JP3234284B2 - 耐高温塩害腐食性および高温疲労特性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐高温塩害腐食性および高温疲労特性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温の塩、または、溶融
塩による腐食環境で繰り返し加熱冷却及び振動を受ける
ような用途において使用される高温疲労特性及び耐高温
塩害腐食性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナ
イト系ステンレス鋼に関する。
塩による腐食環境で繰り返し加熱冷却及び振動を受ける
ような用途において使用される高温疲労特性及び耐高温
塩害腐食性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナ
イト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】自動車の排ガス浄化システ
ムに使用される材料は高温の排ガスにさらされるため
に、高温強度の他に耐高温酸化性、熱疲労特性などに優
れた材料が使用される。なかでもエンジンの振動を吸収
することを目的としたフレキシブルチューブは加工性の
観点からSUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼が
使用されているが、フレキシブルチューブを覆っている
メッシュにＮａＣｌを主成分とする路面凍結防止剤が付
着し、これが原因となって、高温塩害腐食を起こし、未
浄化ガスの漏れなどの事故につながることがわかってい
る。
ムに使用される材料は高温の排ガスにさらされるため
に、高温強度の他に耐高温酸化性、熱疲労特性などに優
れた材料が使用される。なかでもエンジンの振動を吸収
することを目的としたフレキシブルチューブは加工性の
観点からSUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼が
使用されているが、フレキシブルチューブを覆っている
メッシュにＮａＣｌを主成分とする路面凍結防止剤が付
着し、これが原因となって、高温塩害腐食を起こし、未
浄化ガスの漏れなどの事故につながることがわかってい
る。
【０００３】このような高温塩害腐食に対してはSUS304
などの既存の汎用オーステナイト系ステンレス鋼では十
分な特性が得られない。これに対して、高温の塩害腐食
環境ではＳｉおよびＭｏを含有するオーステナイト系ス
テンレス鋼が良好な特性を示すことがわかっている。例
えば特開昭63-213643,特開平2-54741,特公平1-8695,特
開平3-191039ではいずれもＳｉおよびＭｏの効果につい
て述べられている。
などの既存の汎用オーステナイト系ステンレス鋼では十
分な特性が得られない。これに対して、高温の塩害腐食
環境ではＳｉおよびＭｏを含有するオーステナイト系ス
テンレス鋼が良好な特性を示すことがわかっている。例
えば特開昭63-213643,特開平2-54741,特公平1-8695,特
開平3-191039ではいずれもＳｉおよびＭｏの効果につい
て述べられている。
【０００４】一方、これらの合金についてフレキシブル
チューブに加工し、実際の車またはベンチテストで耐久
試験を行ったところ、一部の車種においては割れが生じ
た。この原因について検討した結果、割れは高温疲労に
よるものであることが明らかになった。車に搭載された
フレキシブルチューブは高温の排ガスによって温度が上
昇し、なおかつ、エンジンおよび路面走行による振動を
受けるために高温疲労を起こす。耐高温塩害腐食性に優
れていても高温疲労特性に劣っていれば、設計上、高い
応力を受ける場合には割れを起こし、ガス漏れを誘発す
ることが重要な問題であることが明らかになった。ま
た、逆に、高温疲労特性に優れていても耐高温塩害腐食
性に劣っていれば、腐食により板厚の減少が速くなり、
結果的に高い疲労応力を受けることになって加速的に割
れが発生しやすくなる。したがって、耐高温塩害腐食性
および高温疲労特性の両方に優れた鋼が強く要求される
ようになった。
チューブに加工し、実際の車またはベンチテストで耐久
試験を行ったところ、一部の車種においては割れが生じ
た。この原因について検討した結果、割れは高温疲労に
よるものであることが明らかになった。車に搭載された
フレキシブルチューブは高温の排ガスによって温度が上
昇し、なおかつ、エンジンおよび路面走行による振動を
受けるために高温疲労を起こす。耐高温塩害腐食性に優
れていても高温疲労特性に劣っていれば、設計上、高い
