ 6 シリコロイXVI 溶体化熱処理 （1050℃×1h/WQ） 時効処理 （450℃×8h/AC） 200℃×4h/AC 200℃×720h 0.21％ 7 SUS420J2 焼入れ （1050℃×1h/WQ） - - - 1.43％ 8 SUS440C 焼入れ （1050℃×1h/WQ） - - - 5.88％

Data No.SLX-SITR2006-MOD-2006091001

マルテンサイト系ステンレス（SUS420J2、SUS440C）の残留オーステナイト量は1.43～5.88％であるのに対し、析出硬化系ステンレスのシリコロイXVIは0.08～0.23％と少ないことが分かります。 　シリコロイXVIはC量が極低炭素で0.02％以下と非常に少ないこと、硬化メカニズムが析出硬化（第2相の微細分散析出）であることに起因す るのでは ないかと推測されます。この結果より、シリコロイXVIは残留オーステナイトに起因する経年変化は少ないものと予想されます （シリコロイA2は未測定）。 　＊本試験結果の残留オーステナイト量は絶対値ではなく相対的に考える必要があります。X線回折装置線源の官球の違いによりX線の強度や特性が異なり数値も異なる可能性があります。

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