JPS597347B2 - 高強度オ−ステナイトフエライト２相ステンレス鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心分離機、送風機等の主要構成部分の回転体
に適したオーステナイトフェライト２相ステンレス鋼で
あり、機械的性質とくに０００１％耐力が４０ｋｇ／ｍ
７ｌ￥以上で且つ海水等に対する耐食性もＳＵＳ３２９
Ｊ１高Ｎと同等の特性を有するものである。

従来、食塩水等に対する耐食性を有する遠心分離機は、
食品工業あるいは船舶の油水分離装置に用いられている
。

しかしながら、近年遠心分離機の性能を高めるためにそ
の回転数を従来より高める方向に進んでいる。このよう
な回転数の高速化にともない回転体を形成する材料に優
れた機械的性質とくに０．０１％耐力が４０ｋｇ／ｙｎ
ｌｔ以上で且つ食塩水中における耐食性すなわち、３％
ＮａＣｌ（３０℃）におげる孔食電位がＯ、２８Ｖ以上
であることが必要条件とされている。これらの遠心分離
機、送風機等の材料には、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ６３０
（１７−４ＰＨ）、ＳＵＳ３２９Ｊ１法が使用されてい
るが、ＳＵＳ３１６では、上記の機械的性質及び耐食性
が不充分であり、ＳＵＳ６３０等の析出硬化型ステンレ
ス鋼では上記の機械的性質が充分満足するが耐食性は著
しく劣り、ＳＵＳ３２９Ｊ１では、耐食性は充分満足す
るが、機械的性質が劣るため、実際の使用に際しては種
々の問題点がある。

すなわち軽量化をはかり原材料費を安く出来ない等であ
る。本発明の目的は、上記条件すなわち０００１％耐力
が４０ｋｇ／一以上で、且つ海水等に対する耐食性もＳ
ＵＳ３２９Ｊ１高Ｎ並みであることとし、その上靭性が
確保されているステンレス鋼を提供しようとするもので
ある。

本発明ステンレス鋼は、約２４〜４０％のオーステナイ
トを有するオーステナイトフエライト２相組織であり、
Ｓｉ，Ｎｂ，Ｐ及びＮを積極的に添加することにより，
主としてフエライト相を強化し、副次的にオーステナイ
ト相を強化したものである。

本発明ステンレス鋼の化学成分及びその範囲は、炭素０
．１２％以下、硅素０．２〜３．０％、マンガン０．１
〜５．０％、ニッケル３．０〜７．０％、クロム２２．
０〜３０．０％、モリブデン０．５〜５．０％、窒素０
．０８〜０．３％、燐０．０５〜０．３％、銅０．５〜
３．０％含有し、残余鉄および不純物からなるものであ
るとともに上記記載のステンレス鋼にニオブ、タンタル
、チタン、ボロン、ジルコニウム、コバルト、タングス
テン、バナジウム、アルミニウムの内から選んだ１種又
は２種以上の元素を０．０１〜１．０％添加することが
できるものである。

本発明ステンレス鋼の成分組成の限定理由を次に述べる
。炭素は、オーステナイト生成元素として作用するが、
０．１２％を超えて向目するとオーステナイト量が本発
明ステンレス鋼の強化に最適なオーステナイト量より多
くなるとともに炭化物を析出しやすくなり耐食性を劣化
させるので０．１２％以下とした。

硅素は、フエライト生成元素として作用し、フエライト
相に固溶し、強化に寄与するが、０．２％未満ではその
効果が認められず、３，０％を超えるとフエライト量を
増加させ、衝撃特性を劣化させるとともに同一のオース
テナイト量であっても３．０％を超えるとシグマ相が析
出しやすくなり、衝撃特性及び耐食性を劣化させるので
、その組成範囲を０．２〜３．０％とした。

マンガンは製鋼上０．１％未満にすることはむずかしく
、５．０％を超え向目するとオーステナイト量が増加し
、本発明ステンレス鋼の強化に寄与しなくなるとともに
、熱間加工性が悪くなり、高温酸化抵抗も低下するので
、その組成範囲を０．１〜５．０％とした。

ニッケルはオーステナイト生成元素であるが、３．０％
未満ではオーステナイト量がきわめて少なくなり、本発
明ステンレス鋼に必要な最適オーステナイト量が得られ
ないし靭性の確保が出来なくなり、７．０％を超えると
最適オーステナイト量より多くなり強度が低下するので
、その組成範囲を３．０〜７．０％とした。

クロムは耐食性を維持するための基本成分であるが、２
２．０％未満では本発明ステンレス鋼に必要な最適オー
ステナイト量が得られず、３０．０％を超えるとオース
テナイト量がきわめて少くなり、靭性と強度が前記条件
を満足しがたくなるので、その組成範囲を２２．０〜３
０．０％とした。

