JPH046216A - 耐海水性に優れ、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
耐海水性に優れ、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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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
体構造物に適用できる耐海水性に優れ、しかも溶接部の
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
方法に関するものである。
れてきた。最近になって水中翼等を備えた高速船の需要
か増加しており、この用途では高速の海水流が接し塗装
か剥離するため、耐海水性の優れた材料か要求されてい
る。さらに船体重量を軽減するために高強度の材料か望
まれる。
熱間圧延後に溶体化焼鈍を施すため、−船釣に耐力は低
く、N等を添加しても0,2%耐力はせいぜい40kg
f /−である。構造部材として使用するためには耐
力の高いオーステナイトステンレス鋼が望まれている。
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62−26
7418号、特開昭63−199851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あ
るいは腐食疲労強度を上昇させる方法を提唱している。
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、溶接熱影響部は歪か回復し、耐力か低下する。こ
の溶接部の強度低下のために上記のような高強度オース
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。
ているオーステナイトステンレス鋼よりさらに耐海水性
、つまり耐孔食性および腐食疲労特性の優れた材料か求
められている。
できる溶接軟化の少ない高強度オーステナイトステンレ
ス鋼を製造するが、特に海水中での孔食発生温度か30
℃以上で、母材部および溶接継手部か耐力が60kg
f /−以上、海水中の疲労強度が40kgf/ij以
上を満足す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方法を提供する。
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
。
物に適した高強度オーステナイトステンレス鋼材を供給
できる。
0%以下、Mn 4.0%以下、Cr21%超〜30%
、Ni10〜20%、Mo 0.5〜3.0%、Nb
0.05〜1.00%、N013%超〜0,5%含有し
、またはCu 2.0%以下、Ti 0.5%以下、Z
r0.5%以下、Vo、5%以下のうち1種ないし2種
以上、および/またはA、& 0.旧〜0.20%、C
a 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種以上を含有し、残部F
e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、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℃〜500
℃の平均冷却速度か5圓”C/win以上とすることで
ある。
水性に優れ、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できる。
で提唱している制御圧延中にNb炭窒化物として析出し
溶接熱影響部の軟化を抑制する効果を有する。Nb炭窒
化物とはNb(C,N)で表される炭素と窒素の複合N
b化合物で、これを制御圧延中に析出させ溶接軟化を抑
制するためには0.01%以上のC含有量が必要である
。
化物か形成し耐蝕性を劣化させるため、0.08%以下
とした。
超えると熱間加圧性か低下するため、2.00%以下に
限定した。
ると耐蝕性か低下するため、4.0%以下に限定した。
り、海水中で十分な耐蝕性を保ち、さらに海水中ての疲
労強度の低下を防止するためにはCrを21%を超えて
添加する必要かある。しかしCr含有量が30%を超え
ると熱間加工性が低下し、製造が難しくなるためC,3
自゛二を21%超〜30%に限定した。
の含有量が10%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
利になるたけである。
熱影響部の軟化を抑制するNb炭窒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、N
b含有量が0.05%以上必要である。しかし1.00
%を超えて添加すると製造性が低下するため、その上限
を1.00%とした。
、海水中での耐孔食性および疲労強度を確保するために
は0.5%以上添加しなければならない。しかし3.0
%を超えて添加すると熱間加工性が低下するため、Mo
含有量は0.5〜3.0%に限定した。
で提唱している制御圧延中にNb炭窒化物としてその含
有量の一部が析出し、溶接熱影響部の軟化を抑制する効
果を有する重要な元素である。
熱影響部の軟化を抑制するには、N含有量か0.3%超
必要である。しかし0.5%を超えると製造性か著しく
低下するためNの含有量は0,3%超〜0.5%に限定
した。
イトステンレス鋼を得るには上記成分たけでもよいか、
その他の添加元素として、Cuは耐孔食性、Ti、Zr
およびVは耐粒界腐食性、さらにAID、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。
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
2.0%以下に限定した。
腐食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0.5%以下に限定した。
素の適量添加はSおよびOによる熱間加工性の低下、地
底の発生を抑制する。しかし過剰に添加すると、逆に地
底か多くなるため、その含育量は、AR0,01−0,
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%に限定した。ここてのランタノイ
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。
に加熱し、1050℃以上で全圧下量か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。
織を得るための段階で、後者は圧延により加工歪を導入
し、鋼材の強度を向上させるとともに溶接熱影響部の軟
化抑制に必要である微細なNb炭窒化物を析出させる段
階である。
in以上の平均冷却速度で制御冷却し、加工歪が回復す
るのを抑制し、仕上げ圧延で析出したNb炭窒化物の凝
集・粗大化を防止する。
加熱時に十分Nbを固溶させておくことか必要であり、
またl050℃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。
圧延時に割れを生しるため加熱温度は1100℃〜13
