JPH0246663B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び
溶接性に優れたオーステナイトステンレス鋼製シ
ーズヒータ外部被覆に関するものである。 〔従来の技術〕 いわゆるシーズヒータは、抵抗性導電体が酸化
マグネシウムの如き耐熱性電気絶縁材を介し管状
被覆材で被覆されており、その被覆材を溶接して
密閉することで保護されている。従つてそのシー
ズヒータ用外部被覆材料には、優れた耐酸化性、
耐応力腐食割れ性、及び溶接性が要求されるため
従来からNCF800などの高Ni耐熱合金が広く用い
られている。然しこの高Ni耐熱合金は、酸化性、
耐応力腐食割れ性は優れているが加工性や溶接性
の点で問題があり、また高価で経済的ではないと
いう欠点がある。 そこでこうした欠点を改善するべく、種々の提
案がなされている。 例えば特公昭55−29146号公報には、低コスト
で且つ耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び溶接性の
改善を目的として、Cr、Ni、Si、Ceを相関され
たパーセントで含有するFe−Ni−Cr合金製の電
気加熱体素子被覆が提案されている。 また特開昭48−13213号公報には、溶接亀裂を
生じない安定化オーステナイト合金網を経済的に
得ることを目的として、MnとTiの含有量をＳ及
びＰの各含有量に応じ一定の比率で調整したもの
が提案されている。 一方、特公昭57−19182号公報には優れた高温
強度と耐酸化性能を有する合金が提案されてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、特公昭55−19146号公報記載の電気加
熱体素子被覆はCrの含有量が低く、十分の耐酸
化性が得られにくいという問題点があつた。 一方特開昭48−13213号公報記載のオーステナ
イト合金網は、耐酸化性、耐応力腐食割れ性につ
いては同公報に記載されていないが、Ce等の希
土類金属元素の添加が無いことからみて、耐酸化
性に関して期待できないという問題点があつた。 また、特公昭57−19182号公報記載の合金はSi
が高く溶接性に難点がある。 そこでこの発明の目的とするところは、低コス
トで優れた耐酸化性を有し、耐応力腐食割れ性及
び溶接性の良好なオーステナイトステンレス鋼製
シーズヒータ外部被覆を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 シーズヒータ外部被覆に要求される特に重要な
性質は耐酸化性、耐応力腐食割れ性、溶接性であ
り、発明者らは第１図に示すようにCr含有量を
高くしてAl、希土類金属元素（以下REMとい
う）を複合添加することにより耐酸化性が著しく
向上すること、またCoの少量添加によつてシー
ズヒータが晒される環境での耐応力腐食割れ性に
有効であること、さらにSi、Tiの含有量を第２
図に示すハツチを付した枠内の範囲に限定するこ
とにより溶接性が優れることを新たに見出すこと
によつて本発明を完成した。 すなわち、この発明は、重量比で19〜23％の
Ni、23％を超え25％以下のCrを含有すると共に、
Mn1.0％以下、Si0.7％以下、Ti0.3％以下、C0.03
％以下でTi／C5以上、Co2％以下とし、且つ0.3
％以下のAlと0.03％以下のREMとを含み、残部
がFe及び不何避的不純物よりなることを特徴と
する。 この発明にあつては、オーステナイト形成元素
であるＣの含有量が重量比（以下、同じ）で0.03
％以下に限定される。Ｃがこの量より多いと、
Crと結合してCr炭化物を形成し耐食性を劣化さ
せるとともに成形加工性を害するためである。 また、Siは耐酸化性の点で重要な機能を果たす
元素であるが、0.7％を超えると溶接性に悪影響
を及ぼすのでその上限量は第２図に示すように
0.7％に規制され、好ましくは溶接性向上のため
0.5％以下が良い。 Mnは、1.0％を超えると耐酸化性を害するので
1.0％以下に制限される。 Tiは、高温強度、耐食性特に粒界腐食性の改
善に有効に寄与する元素であるが、第２図に示す
ように所定量を超えて添加すると耐酸化性、溶接
性が損なわれるので0.3％以下で耐粒界腐食性を
維持するためにTi／C5以上に規制される。 Niは、耐応力腐食割れ性を高く維持するため
及びσ相析出に対する組織安定性から19％以上が
必要であり、これを下回ると耐応力腐食割れ性が
著しく阻害される。しかし過剰に添加すると、溶
接性の低下、更には価格の増大をもたらすので、
その上限を25％とし、好ましくは19〜23％の範囲
とする。 Crは、先に述べたSiとともに耐酸化性で重要
な機能を果たし第１図に示す通りCrが23％を越
える範囲でAl、REMとの複合添加で著しく良好
となるため、高い耐酸化性を維持するためには23
％を超える含有量が必要である。一方、25％を超
えると熱間加工性及び靱性を害し、かつρ相析出
を助長する。従つて、この発明にあつては、Cr
含有量が23％を超え25％以下の範囲に規制され
る。 Coは、Niと同様に耐応力腐食割れ性及び組織
安定性に有効な元素であり、特にシーズヒータの
ように中性の塩化物に対する耐応力腐食割れ性に
有効である。 Coを含有しない場合はNi25％以下を必要とす
るがCoを含有すると19％以上とすればよい。た
だし多量の添加は価格の増加となるため２％以下
とする。 Alは、0.05％以上添加し、次に述べるREMと
共存させると、第１図に示すように上記のCrが
23％を超える範囲で耐酸化性を著しく向上させる
ことができる。もつともその添加量が多過ぎる
と、得られる合金鋼の熱間加工性、成形性および
溶接性などを阻止するので、Al添加量は0.3％以
下とする。 Alと複合添加される例えばCe等のREMは、鋼
中に痕跡として存在すれば上記のように耐酸化性
を高める効果があるが、多過ぎると熱間加工性や
鋼の清浄性を害する。そこでこの発明のREM添
加量は0.03以下に規制される。 〔実施例〕 以下、この発明の実施例を、他の組成の鋼との
比較において説明する。 第１表に、各ステンレス鋼の化学成分組成を重
量百分率で示す。