応力を受ける場合には割れを起こし、ガス漏れを誘発す
ることが重要な問題であることが明らかになった。ま
た、逆に、高温疲労特性に優れていても耐高温塩害腐食
性に劣っていれば、腐食により板厚の減少が速くなり、
結果的に高い疲労応力を受けることになって加速的に割
れが発生しやすくなる。したがって、耐高温塩害腐食性
および高温疲労特性の両方に優れた鋼が強く要求される
ようになった。
【０００５】前述の従来技術では高温強度の観点からＮ
ｂ，Ｔｉ等を添加することが記載されているが、高周波
数の振動に高温で耐用できることについては配慮がなさ
れていない。したがって、耐高温塩害腐食性と同時に高
温疲労特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が望
まれている。
ｂ，Ｔｉ等を添加することが記載されているが、高周波
数の振動に高温で耐用できることについては配慮がなさ
れていない。したがって、耐高温塩害腐食性と同時に高
温疲労特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が望
まれている。
【０００６】本発明は以上の実情に鑑み、優れた耐高温
塩害腐食性の他に従来のフレキシブルチューブ用ステン
レス鋼にはない優れた高温疲労特性を有するオーステナ
イト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
塩害腐食性の他に従来のフレキシブルチューブ用ステン
レス鋼にはない優れた高温疲労特性を有するオーステナ
イト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
【０００７】
【問題を解決するための手段】本発明はオーステナイト
系ステンレス鋼の耐高温塩害腐食性とともに高温疲労特
性を改善することを課題とし、耐高温塩害腐食性を維持
しつつ、優れた高温疲労特性を付与するためにはＳｉお
よびＮｂを限定添加することによって得られるという知
見を得た。
系ステンレス鋼の耐高温塩害腐食性とともに高温疲労特
性を改善することを課題とし、耐高温塩害腐食性を維持
しつつ、優れた高温疲労特性を付与するためにはＳｉお
よびＮｂを限定添加することによって得られるという知
見を得た。
【０００８】
【発明の構成】上記目的は Ｃ：0.03%超0.06％以下 Ｓｉ：１〜4％ Ｍｎ：0.5〜4％ Ｐ：0.04％以下 Ｓ：0.005％以下 Ｎｉ：10〜17％ Ｃｒ：14〜20％ Ｎ：0.035％以下 Ｍｏ：1.5〜4％ Ｎｂ：0.05〜0.5％ を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、か
つ、ＳｉおよびＮｂの含有量合計が、式６≧Ｓｉ％＋１
０Ｍｏ％≧４を満足する高温疲労特性および耐高温塩害
腐食性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト
系ステンレス鋼、または、上記の組成にさらにＹまたは
ＲＥＭ（希土類元素）を１種または２種以上合計で0.01
〜0.15％を含有するフレキシブルチューブ用オーステナ
イト系ステンレス鋼によって達成される。
つ、ＳｉおよびＮｂの含有量合計が、式６≧Ｓｉ％＋１
０Ｍｏ％≧４を満足する高温疲労特性および耐高温塩害
腐食性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト
系ステンレス鋼、または、上記の組成にさらにＹまたは
ＲＥＭ（希土類元素）を１種または２種以上合計で0.01
〜0.15％を含有するフレキシブルチューブ用オーステナ
イト系ステンレス鋼によって達成される。
【０００９】つぎに本発明において鋼組成の限定理由を
以下に説明する。 Ｃ：不可避的成分であり、侵入型元素として固溶強化す
ることにより、高温疲労特性を改善するのに有効であ
る。しかし、Ｃを過度に添加すると、脆化を引き起こ
し、また、加工性も低下するので上限は0.06% とする。
一方、Ｃの低減は精錬時間を長くし、製造コストを高く
するので好ましくなく、高温疲労強度を改善するために
も必要以上に低減するのは好ましくない。したがって、
0.03%を超えて含有するものとする。
以下に説明する。 Ｃ：不可避的成分であり、侵入型元素として固溶強化す
ることにより、高温疲労特性を改善するのに有効であ
る。しかし、Ｃを過度に添加すると、脆化を引き起こ
し、また、加工性も低下するので上限は0.06% とする。
一方、Ｃの低減は精錬時間を長くし、製造コストを高く
するので好ましくなく、高温疲労強度を改善するために
も必要以上に低減するのは好ましくない。したがって、