00℃に限定した。
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
下量か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。
強度オーステナ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。この段階で耐力および腐食疲労強度を
向上させるとともに、溶接熱影響部の軟化を抑制する微
細なNb炭窒化物を析出させる。つまり仕上げ圧延時に
加工歪、即ち転位を密に導入し、その転位上に微細なN
b炭窒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a度と圧下量である。
か回復、消滅し、圧延後の耐力および疲労強度か低ドす
る。さらにNb炭窒化物を密に析出させることかできす
、また析出したNb炭窒化物の凝集・粗大化か進行し、
軟化抑制に対する効果も減じる。また仕上げ圧延温度か
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
800℃〜l050℃で行わなければらない。
れる転位の密度が不十分て、圧延後の耐力および疲労強
度の上昇が小さく、またNb炭窒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も減
じる。従って800’C〜1050℃での全圧下量を1
0%以上とした。
0.2%耐力、海水中での腐食疲労強度および溶接熱サ
イクル再現試験における軟化温度の関係を示す。
囲内にあり、KおよびLは比較鋼種である。
示す。また軟化温度は第2図す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
。
が高く、さらに軟化温度の高い鋼を得るためには、本発
明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か必要である
ことが見出される。
Nb炭窒化物の凝集・粗大化を防止し、さらに耐海水性
を劣化させる粗大なC「炭化物の粒界析出を抑制するこ
とか目的である。そのためには仕上げ圧延後800℃〜
500℃までを500℃/1n以上の平均冷却速度で制
御冷却する必要かある。
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、軟化を生しる。
温度の関係を示す。
法の両方を満足したとき、耐海水性に優れ、十分な耐力
と腐食疲労強度を有し、さらに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
か可能となる。
元素の含有:は通常のステンレス鋼と同じ程度である。
は0 、0596以下、酸素含有量は0.01%以下で
ある。
、含有量はそれら元素の合計を示している。
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。
中の1〜15番が本発明での製造条件範囲であり、16
〜23番が比較条件である。
の耐孔食性、上述の溶接熱サイクル再現試験による軟化
温度、母材および実際の溶接継手の機械的性質ならびに
腐食疲労強度を調査した。
孔食発生の有無を調べた。溶接継手の機械的性質ならび
に腐食疲労試験は、所定の開先形状に加工した鋼板を被
覆アーク溶接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試験片を切り出し調査した。
すに、腐食疲労試験片の形状を第4図Cに示す。
、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、30m11厚さの試験片
で22層の溶接を行った。腐食疲労試験は人工海水中で
の片振袖力疲労試験で、腐食疲労強度は106回での振
幅応力範囲で示す。
分布を調べた。
1〜15番は、溶接熱サイクル再現時における軟化温度
か高く、溶接継手部の耐力の低下も少ない。また第5図
の溶接熱影響部の硬さ分布から本発明の範囲にある2番
の溶接軟化か少ないことが知られる。
高強度オーステナイトステンレス鋼か実現された。
での制御圧延・制御冷却を実施することによって耐海水
性に優れ、十分な耐力と腐食強度を有し、さらに溶接軟
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。
翼等の構造物に適した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。
0℃〜1050℃での全圧下量と0.2%耐力、海水中
での腐食疲労強度および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図す
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−
1a−2は溶接試験体の開先形状を示す正面断面図、第
4図すは溶接継手引張試験片の形状を示す正面図、第4
図Cは腐食疲労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2番と比較鋼である21番の溶
接継手部の硬さ分布を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量%で C0.01〜0.08%、 Si2.00%以下、 Mn4.0%以下、 Cr21%超〜30%、 Ni10〜20%、 Mo0.5%〜3.0%、 Nb0.05〜1.00%、 N0.3%超〜0.5% 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5
0%以上となるように圧延し、ついで800℃〜105
0℃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以上とすることを特徴とする耐海水性
に優れ、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。 2、重量%で 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 を含有することを特徴とする請求項1記載の耐海水性に
優れ、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。 3、重量%で 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 を含有することを特徴とする請求項1記載の耐海水性に
優れ、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。 4、重量%で 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 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 を含有することを特徴とする請求項1記載の耐海水性に
優れ、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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