【表】 表中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、成分組成がそれ
ぞれ異なるるように調整された５種の比較鋼であ
り、一方Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉはこの発明の成分組成を
満足するように調整された４種の鋼である。 上記のＡ〜Ｉの各合金鋼を、大気誘導炉にて溶
製して10Kgのインゴツトにした。そのインゴツト
を熱間鍛造して厚さ約10mmの板とした後、熱間圧
延と冷間圧延とを施し、最終的に厚さ２mmの板と
した。それらの板から酸化試験片、腐食試験片、
Ｕ曲げ応力腐食割れ試験片として使用する薄片を
切り出し、それらの薄片を1100℃×10分間熱処理
したものを供試材とした。 また溶接性試験片は、上記インゴツトから厚さ
約10mmの鋼片を切り出して供試材とした。 酸化試験は、調整した各供試材Ａ〜Ｉについて
大気中1000℃で30分間加熱した後、10分間空冷す
るサイクルを１サイクルとする繰り返し試験を、
500回行つた後の重量変化により評価した。 耐応力腐食割れ性試験（SCC試験）は、Ｕ曲げ
応力腐食割れ性試験片を（20％NaCl＋１％
Na₂Cr₂O₇・2H₂O）の沸騰溶液中に浸漬し、480
時間（20日）後に終了したときに発生した割れの
有無で評価した。 溶接性試験は、TIGアークスポツトにより供試
材の凝固割れの有無を検査することによつて溶接
性を評価した。 粒界腐食試験は、供試材を650℃で２時間熱処
理した後、沸騰状態の硫酸−硫酸銅溶液中に16時
間浸漬し、取り出した後の試料の180度曲げによ
る割れ発生の有無で評価した。 第２表に上記各試験の結果を示す。なお、表
中、○は割れなしを、×は割れありを表している。 この結果から、次の事が明らかとなつた。 耐酸化性：第１図は耐酸化性に及ぼすCrと
AlとREMとの関係を表している。横軸にCr含
有率を、縦軸にはAl含有率をとり、各々Ａ〜
Ｉの添字と共に示されている。また＊印を付し
たものはREMを全く含有しないものであり、
その他は0.03％以下のREMを含有しているも
ので

〔発明の効果〕

以上の結果から明らかなように、Crを23％を
超え25％以下を含有すると共にAl、Ti及びREM
の含有比率を所定の範囲に定め且つNi、Co、Si、
Tiを適量に制御する。この発明により、従来の
ものより優れた耐酸化性、耐応力腐食割れ性及び
溶接性を有するオーステナイトステンレス鋼製シ
ーズヒータ外部被覆を安価に提供することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐酸化性に及ぼすCr、Al、REMの含
有量の関係を、この発明と他の鋼と比較して示す
図、第２図は、溶接性に及ぼすSi、Tiの含有量
の関係を、この発明と他の鋼と比較して示す図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比で19〜23％のNi、23％を超え25％以
   下のCrを含有すると共に、Mn1.0％以下、Si0.7
   ％以下、Ti0.3％以下、C0.03％以下でTi／C5以
   上、Co2％以下とし、且つ0.3％以下のAlと0.03％
   以下の希土類金属元素とを含み残部がFe及び不
   可避的不純物よりなることを特徴とするオーステ
   ナイトステンレス鋼製シーズヒータ外部被覆。