JP2783895B2 - 溶接軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
溶接軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法Info
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舶構造物など溶接を必要とする部位に用いられる溶接軟
化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方
法に関するものである。
鈍を施すため、一般的に耐力は低く、N等を添加しても
0.2%耐力はせいぜい40kg f/mm2である。構造部材とし
て使用するためには耐力の高い高強度材料が望まれてい
る。
加工歪を製造工程で導入することが効果的で、そのため
に例えば特開昭60−208459号、特開昭62−267418号の各
公報では、溶体化焼鈍を省略し、さらに熱延条件を工夫
し耐力を上昇させる方法を提唱している。
果を有するが、加工歪の導入により耐力を上昇させてい
るため、溶接熱影響部は歪が回復し、耐力が低下する。
ーステナイトステンレス鋼は溶接構造物には一般に適用
できなかった。
用できる溶接熱影響部の軟化の少ない高強度オーステナ
イトステンレス鋼の製造方法を提供するものである。
軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼を製造
するために、成分の限定を行い、その範囲で有効な制御
圧延・制御冷却方法を見出したものである。この製造方
法によって溶接構造物を適したオーステナイトステンレ
ス鋼材を供給できる。
以下、Mn4.0%以下、Cr16〜30%、Ni6〜20%、Nb0.05〜
0.50%、N0.1〜0.3%含有し、またはMo3.0%以下、Cu2.
0%以下、Ti0.5%以下、Zr0.5%以下、V0.5%以下のう
ち1種ないし2種以上、および/またはAl0.01〜0.20
%、Ca0.001〜0.020%、Mg0.001〜0.020%、ランタノイ
ド系希土類元素0.002〜0.050%のうち1種ないし2種以
上を含有し、残部Feならびに不純物元素からなるオース
テナイトステンレス鋼を、1100℃〜1300℃に加熱し、10
50℃以上で全圧下量が50%以上となるように圧延し、つ
いで800℃〜1050℃で全圧下量が10%以上となるよう仕
上げ圧延を行い、さらに圧延後800℃〜500℃の平均冷却
速度が500℃/min以上とすることである。
接時の熱による加工歪の回復、再結晶を抑制し、溶接熱
影響部の軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス
鋼が製造できる。
る。
では溶接部の軟化を抑制する重要な元素である。つまり
溶接熱影響部の軟化を抑制するNb炭化物を本発明で提唱
している制御圧延中に効果的に析出させるためには、C
含有量が0.03%超必要である。しかしC含有量が0.10%
を超えると耐蝕性が劣化するため、その含有量は0.03%
超〜0.10%以下とした。
ると熱間加工性が低下するため、2.00%以下に限定し
た。
と耐蝕性が低下するため、4.0%以下に限定した。
得るためには少なくとも16%以上の含有量が必要であ
る。しかし30%を超えて含有させるとフェライト量が多
くなり、製造性が劣化するため上限を30%とした。
の含有量が6%未満であるとオーステナイトが不安定と
なり、フェライトが晶出し熱間加工性が低下する。しか
し20%を超えて添加しても効果がなく、価格的に不利に
なるだけである。従ってNi含有量を6%〜20%に限定し
た。
熱影響部の軟化を抑制するNb炭化物を本発明で提唱して
いる制御圧延中に効果的に析出させるためには、Nb含有
量が0.05%以上必要である。しかし0.5%を超えて添加
すると製造性が低下するため、その上限を0.5%とし
た。
素である。本発明の製造方法で高強度オーステナイトス
テンレス鋼を得るためには、N含有量が0.1%以上必要
である。しかし0.3%を超えると製造性が低下するため
Nの含有量は0.1〜0.3%に限定した。
ナイトステンレス鋼を得るには上記成分だけでもよい
が、その他の添加元素として、MoおよびCuは耐孔食性、
Ti,ZrおよびVは耐粒界腐食性、さらにAl,Ca,Mg,ランタ
ノイド系希土類元素は製造性を改善する効果を有する。
あるが、過度の添加は熱間加工性の低下とコストの上昇
を招くためMoは3.0%以下に、Cuは2.0%以下に限定し
た。
性を向上させる他に、溶接熱影響部の軟化防止にも補助