0.03%を超えて含有するものとする。
【００１０】Ｓｉ：耐高温塩害腐食性を改善するために
重要な元素の一つである。また、高温疲労特性を改善す
るためにも、非常に有効な元素である。この効果を得る
ためには１％以上の添加を必要とする。しかし、Ｓｉは
σ相の析出を促進し、鋼の靱性を低下させること、ま
た、熱間加工性、溶接性ならびに成形加工性を低下させ
るので上限を４％とした。
重要な元素の一つである。また、高温疲労特性を改善す
るためにも、非常に有効な元素である。この効果を得る
ためには１％以上の添加を必要とする。しかし、Ｓｉは
σ相の析出を促進し、鋼の靱性を低下させること、ま
た、熱間加工性、溶接性ならびに成形加工性を低下させ
るので上限を４％とした。
【００１１】Ｍｎ：Ｍｎは熱間加工性を改善する効果が
あるほか、溶接高温割れに有害なＳを除去、減少させ
る。この効果を得るためには0.5%以上必要である。しか
し、Ｍｎが高すぎると高温酸化特性に悪影響を及ぼし、
本出願鋼の耐高温酸化特性に対して悪影響を及ぼすた
め、最高４％までとする。
あるほか、溶接高温割れに有害なＳを除去、減少させ
る。この効果を得るためには0.5%以上必要である。しか
し、Ｍｎが高すぎると高温酸化特性に悪影響を及ぼし、
本出願鋼の耐高温酸化特性に対して悪影響を及ぼすた
め、最高４％までとする。
【００１２】Ｐ：耐高温酸化特性に悪影響を及ぼすため
低いほうが好ましく、また、熱延板の靱性に悪影響を及
ぼすため0.04％以下とする。
低いほうが好ましく、また、熱延板の靱性に悪影響を及
ぼすため0.04％以下とする。
【００１３】Ｓ：溶接高温割れに対して有害であるので
可能な限り低い方が良いが、過度に低くすると製造コス
トの上昇を招くので、上限を0.005%とする。
可能な限り低い方が良いが、過度に低くすると製造コス
トの上昇を招くので、上限を0.005%とする。
【００１４】Ｎｉ：オーステナイト系ステンレス鋼の基
本的元素の一つである。耐高温塩害腐食性を改善するの
に有効であり、また、本発明鋼ではＳｉおよびＭｏを添
加しているため、δフェライトを形成しやすく、熱間加
工性を悪くするので、成分バランスを考慮して、下限を
10％とした。しかし、多量に添加するとコストを高くす
るので上限を17％とした。
本的元素の一つである。耐高温塩害腐食性を改善するの
に有効であり、また、本発明鋼ではＳｉおよびＭｏを添
加しているため、δフェライトを形成しやすく、熱間加
工性を悪くするので、成分バランスを考慮して、下限を
10％とした。しかし、多量に添加するとコストを高くす
るので上限を17％とした。
【００１５】Ｃｒ：ステンレス鋼の耐酸化性および耐食
性を維持するために最も基本的な元素である。14%未満
では高温の腐食性環境あるいは単なる耐高温酸化性の点
で十分な効果が得られない。また、20%をこえると組成
バランスの調整が困難になり、デルタフェライトが多く
なって、加工性の低下を招くので、上限を20%以下とし
た。
性を維持するために最も基本的な元素である。14%未満
では高温の腐食性環境あるいは単なる耐高温酸化性の点
で十分な効果が得られない。また、20%をこえると組成
バランスの調整が困難になり、デルタフェライトが多く
なって、加工性の低下を招くので、上限を20%以下とし
た。
【００１６】Ｎ：Ｃと同様に高温強度を向上させるのに
有効な成分であるが、過度に添加すると、加工性が低下
するので、0.035%以下とする。
有効な成分であるが、過度に添加すると、加工性が低下
するので、0.035%以下とする。
【００１７】Ｍｏ：高温での腐食環境ならびに耐高温塩
害腐食性、高温強度に有効な元素であるので、積極的に
添加すべき元素である。1.5％未満では添加効果が小さ
いので、下限を1.5％以上とする。一方、Ｍｏは高価で
あり、また、σ相の析出を促進し、靱性の低下を招く。
また、４％をこえて添加すると熱間加工性の低下を来す
ので上限を４％とする。
害腐食性、高温強度に有効な元素であるので、積極的に
添加すべき元素である。1.5％未満では添加効果が小さ
いので、下限を1.5％以上とする。一方、Ｍｏは高価で
あり、また、σ相の析出を促進し、靱性の低下を招く。
また、４％をこえて添加すると熱間加工性の低下を来す
ので上限を４％とする。
【００１８】Ｎｂ：本発明において非常に重要な添加元
素である。ＮｂはＣ，Ｎと結合して、微細な析出物を形
成し、鋼の高温強度を高める効果がある。とくに本用途
のような高温疲労強度を改善するためには非常に有効な
元素であり、ＳｉおよびＭｏを複合で添加したオーステ
ナイト系ステンレス鋼において微量のＮｂを添加すると