モリブデンはフエライト生成元素として作用し、オース
テナイト量とフエライト量との比をコントロールする上
で重要な元素であるとともに、耐食性を確保する上で重
要な元素であり、０．５％未満では前記条件の耐食性の
確保がむずかしく、５．０％を超え添加すると耐食性は
優れるがそれに見合う経済的効果が少ないので、その組
成範囲を０．５〜５．０％とした。ニオブ、タンタル、
チタン、ボロン、ジルコニウム、コバルト、タングステ
ン、バナジウム、アルミニウムは炭化物、窒化物形成元
素であり、本発明ステンレス鋼の材料強化にもつとも効
果があるとともに、結晶粒を微細化する作用があるが、
０．０１％未満ではその効果が期待されず、１．０％を
超えて添加すると炭素、窒素を固定し、マトリックスに
固溶する炭素、窒素が減少しマトリックス強度が低下す
るので、上記各元素の内から選んだ１種又は２種以上の
元素の組成範囲を０．０１〜１．０％とした。

窒素はオーステナイト生成元素として作用し、オーステ
ナイト相中に固溶し本発明ステンレス鋼の強化に寄与す
るが、０．０８％未満ではその効果が認められず、０．
３％を超え添加するとその製造過程で鋼塊にブローホー
ルが生じ健全な鋼塊が得られないのでその組成範囲を０
．０８〜０．３％とした。

銅は耐食性の向上に有効な元素であるが、０．５％未満
ではその効果は認められず、３．０％を超え添加すると
赤熱脆性をひきおこし、熱間加工性を悪くするのでその
組成範囲を０．５〜３．０％とした。

燐は一般に鋼中に混入して好ましくない元素と考えられ
ているが、本発明ステンレス鋼では、フエライト生成元
素の作用を利用し、フエライト中に固溶させ、フエライ
ト相を著しく強化する作用がある。そのため燐０．０５
％未満ではそのフエライト相の強化が不充分であり、０
．３％を超え添加するとシグマ相を生成しやすくなり、
衝撃値の低下、伸び、絞りの低下をひきおこすようにな
るのでその組成範囲を０．０５〜０．３％とした。本発
明ステンレス鋼は固溶化処理状態でオーステナイトフエ
ライト２相組織であり、前記機械的性質、耐食性も優れ
、送風機、遠心分離機等各種回転体材料としての要件を
十分満している。次に本発明ステンレス鋼の実施例とし
て、第１−１表、第１−２表に本発明ステンレス鋼及び
公知合金の化学成分及びオーステナイト量を示し、第２
−１表、第２−２表にこれらの機械的性質及び腐食試験
結果を示す。機械的性質の内公知合金の０．０１％耐力
が２７．６〜３２．８ｋｇ／一であるのに対して、本発
明ステンレス鋼は４０．３〜４９．９ｋｇ／ｒ／ＬＩｔ
ときわめて高い値を示している。

０．２％耐力も公知合金が２５．０〜６０．０ｋｇ／一
に対し、本発明ステンレス鋼は６３．８〜７３．０ｋｙ
／７ｒｔｉＬとなっており、引張強さも公知合金が６７
．５〜８１．７ｋｇ／Ｍ４に対し、本発明ステンレス鋼
は８４．２〜９４．１ｋｇ／Ｍｍと高い値を示している
。

また伸びも公知合金が２８．０〜５７．１％に対し、本
発明ステンレス鋼は２７．６〜３４．１％であり実用上
ほとんど問題にならない。腐食試験で５％Ｈ２ＳＯ４試
験値は公知合金よりもやや高めであるが、３％ＮａＣｌ
（ ３０℃）中における孔食電位は０．２８Ｖ以上必要
であるという前記条件を満足し、優れた耐食性を示した
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素０．１２％以下、シリコン０．２〜３．０％、
   マンガン０．１〜５．０％、ニッケル３．０〜７．０％
   、クロム２２．０〜３０．０％、モリブデン０．５〜５
   ．０％、窒素０．０８〜０．３％、燐０．０５〜０．３
   ％、銅０．５〜３．０％を含有し、残余鉄および不純物
   からなることを特徴とする高強度オーステナイトフェラ
   イト２相ステンレス鋼。 ２ 炭素０．１２％以下、シリコン０．２〜３．０％、
   マンガン０．１〜５．０％、ニッケル３．０〜７．０％
   、クロム２２．０〜３０．０％、モリブデン０．５〜５
   ．０％、窒素０．０８〜０．３％、燐０．０５〜０．３
   ％、銅０．５〜３．０％を含むとともにニオブ、タンタ
   ル、チタン、ボロン、ジルコニウム、コバルト、タング
   ステン、バナジウム、アルミニウムの内から選んだ１種
   又は２種以上の元素を０．０１〜１．０％含有し、残余
   鉄および不純物からなることを特徴とする高強度オース
   テナイトフェライト２相ステンレス鋼。