JPS61147837A - 高温強度の良好な高耐食オ−ステナイト鋼 - Google Patents

高温強度の良好な高耐食オ−ステナイト鋼

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JPS61147837A
JPS61147837A JP26951084A JP26951084A JPS61147837A JP S61147837 A JPS61147837 A JP S61147837A JP 26951084 A JP26951084 A JP 26951084A JP 26951084 A JP26951084 A JP 26951084A JP S61147837 A JPS61147837 A JP S61147837A
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JP
Japan
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less
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steel
austenitic steel
corrosion resistance
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Pending
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JP26951084A
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English (en)
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Yoshiatsu Sawaragi
椹木 義淳
Kunihiko Yoshikawa
吉川 州彦
Hiroshi Teranishi
寺西 洋志
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、優れた耐食性を有することはもろろんのこ
と、極め1良好な高温強度をも兼ね備えており、高温環
境下で使用されるボイラや化学ブランド機器類に適用し
て殴れた性能を発揮するオーステナイト鋼に関するもの
である。
〈従来技術とその問題点〉 一般に、各種ボイラ設備や化学プラント機器類等、高温
環境下で使用される装置の素材は、高温強度、耐食性、
溶接性など様々な特性が重視されるものであるが、従来
、これらの要求特性を比較的満足する上、価格面でもそ
れほどの不利を招くことがない18−8タイプのオース
テナイト系ステンレス鋼がこの種の用途に広く使用され
てきた。
ところが、近年、前記高温設備の効率向上が推進される
ようになったこともあって材料の使用条件は苛酷化の度
合を益々増してきており、従って要求される材料性能も
次第に高度化してきたことから、上記現用の18−8オ
ーステナイト系ステンレス鋼では高温強度及び耐食性を
も含めてこれらの要求に十分な対処ができなくなってき
ているのが現状である。
もつとも、ステンレス鋼の耐食性改善にCr含含量量増
加が有効であることは一般的事項として知られてはいる
が、高Cr含宵qとして知られる5US310S鋼を指
摘するまでもなく、Cr含有量を増加したとしても高温
強度向上効果の方は望むべくもないばかりか、むしろ悪
影響の方が目に付く場合すら゛あると言う問題があった
く問題点を解決するための手段〉 この発明は、高温用機器類の素材として一般的であった
18−8オーステナイト系ステンレス鋼を凌駕する耐食
性と高温強度を備え、使用環境が更に苛酷化しつつある
高温設備類にも十分に対処し得る′―材を提供すべく、
特にCr含有量が20%以上の高Crオーステナイト鋼
の優れた耐食性に看目し、そのクリープ破断強度の飛躍
的改善を目指して行われた本発明者等の研究によってな
されたものであり、その特徴とするところは、 オーステナイトtを、 C:0115%以下(以降、成分割合を示す%は重量%
とする)、 Si:1.O*以下、   Mn:10%以下。
Cr: 20〜30915.  Ni: 30〜55%
を含有するとともに、 Mo : 3.1〜6.0%、  W:3.1〜12.