著しく優れた高温疲労特性が得られる。この効果が得ら
れるためには0.05%以上の添加を必要とする。しかし、
過剰に添加すると加工性を劣化するので最高0.5%までの
添加とする。
素である。ＮｂはＣ，Ｎと結合して、微細な析出物を形
成し、鋼の高温強度を高める効果がある。とくに本用途
のような高温疲労強度を改善するためには非常に有効な
元素であり、ＳｉおよびＭｏを複合で添加したオーステ
ナイト系ステンレス鋼において微量のＮｂを添加すると
著しく優れた高温疲労特性が得られる。この効果が得ら
れるためには0.05%以上の添加を必要とする。しかし、
過剰に添加すると加工性を劣化するので最高0.5%までの
添加とする。
【００１９】Ｙ，ＲＥＭ：Ｙ，ＲＥＭ（希土類元素）は
加熱冷却サイクルを受けた場合の酸化スケールの剥離抵
抗を高めるのに効果がある。これらの効果を得るために
はＹ，ＲＥＭの合計で0.01%以上必要であり、逆にＹ，
ＲＥＭを大量に添加すると、粒界にＹ，ＲＥＭの酸化物
が大量に析出し、高温における粒界強度を低下させ、脆
化の原因となるので、上限を0.15%とする。
加熱冷却サイクルを受けた場合の酸化スケールの剥離抵
抗を高めるのに効果がある。これらの効果を得るために
はＹ，ＲＥＭの合計で0.01%以上必要であり、逆にＹ，
ＲＥＭを大量に添加すると、粒界にＹ，ＲＥＭの酸化物
が大量に析出し、高温における粒界強度を低下させ、脆
化の原因となるので、上限を0.15%とする。
【００２０】さらにＳｉとＮｂについては優れた高温疲
労特性を得るためにSi%＋10Nb%の値が４以上になるよう
にする。しかし、ＳｉおよびＮｂを過剰に添加すると加
工性を劣化させ、フレキシブルチューブのように過酷な
バルジ加工を要するものでは加工に耐えられなくなり、
割れを発生する。したがって、Si%＋10Nb%の値を６以下
とする。
労特性を得るためにSi%＋10Nb%の値が４以上になるよう
にする。しかし、ＳｉおよびＮｂを過剰に添加すると加
工性を劣化させ、フレキシブルチューブのように過酷な
バルジ加工を要するものでは加工に耐えられなくなり、
割れを発生する。したがって、Si%＋10Nb%の値を６以下
とする。
【００２１】
【発明の具体的開示】以下に本発明を具体的に示す。
【００２２】上記の用途において最も重要である高温塩
害腐食性について検討した。基礎実験として表１に示す
鋼を真空溶解し、鍛造で30mmの厚さの板とし、1200℃で
２時間加熱した後、熱間圧延を行って板厚５mmとし、以
後、通常の焼鈍および冷間圧延を行うことにより、板厚
２mmとした。これを25mm×35mmの試験片に加工し、全面
を#400研磨して試験に供した。20℃の飽和食塩水中に供
試材を５分間浸漬した後、650℃で２時間加熱し、５分
間の空冷を行う処理を１サイクルとし、これを10サイク
ル実施する方法で、高温塩害腐食試験を行った。試験
後、ガラスビーズの吹き付けでスケールを除去して試験
片の重量を測定して、試験前の重量に対する単位面積当
たりの重量減少（腐食減量）で耐高温塩害腐食性を評価
した。その結果を図１および図２に示す。図１は耐高温
塩害腐食性に及ぼすＳｉ量の影響を示している。この図
より、Ｓｉを添加することにより腐食減量が低減され、
耐高温塩害腐食性が改善されることがわかる。しかし、
2.5%以上のＳｉを添加しても顕著な改善効果は認められ
ない。図２は2.5%のＳｉを含有する鋼の腐食減量に及ぼ
すＭｏの影響を示している。この図よりＳｉ含有鋼にＭ
ｏを添加することによって、耐高温塩害腐食性が著しく
改善され、優れた耐高温塩害腐食性が得られることがわ
かった。以上の結果をもとに耐高温塩害腐食性に優れて
いるＥ鋼について高温疲労試験を行った。高温疲労試験
は、圧延方向を長手方向とする短冊状の試験片の一端を
固定し、試験温度600℃で、他端毎分2500回の割合で±2
0mmの振幅を与える方法で行なった。その結果を図３に
示す。比較材には自動車排ガス浄化システムのフレキシ
ブルチューブとして汎用的に使用されており、耐高温塩
害腐食性は十分ではないが、高温疲労特性については良
好な特性を有しているといわれるSUSXM15J1を用いた。
この図に示されるように、破断サイクル数が106となる
応力を疲労限界応力とすると、SUSXM15J1が 27.5kgf/m
m2に対してＥ鋼は22kgf/mm2であり、高温疲労特性が劣
ることがわかった。フレキシブルチューブのようにシス
テムの設計によっては高温疲労特性が重要になる場合に
はＥ鋼のように耐高温塩害腐食性が優れていても高温疲
労特性が劣ると使用上問題を生じる可能性がある。そこ
で、ＳｉおよびＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼
の高温疲労特性について検討を行った。表２に示す鋼に
ついて上述と同様に試験片を作製して600℃で高温疲労
試験を行い、疲労限界応力を測定した。ＳｉおよびＮｂ
量で高温疲労特性を整理した結果を図４に示す。SUSXM1
5J1の疲労限界応力である27.5kgf/mm2を超えるものを
○、27.5kgf/mm2以下であったものを●で示している。
この図より、Si%＋10Nb%≧4を満足すると疲労限界応力
が27.5kgf/mm2を超えることがわかる。Ｓｉは高温塩害
腐食性を改善するために有効であるが、あわせて、固溶
強化によって鋼の強度上昇に寄与するものと考えられ、
とくに高温疲労のように歪速度の速い状況下において優
れた改善効果をもたらす。また、Ｎｂは析出および固溶
によっても強度を改善する効果がある。したがって、Ｓ
ｉおよびＮｂ量を規制して添加することによって、優れ
た高温疲労特性が得られる。
害腐食性について検討した。基礎実験として表１に示す
鋼を真空溶解し、鍛造で30mmの厚さの板とし、1200℃で
２時間加熱した後、熱間圧延を行って板厚５mmとし、以
後、通常の焼鈍および冷間圧延を行うことにより、板厚
２mmとした。これを25mm×35mmの試験片に加工し、全面
を#400研磨して試験に供した。20℃の飽和食塩水中に供
試材を５分間浸漬した後、650℃で２時間加熱し、５分
間の空冷を行う処理を１サイクルとし、これを10サイク
ル実施する方法で、高温塩害腐食試験を行った。試験
後、ガラスビーズの吹き付けでスケールを除去して試験
片の重量を測定して、試験前の重量に対する単位面積当
たりの重量減少（腐食減量）で耐高温塩害腐食性を評価
した。その結果を図１および図２に示す。図１は耐高温
塩害腐食性に及ぼすＳｉ量の影響を示している。この図
より、Ｓｉを添加することにより腐食減量が低減され、
耐高温塩害腐食性が改善されることがわかる。しかし、
2.5%以上のＳｉを添加しても顕著な改善効果は認められ
ない。図２は2.5%のＳｉを含有する鋼の腐食減量に及ぼ
すＭｏの影響を示している。この図よりＳｉ含有鋼にＭ
ｏを添加することによって、耐高温塩害腐食性が著しく
改善され、優れた耐高温塩害腐食性が得られることがわ
かった。以上の結果をもとに耐高温塩害腐食性に優れて
いるＥ鋼について高温疲労試験を行った。高温疲労試験
は、圧延方向を長手方向とする短冊状の試験片の一端を
固定し、試験温度600℃で、他端毎分2500回の割合で±2
0mmの振幅を与える方法で行なった。その結果を図３に
示す。比較材には自動車排ガス浄化システムのフレキシ
ブルチューブとして汎用的に使用されており、耐高温塩
害腐食性は十分ではないが、高温疲労特性については良
好な特性を有しているといわれるSUSXM15J1を用いた。
この図に示されるように、破断サイクル数が106となる
応力を疲労限界応力とすると、SUSXM15J1が 27.5kgf/m
m2に対してＥ鋼は22kgf/mm2であり、高温疲労特性が劣
ることがわかった。フレキシブルチューブのようにシス
テムの設計によっては高温疲労特性が重要になる場合に
はＥ鋼のように耐高温塩害腐食性が優れていても高温疲
労特性が劣ると使用上問題を生じる可能性がある。そこ
で、ＳｉおよびＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼
の高温疲労特性について検討を行った。表２に示す鋼に
ついて上述と同様に試験片を作製して600℃で高温疲労
試験を行い、疲労限界応力を測定した。ＳｉおよびＮｂ
量で高温疲労特性を整理した結果を図４に示す。SUSXM1
5J1の疲労限界応力である27.5kgf/mm2を超えるものを
○、27.5kgf/mm2以下であったものを●で示している。
この図より、Si%＋10Nb%≧4を満足すると疲労限界応力
が27.5kgf/mm2を超えることがわかる。Ｓｉは高温塩害
腐食性を改善するために有効であるが、あわせて、固溶
強化によって鋼の強度上昇に寄与するものと考えられ、
とくに高温疲労のように歪速度の速い状況下において優
れた改善効果をもたらす。また、Ｎｂは析出および固溶
によっても強度を改善する効果がある。したがって、Ｓ
ｉおよびＮｂ量を規制して添加することによって、優れ
た高温疲労特性が得られる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】フレキシブルチューブはバルジ加工を行う
ため、良好な加工性が要求される。そこで、これらの鋼
について引張試験を行い、伸びを測定した結果を図４に
数字を添付して示す。この結果より、ＳｉおよびＮｂを
