SCS13の熱処理と強度の関係

質問

ステンレス鋳物のＳＣＳ１３材を、機械（ミキサー）の部品に使用しています。
従来、鋳造後ＪＩＳに基づく熱処理を行なった物を納入してもらっていますが、熱処理費用を節約するために、熱処理を省略しようと考えています。しかし、機械的強度が極端に落ちるようでしたら危険ですので、やはり熱処理は必要かとも思い、悩んでいます。
ここ数日のうちに、どちらかに決定して７トン程のＳＣＳ１３材を発注しないといけないのですが、強度を数字で比較できていないので、困っています。どなたか、熱処理無しと、熱処理後のＳＣＳ１３の強度比較データをお持ちでしたらご教示下さい。

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

固溶化熱処理省略にて手配済みとのことですが、SCS13に要求される重要な特性である耐食性が著しく劣化し、実用面で大きな問題に発展しかねないので、あえて連絡致します。すなわち、鋳造ままでは結晶粒界に腐食され易いカーバイドが析出した状態なので耐食ステンレスの役目が果たせません。ローターの寿命が短くなり、クレーム発生の可能性があります。コスト問題でお悩みのこと、理解できますが、却って大きな損失を招く恐れがありますので、固溶化熱処理は是非、実施すべきです。熱処理は最後の工程なので、まだ時間的な余裕あると思います。もし、ご不審の点が御座いましたら各都府県にある産業技術研究所に問い合わせるなどの手もあります。ご検討をお奨め致します。

お礼

貴重なアドバイスありがとうございます。実は、弊社、数年前からポンプのインペラー、ケーシング等には、一部固溶化熱処理省略のＳＣＳ１３（もどき）を使用しております。　主に、苛性ソーダによるアルカリ条件下、ＰＨ９-１１程度のパルプ液流送が用途です。　その条件下では、５年以上使用して、耐腐食性には問題がないことを確認しました。　
今回は、比較的安価なポンプではなく、１台数千万円のミキサーの部品であり、また、１００ＲＰＭの低速にて負荷動力７００Ｋｗという、高トルクがかかるシビアな使用条件ですので、上述のように、この特定の条件下では耐腐食には問題がないと推定し、強度についてのみ心配しておりました。
いろいろ考えてみましたが、確かにキロ当たり８-１０円程度の熱処理費用を惜しんで後日問題がでたら、却って大きな損失を招く恐れがありますよね。
時間的余裕もありますので、ちょっと頭を冷やして再考します。
アドバイスいただけ、感謝しております。

補足

すみません、熱処理費用、一桁間違ってました。　もう少し高いです。

回答No.4

noname#230359

回答でなくすみません。
１点気になりましたので。

御社ですでに熱処理有りの場合と無い場合の部品を製作済みで
今回の悩みが生じるのはなぜでしょう？
モノは作ったが熱処理の有無による技術的検証、評価、
そしてその特性を摑んでないからではないでしょうか？
悪く言えば技術的裏付けやノウハウが乏しいままでモノを作り
商品化している。
今回のことをきっかけに熱処理の有無による技術的検証と評価
そして応用を研究してはどうでしょう？
きっと、今後役立つ結果が得られるのではないでしょうか。

お礼

アドバイスありがとうございます。　確かに数字のデータを確認する必要がありますね。今回は、鋳造時にテストピースをとっておき、機械的強度を試験する→熱処理後（データ有ります）のものと比較してみる、とういうステップを入れてみます。　「強度には影響がない」という助言を信頼しますが、自分で数字で確認するのも大切かもしれませんから。
背景を少し説明致しますと、他の製造業の例にもれず、工業用のポンプ業界でも価格競争が厳しい上に、ステンレス材料の値上げが重なり、ポンプ完成品は、ほとんど赤字での販売となっています。　部品の売り上げで少々利益を回収し、食いつないでいるうちにポンプ以外の（利益の見込める）商品が売れれば一息つける状態です。　そういう状況で、安い材料を追いかけて、ステンレス鋳物も、安いところから購入を始めました。　数年経過後、よく聞いてみると「実は熱処理してません」ということが判明しましたが、別段問題がないため、そのまま使ってました。　ただし、利益の見込める高価な商品の素材は、別の「ちゃんとした」鋳造所から、ミルシート付で購入しています。　今回は、キロ当たり数百円の金額差がありますので、その高価な商品用に、通常ポンプに使っている、安い方のＳＣＳ１３を使えないかと検討していたわけです。　安いのはいいが、先々問題が出たら困るんで、思い悩んで、ここを見つけて相談した次第です。　幸い、結論はでました。
は、試験設備もないため、今回は「ちゃんとした」鋳造所に発注して、熱処理前のデータを出してもらう。　それを過去の熱処理有りのデータと比較し、熱処理するかどうかを判断する。　熱処理が省略できるようなら、次回からは「安いほう」の鋳造所を使える。　という結論です。
ということで、今回は、（熱処理有無にかかわらず）高いほうの素材を使うようになり、２００万円程度材料費が高くなる（というか、安くならなかったということですが）ので、従業員数１０数名の弊社には大きい差ですが、ご忠告のように、ステップを踏んで裏づけとなるデータを蓄積することとしました。
ありがとうございました。