的な効果を有する。しかし多量の添加は製造性の低下を
招くためそれぞれを0.5%以下に限定した。
はSおよびOによる熱間加工性の低下、地疵の発生を抑
制する。しかし過剰に添加すると、逆に地疵が多くなる
ため、その含有量は、Al0.01〜0.20%、Ca0.001〜0.020
%、Mg0.001〜0.020%、ランタノイド系希土類元素0.00
2〜0.050%に限定した。ここでのランタノイド系希土類
元素とはLa,Ce等のランタン系元素の単独あるいは混合
物を示す。
し、1050℃以上で全圧下量が50%以上とする粗圧延段階
と、続いて800℃〜1050℃で全圧下量が10%以上とする
仕上げ圧延段階から成る。
ための段階で、後者は圧延により加工歪を導入し、溶接
熱影響部の軟化制御に必要である微細なNb炭化物を析出
させる段階である。そして圧延後800℃〜500℃までを50
0℃/min以上の平均冷却速度で制御冷却し、仕上げ圧延
で析出したNb炭化物の凝集・粗大化を防止する。
熱時に十分Nbを固溶させておくことが必要であり、また
1050℃以上で全圧下量が50%以上となる圧延を可能にす
るために、圧延前1100℃以上の加熱が必要である。しか
し1300℃を超えて加熱すると粒界部が溶融し、圧延時に
割れを生じるため加熱温度は1100℃〜1300℃に限定し
た。
得るため1050℃以上で全圧下量を50%以上としなければ
ならない。圧延温度が1050℃以下あるいは全圧下量が50
%以下であると、均一な再結晶組織を得られないため板
厚方向の強度のばらつきが生じ、また凝固時の成分偏析
が残るため耐蝕性も劣化する。
イトステンレス鋼を製造するのに最も重要な段階であ
る。この段階で溶接熱影響部の軟化を抑制する微細なNb
炭化物を析出させる。
し、その転位上に微細なNb炭化物を析出させるのであ
る。その析出に最も重要であるのは仕上げ圧延温度と圧
下量である。
回復、消滅するため、Nb炭化物を密に析出させることが
できず、また析出したNb炭窒化物の凝集・粗大化が進行
し、転化抑制に対する効果が減じる。また仕上げ圧延温
度が800℃未満であるとNbおよびCの拡散が遅くなるた
め、仕上げ圧延時に軟化抑制に十分な量のNb炭窒化物を
析出させることができない。従って仕上げ圧延温度は80
0℃〜1050℃で行わなければらない。
れる転位の密度が不十分で、Nb炭化物を微細かつ高密度
に析出させることができず、軟化抑制に対する効果が減
じる。従って800℃〜1050℃での全圧下量を10%以上と
した。
ル再現試験における軟化温度の関係を示す。
範囲内にあり、Kは比較鋼種である。
を示す。また軟化温度は第2図bに示すように試験前の
硬さと試験後の硬さの差が半分になる最高到達温度とす
る。
で限定した成分範囲において800℃〜1050℃での全圧下
量が10%以上となる仕上げ圧延が必要であることが見出
される。
なNb炭化物の凝集・粗大化を防止し、さらにCr炭化物の
粒界析出を抑制することにより溶接熱影響部の軟化抑制
に有効な析出形状を保つことが目的である。
min以上の平均冷却速度で制御冷却する必要がある。500
℃/min未満の平均冷却速度でNb炭化物が冷却中に凝集・
粗大化し、溶接熱影響部における加工歪の回復、再結晶
の障害に有効に働かず、軟化を生じる。
の関係を示す。
述のように、本発明で限定している成分範囲と製造方法
の両方を満足したとき、溶接熱影響部の軟化の少ない高
強度オーステナイトステンレス鋼を製造することが可能
となる。
物元素の含有量は通常のステンレス鋼と同じ程度であ
る。つまり重量%で硫黄含有量は0.01%以下、隣含有量
は0.05%以下、酸素含有量は0.01%以下である。
し、含有量はそれら元素の合計を示している。
表に製品板厚、圧延終了温度、1050℃以上での全圧下
量、800℃〜1050℃での全圧下量と800℃〜500℃までの
平均冷却速度を示す。なお熱延前の加熱は1180℃〜1250
℃とした。
〜23番が比較条件である。
溶接熱サイクル再現試験による軟化温度、母材の機械的
性質および実際の溶接継手の機械的性質を調査した。
鋼板を被覆アーク溶接棒で突合せ溶接を行い、標点間中
央に溶接部が配置されるように引張試験片を切り出し調
査した。
状を第4図bに示す。
し、通常のオーステナイトステンレス鋼と同様の条件
で、15mm厚さの試験片で9層、30mm厚さの試験片で22層
の溶接を行った。
硬さ分布を調べた。
る1〜15番は、溶接熱サイクル再現時における軟化温度
が高く、溶接継手部の耐力の低下も少ない。
囲にある3番の溶接軟化が少ないことが知られる。
い高強度オーステナイトステンレス鋼が実現された。