過剰に添加すると伸びが劣化する。フレキシブルチュー
ブのようなバルジ加工を行うためには、50％以上の伸び
が必要であることから、Si%＋10Nb%の値を６以下に抑制
する必要がある。
ため、良好な加工性が要求される。そこで、これらの鋼
について引張試験を行い、伸びを測定した結果を図４に
数字を添付して示す。この結果より、ＳｉおよびＮｂを
過剰に添加すると伸びが劣化する。フレキシブルチュー
ブのようなバルジ加工を行うためには、50％以上の伸び
が必要であることから、Si%＋10Nb%の値を６以下に抑制
する必要がある。
【００２６】17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb添加鋼の高
温塩害腐食特性を調べるために650℃にて10サイクルの
高温塩害腐食試験を行なった。SUSXM15J1および17Crー13
Ni-2.5Si-2.5Mo鋼を比較材として実施した結果を図５に
示す。この図より17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb鋼は17C
rー13Ni-2.5Si-2.5Mo鋼よりもわずかに腐食減量が大きい
が、SUSXM15J1に対して腐食減量が約1/2であり、優れた
耐高温塩害腐食性を示すことがわかる。
温塩害腐食特性を調べるために650℃にて10サイクルの
高温塩害腐食試験を行なった。SUSXM15J1および17Crー13
Ni-2.5Si-2.5Mo鋼を比較材として実施した結果を図５に
示す。この図より17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb鋼は17C
rー13Ni-2.5Si-2.5Mo鋼よりもわずかに腐食減量が大きい
が、SUSXM15J1に対して腐食減量が約1/2であり、優れた
耐高温塩害腐食性を示すことがわかる。
【００２７】以上の結果より、ＳｉおよびＭｏ含有オー
ステナイト系ステンレス鋼にＮｂを添加し、かつ、Ｓｉ
およびＮｂ量を規制することによって、優れた耐高温塩
害腐食性および高温疲労特性を有し、なおかつ、加工性
にも優れた鋼が得られることがわかった。
ステナイト系ステンレス鋼にＮｂを添加し、かつ、Ｓｉ
およびＮｂ量を規制することによって、優れた耐高温塩
害腐食性および高温疲労特性を有し、なおかつ、加工性
にも優れた鋼が得られることがわかった。
【００２８】
【実施例】本発明を実施例と比較例によって具体的に説
明する。表３に用いた鋼の組成を示す。これらの鋼は真
空溶解で溶製され、鍛造を行った後、板厚30mmとし、熱
間圧延を行い、焼鈍および冷間圧延を実施することによ
って、板厚0.4mmとした。この供試材についてTIG溶接で
造管を行い、直径50mmのパイプにし、バルジ加工で長さ
400mmのフレキシブルチューブの形状に加工した。この
時点で、No.25およびNo.26鋼は加工割れが発生し、フレ
キシブルチューブに加工することができなかった。加工
が可能であったフレキシブルチューブについては飽和食
塩水に浸漬後、600℃で24時間加熱した後に加振耐久試
験を行った。加振耐久試験においては加熱温度を600℃
とし、チューブの一端を固定し、他端に毎分2500回の割
で±20mmの振幅を与える方法で破断を生じるまで行っ
た。なお、SUS304を基本比較材とし、試験鋼の破断サイ
クル数をSUS304の破断サイクル数で割った値で耐久性の
評価を行った。その結果を表３にあわせて示す。この評
価から、本発明鋼は耐久性が良好であり、SUS304の６倍
から８倍の破断寿命があるとがわかる。これに対して、
比較鋼は寿命が短くなっている。例えばNo.28鋼は耐高
温塩害腐食性が良好でないため、高温塩害腐食による板
厚減少が大きく、その結果、加振耐久試験において負荷
が大きくなり、寿命が短かくなったものと考えられる。
また、No.23鋼は耐高温塩害腐食性には優れており、高
温塩害腐食にによる板厚減少は小さいが、高温疲労特性
が劣っているために結果的に疲労寿命が短くなったもの
と考えられる。
明する。表３に用いた鋼の組成を示す。これらの鋼は真
空溶解で溶製され、鍛造を行った後、板厚30mmとし、熱
間圧延を行い、焼鈍および冷間圧延を実施することによ
って、板厚0.4mmとした。この供試材についてTIG溶接で
造管を行い、直径50mmのパイプにし、バルジ加工で長さ
400mmのフレキシブルチューブの形状に加工した。この
時点で、No.25およびNo.26鋼は加工割れが発生し、フレ
キシブルチューブに加工することができなかった。加工
が可能であったフレキシブルチューブについては飽和食