0%の5′ちの1種以上(但し、複合添加では各々の下
限を1.59fとする)を含み、更に必要によりB:0
.001〜01010%。
Zr: 0.005〜0.200%。
Tt:o、ox〜0.300%i。
Nb:0.01〜1.00%。
V:0.01〜1.00% のうちの1種以上をも含み、 残部:Fe及び不可避不純物 から成り、しかも不純物中のP、S及びAlの含有前が
、特に P:0.020%以下。
S:0.010%以下。
Ag:0.030%以下 であって P(%) + S (%) +M (9!j) < 0
.05(%)を満足する成分組成で構成することによっ
て、高耐食性はもちろんのこと、陵れた高温強度をも兼
備せしめた点にある。
以下、本発明のオーステナイト優において各化学成分の
含有割合を上記の如くに数値限定した理由を説明する、 (a)  C Cは耐熱鋼として必要な引張強さ並びにクリープ強度を
確保するのに有効な成分であるが、その含有量が0.1
5%を越えると延性低下を招く上、溶体化状態での未固
溶炭化物量も増加して機械的性質に悪影響が及ぶように
なることから、C含有量1・ま0.159I5以下と定
めた。
fbl  5i Si成分は鋼の脱酸剤として有効な元素であるが、その
含有量が1.0%を越えると溶接性や組織安定性の悪化
が顕著になることから、Si含有量は1.0%以下と定
めた。
なお、特に組織安定性の面からすればSi含有量を低目
に鯛整することが望ましい。
fcl  Mn Mn成分は鋼の脱酸作用や加工性改善作用を有する元素
であるが、10%を越えて多り゛に含有させると耐熱特
性の劣化を招くようになることから、勘合有量は10%
以下と定めた。
(dl  Cr Cr成分は、鋼の耐酸化性、射水蒸気酸化性或いは耐高
温腐食特性等の耐食性改善に医れた作用を発揮する元素
であるが、その含有量が20%未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方、30%を越えてCrを含有さ
せると加工性の劣化や組織の不安定化を招くようになる
ことから、Cr含有量は20〜30%と定めた。
(el  Ni Niは安定なオーステナイト組織を得るための必須成分
であり、その含有量はCr 、 Mo、W、 Ti 、
 Nb等の添加量によって決められるものであるが、本
発明の成分組成鋼ではNi含有量が30%を王道るとオ
ーステナイト組織の確保が不安定となり、一方55%を
越えてNiを含有させることは経隣的不利を招くことか
ら、Ni含有量は30〜55%と定めた。
(fl  Mo、及びW これらの成分には鋼の高温強度を効果的に改善する作用
があるので1種又は2種の添加が必須の元素であるが、
その含有量が、単独添加の場合には各々3.1%を下廻
ると、そして複合添加の場合には各々1.%を下廻ると
前記作用に所望の効果が得られなくなり、一方、Mo含
有量が6.0%を越えたり、W含有量が12.0%を越
えたりすると加工性や組織安定性の劣化を招くようにな
ることから、 Mo含有量は3.1〜6.0%、W含有
量は3.1〜12.0%(但し、両成分の複合添加の場
合には各々の含有量の下限を1.5%とする)とそれぞ
れ定めた。
fglB、及びZr これらの成分には結晶粒界を強化して鋼の高温強度を改
善する作用があるので、高温強度をより一層向上させろ
必要がある場合に1種以上添加される元素であるが(な
お、Zrは鋼の脱酸剤としても有効なものである)、S
含有量が0.001%未満、或いはZr含有量が0.0
0%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方、
0.010%を越えてBを含有させたり、0.200%
を越えてZrを含有させたりしてもその効果が飽和して
しまうばかりか、溶接性の劣化を招くことにもなるので
、S含有量は0.001−0.010%、 Zr含有量
は0.005〜0.200%とそれぞれ定めた、(hl
  Ti 、 Nb 、及びV これらの成分には炭化物の微細分散析出強化を通じて鋼
の高温強度を改善する作用があるので、高温強度を更に
向上させる必要がある場合に1種以上添加される元素で
あるが、各々の含有量がそれぞれ0.01%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方、Tiが0.30
0%を、Nbが1.00%を、セして■が同じく1.0
o%を越えて含有されても前記作用により以上の効果が
期待できないことから、Ti含有量は0.01〜0.3
90%、 Nb含有量は0.01〜1.00%、■含有
量は0.01〜1.0O%とそれぞれ定めた。
(11P * s *及びM P及びSは鋼中へ不可避的に混入する不純物であり(一
般鋼におけるP及びSレベルは、それぞれ0.025%
前後及び0.005〜0.015 %程度である)、M
も脱酸残留物として鋼中へ不可避的に混入する不純物で
あるが、S含有量が0.020%を、S含有量が0.0
109!Jを、セしてM含有量が0.030%をそれぞ
れ越えるか、或いはこれらの総合有量が0.05%を越
えるかした場合には650〜750℃での高温長時間ク
リープ破断強度の低下を招くことから、S含有量を0.