件での制御圧延・制御冷却を実施することによって溶接
軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼を製造
可能にした。
舶構造物など溶接を必要とする部位に用いられる溶接軟
化の少ないことを特徴とする高強度オーステナイトステ
ンレス鋼を実現し、産業上寄与するところは極めて大で
ある。
℃〜1050℃での全圧下量と溶接熱サイクル再現試験にお
ける軟化温度の関係を示すグラフ、 第2図aは溶接熱サイクル再現試験のヒートパターンを
示すグラフ、第2図bは溶接熱サイクル再現試験での最
高到達温度と硬さの関係および軟化温度の決め方を示す
概略図、 第3図は、第1表中の供試鋼Aにおける800℃〜500℃ま
での平均冷却速度と軟化温度の関係を示すグラフ、 第4図a−1,a−2は溶接試験体の開先形状を示す正面
断面図、第4図bは溶接継手引張試験片の形状を示す正
面図、 第5図は本発明鋼である第2表中の3番と比較鋼である
17番と20番の溶接継手部の硬さ分布を示すグラフであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】重量%で C 0.03%超〜0.10%以下、 Si 2.00%以下、 Mn 4.0%以下、 Cr 16〜30%、 Ni 6〜20%、 Nb 0.05〜0.50%、 N 0.1〜0.3% 残部Feならびに不純物元素からなる鋼を、1100℃〜1300
℃に加熱し、1050℃以上で全圧下量が50%以上となるよ
うに圧延し、ついで800℃〜1050℃で全圧下量が10%以
上となるよう仕上げ圧延を行い、さらに圧延後800℃〜5
00℃の平均冷却速度が500℃/min以上とすることを特徴
とする溶接軟化の少ない高強度オーステナイトステンレ
ス鋼の製造方法。 - 【請求項2】重量%で Mo 3.0%以下、 Cu 2.0%以下、 Ti 0.5%以下、 Zr 0.5%以下、 V 0.5%以下のうち1種ないし2種以上を含有すること
を特徴とする請求項1記載の溶接軟化の少ない高強度オ
ーステナイトステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項3】重量%で Al 0.01〜0.20%、 Ca 0.001〜0.020%、 Mg 0.001〜0.020%、 ランタノイド系希土類元素0.002〜0.050%のうち1種な
いし2種以上 を含有することを特徴とする請求項1記載の溶接軟化の
少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項4】重量%で Mo 3.0%以下、 Cu 2.0%以下、 Ti 0.5%以下、 Zr 0.5%以下、 V 0.5%以下のうち1種ないし2種以上 Al 0.01〜0.20%、 Ca 0.001〜0.020%、 Mg 0.001〜0.020%、 ランタノイド系希土類元素0.002〜0.050%のうち1種な
いし2種以上 を含有することを特徴とする請求項1記載の溶接軟化の
少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10685690A JP2783895B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 溶接軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法 |
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JPH046215A JPH046215A (ja) | 1992-01-10 |
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JP10685690A Expired - Lifetime JP2783895B2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | 溶接軟化の少ない高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法 |
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1990
- 1990-04-23 JP JP10685690A patent/JP2783895B2/ja not_active Expired - Lifetime
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