塩水に浸漬後、600℃で24時間加熱した後に加振耐久試
験を行った。加振耐久試験においては加熱温度を600℃
とし、チューブの一端を固定し、他端に毎分2500回の割
で±20mmの振幅を与える方法で破断を生じるまで行っ
た。なお、SUS304を基本比較材とし、試験鋼の破断サイ
クル数をSUS304の破断サイクル数で割った値で耐久性の
評価を行った。その結果を表３にあわせて示す。この評
価から、本発明鋼は耐久性が良好であり、SUS304の６倍
から８倍の破断寿命があるとがわかる。これに対して、
比較鋼は寿命が短くなっている。例えばNo.28鋼は耐高
温塩害腐食性が良好でないため、高温塩害腐食による板
厚減少が大きく、その結果、加振耐久試験において負荷
が大きくなり、寿命が短かくなったものと考えられる。
また、No.23鋼は耐高温塩害腐食性には優れており、高
温塩害腐食にによる板厚減少は小さいが、高温疲労特性
が劣っているために結果的に疲労寿命が短くなったもの
と考えられる。
【００２９】
【表３】
【発明の効果】本発明により、鋼の組成を限定すること
によって、優れた耐高温塩害腐食を示すとともに優れた
高温疲労特性を付与され、従来にない優れた耐熱性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼が得られる。これに
より、例えば、自動車排ガス浄化システムのフレキシブ
ルチューブのような高温塩害及び高温疲労をあわせて受
けるような環境下でも十分に耐用できる鋼が提供され
る。
によって、優れた耐高温塩害腐食を示すとともに優れた
高温疲労特性を付与され、従来にない優れた耐熱性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼が得られる。これに
より、例えば、自動車排ガス浄化システムのフレキシブ
ルチューブのような高温塩害及び高温疲労をあわせて受
けるような環境下でも十分に耐用できる鋼が提供され
る。
【００３０】
【図１】650℃で 10サイクルの高温塩害腐食試験を行
い、耐高温塩害腐食性に及ぼすＳｉの影響を示した図で
ある。
い、耐高温塩害腐食性に及ぼすＳｉの影響を示した図で
ある。
【図２】2.5%のＳｉを含有する鋼について650℃で10サ
イクルの高温塩害腐食試験を行い、耐高温塩害腐食性に
及ぼすＭｏの影響を示した図である。
イクルの高温塩害腐食試験を行い、耐高温塩害腐食性に
及ぼすＭｏの影響を示した図である。
【図３】SUSXM15J1およびＳｉ，Ｍｏ複合添加鋼につい
て600℃で高温疲労試験を行った結果を示した図であ
る。
て600℃で高温疲労試験を行った結果を示した図であ
る。
【図４】高温疲労による疲労限界応力が27.5kgf/mm2を
超える場合を○、超えない場合を●で示し、高温疲労特
性に及ぼすＳｉ,Ｎｂの影響を示している。また、数字
は引張試験による伸びの値を示している。
超える場合を○、超えない場合を●で示し、高温疲労特
性に及ぼすＳｉ,Ｎｂの影響を示している。また、数字
は引張試験による伸びの値を示している。
【図５】650℃で 10サイクルの高温塩害腐食試験を行な
い、 17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb鋼の高温塩害腐食特
性について、SUSXM15J1および17Crー13Ni-2.5Si-2.5Mo鋼
を比較材として調べた結果を示している。
い、 17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb鋼の高温塩害腐食特
性について、SUSXM15J1および17Crー13Ni-2.5Si-2.5Mo鋼
を比較材として調べた結果を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−54741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−56018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−230966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73057（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−71360（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−272132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−35667（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃ：0.03%超0.06％以下 Ｓｉ：1〜4％ Ｍｎ：0.5〜4％ Ｐ：0.04％以下 Ｓ：0.005％以下 Ｎｉ：10〜17％ Ｃｒ：14〜20％ Ｎ：0.035％以下 Ｍｏ：1.5〜4％ Ｎｂ：0.05〜0.5％ を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、