020%以下、S含有量を0.010%以下1M含有量
を0.030%以下、そしてその総量が式2式%() を満足することをそれぞれ定めた。
なお、このようにP及びS含有量を制限することは溶接
性の点からも好ましいことである。
また、P、S及びAlの総合有量は、できれば0.03
5%未満に抑えるのが望ましい。
次いで、この発明を実施例によって具体的に説明する。
〈実施例〉 まず、常法通りの真空溶製、鍛造及び冷間圧延によって
第1表に示される如き化学成分組成の本発明鋼材1〜2
0並びに比較鋼材A−Rをイ葬だ後、これらに固溶化処
理(処理温度:1200℃)を施し、クリープ破断試験
に供した。
クリープ破断試験は、本発明鋼1〜5韮びに比較鋼A−
Cについては650℃、700℃、750℃の3温度で
実施し、その他のものについては750℃でのみ実施し
た。
このようにして求められた各温度における103hr及
び10 hrでのクリープ破断強度を第2表に示すO なお、第1図は、第2表の結果を整理して作成したとこ
ろの、[P(%)+5(%)+Ag1%)〕の値がクリ
ープ破断強度に及ぼす影響を示すグラフであり、グラフ
中の番号及びアルファベットは弔1表における鋼種を示
している。
また、第2図は、同じく第2表の結果を整理して作成し
たところの、類似成分組成を有する本発明鋼と比較鋼と
について750℃でのクリープ破断強度を比較したグラ
フである。
これらの結果からも明らかなように、本発明鋼1〜20
はいずれも、18−8オーステナイト系ステンレス@(
SUS304H,5US316H。
5US321H,5US347H)及び25Cr−2O
Ni系ステンレス鋼(SUS310S)の中で最もクリ
ープ破断強度の高い8US316Hよりも高い強度レベ
ルを示すことがわかる。
更に、第1図からは次のことが明らかである。
即ち、650℃及び700℃での103hr破断強度は
、成分系に左右されることなく、しかも本発明鋼と比較
例とでの有意差も特にないばかりか、むしろ本発明事よ
りも高目の強度を示す比較鋼も存在する。しかし、75
0℃での10hr破断強度、及び650〜750℃での
10’hr破断彊度に、ライてみると本発明鋼と比較鋼
との間に明らかな有意差が認められ、((%)+S (
%)+Al(%)〕の値が0105以上の比較鋼では、
その値が0.05未満の本発明鋼に比較して破断強度低
下の著しいことがわかる。
そして、このような順向は、第2図でとりあげた他の成
分系についても同様であることや、本発明鋼はCr含有
量が高いことから、18−8オーステナイト系ステンレ
ス鋼に比して極めて後れた耐食性を示すことも確認され
た。
このように、Cr含有量が20〜30%の高耐食オース
テナイト鋼において不純物元素であるP。
Souはクリープ破断強度に大きな影響を与えており、
特に、P、S、AJ量を個々に制限することはもちろん
のこと、これらの合計量を0.0%未満に制限すること
によって、高温、長時間でのクリープ破断強度が極めて
優れる高強度耐食オーステナイト鋼を得られることが明
らかである。
く総括的な効果〉 以上に説明したように、この発明によれば、高温設備類
の素材として広く使用されていた18−8オーステナイ
ト系ステンレス領よりも曖れた耐食性を示し、しかも該
18−8オーステナイト系ステンレス鋼や5US310
S鋼をはるかに凌ぐクリープ破断強度をも兼備した高強
度高耐食オーステナイト鋼が実現され、ボイラや化学プ
ラント機器類等の高温設備の性能向上並びに耐久性向上
に大きく寄与できるなど、産業上有用な効果がもたらさ
れるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、領のクリープ破断強度に及ぼすP。 S、AJ量の影響を示すグラフ 第2図は、実施例にて得られた各種鋼のクリープ破断強
度をグラフ化した図面である。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富 1)和 夫  ほか2名架1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:1.0%以下、Mn:10
    %以下、Cr:20〜30%、 Ni:30〜55% を含有するとともに、 Mo:3.1〜6.0%、W:3.1〜12.0%のう
    ちの1種以上(但し、複合添加では各々の下限を1.5
    %とする)をも含み、 残部:Fe及び不可避的不純物 から成り、しかも不純物中のP、S及びAlの含有量が
    、特に P:0.020%以下、 S:0.010%以下、 M:0.030%以下 であって P(%)+S(%)+Al(%)<0.05(%)を満
    足するように制限されていることを特徴とする、高温強
    度の優れた高耐食オーステナイト鋼。
  2. (2)重量割合にて、 C;0.15%以下、Si:1.0%以下、Mn:10
    %以下、Cr:20〜30%、 Ni:30〜55% を含有するとともに、 Mo:3.1〜6.0%、W:3.1〜12.0%のう