アドバイスありがとうございます。　確かに数字のデータを確認する必要がありますね。今回は、鋳造時にテストピースをとっておき、機械的強度を試験する→熱処理後（データ有ります）のものと比較してみる、とういうステップを入れてみます。　「強度には影響がない」という助言を信頼しますが、自分で数字で確認するのも大切かもしれませんから。
背景を少し説明致しますと、他の製造業の例にもれず、工業用のポンプ業界でも価格競争が厳しい上に、ステンレス材料の値上げが重なり、ポンプ完成品は、ほとんど赤字での販売となっています。　部品の売り上げで少々利益を回収し、食いつないでいるうちにポンプ以外の（利益の見込める）商品が売れれば一息つける状態です。　そういう状況で、安い材料を追いかけて、ステンレス鋳物も、安いところから購入を始めました。　数年経過後、よく聞いてみると「実は熱処理してません」ということが判明しましたが、別段問題がないため、そのまま使ってました。　ただし、利益の見込める高価な商品の素材は、別の「ちゃんとした」鋳造所から、ミルシート付で購入しています。　今回は、キロ当たり数百円の金額差がありますので、その高価な商品用に、通常ポンプに使っている、安い方のＳＣＳ１３を使えないかと検討していたわけです。　安いのはいいが、先々問題が出たら困るんで、思い悩んで、ここを見つけて相談した次第です。　幸い、結論はでました。
は、試験設備もないため、今回は「ちゃんとした」鋳造所に発注して、熱処理前のデータを出してもらう。　それを過去の熱処理有りのデータと比較し、熱処理するかどうかを判断する。　熱処理が省略できるようなら、次回からは「安いほう」の鋳造所を使える。　という結論です。
ということで、今回は、（熱処理有無にかかわらず）高いほうの素材を使うようになり、２００万円程度材料費が高くなる（というか、安くならなかったということですが）ので、従業員数１０数名の弊社には大きい差ですが、ご忠告のように、ステップを踏んで裏づけとなるデータを蓄積することとしました。
ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

SCS13はオーステナイト系ステンレスなので、炭素鋼のように焼入れ焼き戻しで強度、硬さを上げることはできません。tarownさんがおっしゃてる「応力除去焼ならし」やあるいは「固溶体処理」になると思いますが。いずれにしても強度は上がりません。

ｎｋｇｗさんご指摘のとおりです。鋭敏化、不動態処理、粒界腐食といったキーワードで調査したほうがいいと思います。また、わざわざコストをかけているのでその理由も調査すれば、必要なのが強度ではなく腐食であったとか、固溶体化熱処理であったということもわかったかもしれませんね。

お礼

回答ありがとうございます。
ＳＣＳ１３の品物は、「ローター（羽根）」でして、ボス穴（シャフト径+０．３ミリ）とキー溝加工のみの、非常にラフな加工しか行ないません。
従って、加工性を良くするための応力除去は不要です。熱処理の有無による強度の違いだけが心配でしたが、アドバイスいただき、この部品に関しては熱処理を省いてもＯＫであると考え、先ほど鋳造工場に手配しました。　大変たすかりました。ありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

ご質問の強度の具体的な数値は知りませんが、
鋳造後に複雑な機械加工を施すのであれば、
応力除去目的の熱処理は必須ではないでしょうか