かつ、ＳｉおよびＮｂの含有量合計が、下式を満足する
高温疲労特性および耐高温塩害腐食性に優れたフレキシ
ブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼 ６≧Ｓｉ％＋１０Ｎｂ％≧４ - 【請求項２】Ｃ：0.03%超0.06％以下 Ｓｉ：1〜4％ Ｍｎ：0.5〜4％ Ｐ：0.04％以下 Ｓ：0.005％以下 Ｎｉ：10〜17％ Ｃｒ：14〜20％ Ｎ：0.035％以下 Ｍｏ：1.5〜4％ Ｎｂ：0.05〜0.5％ ＹまたはＲＥＭ（希土類元素）を１種または２種以上合
計で0.01〜0.15％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的
不純物からなり、かつ、ＳｉおよびＮｂの含有量合計
が、下式を満足する高温疲労特性および耐高温塩害腐食
性に優れたフレキ シブルチューブ用オーステナイト系ス
テンレス鋼。 ６≧Ｓｉ％＋１０Ｎｂ％≧４
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17166092A JP3234284B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 耐高温塩害腐食性および高温疲労特性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17166092A JP3234284B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 耐高温塩害腐食性および高温疲労特性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05339682A JPH05339682A (ja) | 1993-12-21 |
| JP3234284B2 true JP3234284B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=15927337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17166092A Expired - Fee Related JP3234284B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 耐高温塩害腐食性および高温疲労特性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234284B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5717359B2 (ja) * | 2010-06-03 | 2015-05-13 | 日新製鋼株式会社 | メタルガスケット用耐熱オーステナイト系ステンレス鋼 |
| KR101301331B1 (ko) * | 2011-08-01 | 2013-08-29 | 주식회사 포스코 | 고온 내산화성 및 고온 강도가 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 |
| CN104060190A (zh) * | 2014-07-09 | 2014-09-24 | 上海大学兴化特种不锈钢研究院 | 节铬节镍型高硅耐热不锈钢 |
| WO2020090936A1 (ja) | 2018-10-30 | 2020-05-07 | 日鉄ステンレス株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼板 |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP17166092A patent/JP3234284B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05339682A (ja) | 1993-12-21 |
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