    ちの1種以上(但し、複合添加では各々の下限を1.5
    %とする)を含み、かつ、 B:0.001〜0.010%、 Zr:0.005〜0.200% のうちの1種以上をも含み、 残部:Fe及び不可避的不純物 から成り、しかも不純物中のP、S及びAlの含有量が
    、特に P:0.020%以下、 S:0.010%以下、 Al:0.030%以下 であって P(%)+S(%)+M(%)<0.05(%)を満足
    するように制限されていることを特徴とする、高温強度
    の優れた高耐食オーステナイト鋼。
  3. (3)重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:1.0%以下、Mn:10
    %以下、Cr:20〜30%、 Ni:30〜55% を含有するとともに、 Mo:3.1〜6.0%、W:3.1〜12.0%のう
    ちの1種以上(但し、複合添加では各々の下限を1.5
    %とする)を含み、かつ、 Ti:0.01〜0.300%、 Nb:0.01〜1.00%、 V:0.01〜1.00% のうちの1種以上をも含み、 残部;Fe及び不可避的不純物 から成り、しかも不純物中のP、S及びAlの含有量が
    、特に P:0.020%以下、 S:0.010%以下、 M:0.030%以下 であって P(%)+S(%)+Al(%)<0.05(%)を満
    足するように制限されていることを特徴とする、高温強
    度の優れた高耐食オーステナイト鋼。
  4. (4)重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:1.0%以下、Mn:10
    %以下、Cr:20〜30%、 Ni:30〜55% を含有するとともに、 Mo:3.1〜6.0%、W:3.1〜12.0%のう
    ちの1種以上(但し、複合添加では各々の下限を1.5
    %とする)を含み、かつ、 B:0.001〜0.010%、 Zr:0.005〜0.200% のうちの1種以上、並びに Ti:0.01〜0.300%、 Nb:0.01〜1.00%、 V:0.01〜1.00% のうちの1種以上をも含み、 残部:Fe及び不可避的不純物 から成り、しかも不純物中のP、S及びAlの含有量が
    、特に P:0.020%以下、 S:0.010%以下、 Al:0.030%以下 であって P(%)+S(%)+M(%)<0.05(%)を満足
    するように制限されていることを特徴とする、高温強度
    の優れた高耐食オーステナイト鋼。
JP26951084A 1984-12-20 1984-12-20 高温強度の良好な高耐食オ−ステナイト鋼 Pending JPS61147837A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6926778B2 (en) * 2002-04-17 2005-08-09 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Austenitic stainless steel excellent in high temperature strength and corrosion resistance, heat resistant pressurized parts, and the manufacturing method thereof
JP2017014576A (ja) * 2015-07-01 2017-01-19 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系耐熱合金及び溶接構造物
JP2017206717A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系耐熱合金部材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6926778B2 (en) * 2002-04-17 2005-08-09 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Austenitic stainless steel excellent in high temperature strength and corrosion resistance, heat resistant pressurized parts, and the manufacturing method thereof
JP2017014576A (ja) * 2015-07-01 2017-01-19 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系耐熱合金及び溶接構造物
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