JPS61179834A - 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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JPS61179834A
JPS61179834A JP245685A JP245685A JPS61179834A JP S61179834 A JPS61179834 A JP S61179834A JP 245685 A JP245685 A JP 245685A JP 245685 A JP245685 A JP 245685A JP S61179834 A JPS61179834 A JP S61179834A
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JP
Japan
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steel
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stainless steel
austenitic stainless
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JP245685A
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English (en)
Inventor
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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Publication date
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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ちろんのこ
と、極めて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プラント機器類に適用し
て優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1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含有量の増
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含有鋼として知られる5US3103鋼を指
摘するまでもな(、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。
   ゛〈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
1日−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く対処し得る鋼材を提供すべく、特
にCr含有量が201以上の高Crオーステナイト鋼の
優れた耐食性に着目・し、そのクリープ破断強度の飛躍
的改善を1指して行われた本発明者等の研究によってな
されたものであシ、その特徴とするところは。
オーステナイト鋼を。
C:0.15%以下(以降、成分割合を示すチは重量%
とする)% Si:1.0%以下、   Mn:10%以下。
Cr:20〜30%、  Ni:30〜55%Mg及び
Caのうちの1種以上: 0.0010〜0.0500 % を含有するとともに、 Ti:0.3超〜3.0チ。
Nb:1超〜5LIb。
A!:0.3〜3.0  チ のうちの1a[以上を含み、更に必要によりB : 0
.001〜0.010 %。
Zr: 0.005〜0.200 チ。
Mo: 0.5〜6.0 ’ir。
°W:1〜12チ のうちの1種以上〔但し、 MoとWを複合添加する場
合にはMo(@+ + W (銹−0,5〜6(轡とす
る〕をも含み、 Fe及び不可避的不純物:残り から成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、優れた高温強度をも兼備せしめた点に
ある。
以下1本発明のオーステナイト鋼にお゛いテ各化学成分
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含有量は0.15チ以下と定めた。
(b)  5t 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チを越えると溶接性や組織安定性の
悪化が顕著になる仁とから、 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
に調整するのが望ましい。
(c)  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チを越えて多量に含有させると耐熱特性
の劣化を招くようKなることから。
Mn含有量は10チ以下と定めた。
(d)  Cr Cr成分は、鋼の耐酸化性、耐水蒸気酸化性或いは耐高
温腐食特性等の耐食性改善に優れた作用を発揮する元素
であるが、その含有量が20チ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チと定めた。
(e)  Ni N1は安定なオーステナイト組織を得るための必須成分
で1)、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チを下廻ると
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N1を含有させることは経済的不利を招くこと
から、 Ni含有量は30〜55%と定めた。
(f)Mg、  及びCa これらの成分は、いずれも、鋼の脱酸作用や加工性改善
作用を有しているほか、クリープ破断強度改善にも有効
な元素であるのでla[以上の添加を必要とするが、そ
の含有量が合計で0.0010−未満では前記作用に所
望の効果を得ることができず、他方、これらの含有量が
0.05001を越えた場合には、逆に加工性を劣化さ
せる傾向がみられることから、 Mg又はCaの含有量
を合計で0、0 OI O〜0.0500%と定めた。
(g)Ti、Nb、及びM これらの成分には、 NiユA! 、 Ni3Ti 、
 Ni、Nb等の金属間化合物の微細分散析出を通じて
鋼を強化する作用があるので1種以上の添加が必須であ
るが、Ti含有量が0.3 %以下、 Nb含有量が1
チ以下。
そしてM含有量が0.3−未満の場合には前記作用に所
望の効果が得られず、一方、 Ti含有量が3.0チを
%Nb含有量が5%、そしてM含有量が3.0チをそれ
ぞれ越えると鋼の加工性劣化が目立つようになってくる
ことから、Ti含有量は0.3超〜3.0俤、Nb含有
量ij:1超〜5チ、M含有量は03〜3.0%とそれ
ぞれ定めた。
(h)B、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
る必要がある場合に1&以上添加される元素であるが、
B含有量が0.0011未満、或いはZr含有量が0.
005%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方、0.010チを越えてBを含有させたfi、0.2
00%を越えてZrを含有させたりすると溶接性の劣化
を招くことから。
B含有量は0.001〜0.010 %、 Zr含有量
は0、 OO5〜0.200 %とそれぞれ定めた。
(i)Mo、及びW これらの成分にも鋼の高温強度を効果的に改善する作用
があるので、高温強度の更なる向上が望まれる場合に必
要により1m以上添加される元素であるが、単独添加の
場合にMo含有量が0.5チを下廻るかW含有量が1%
を下廻ると、そして複合添加の場合に(Mo (@ +
 + W (@ )量が0.5(%)を下廻ると前記作
用に所望の効果が得られず、一方、単独添加の場合にM
o含有量が6.0チを下廻るかW含有量が12チを下廻
ると、そして複合添加の場合K(Mo(@14−W(%
)〕量が6(@を下廻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、M。
含有量は0.5〜6.0%、W含有量は1〜12%〔但
し1画成分の複合添加の場合にはMo(n + −) 
w(%) −0,5〜6(弼とする〕とそれぞれ定めた
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
9並びに比較鋼材A−K(但し。
比較鋼材Aは従来のSUS 304.比較鋼材BはSU
S 316.比較鋼材CはSUS 347.比較鋼材り
はSUS 321.比較鋼材EFiSUS31O8であ
る)を得た後、これらに固溶化処理(処理温度:120
0℃)を施し、クリープ破断試験に供した。
クリープ破断試験は1本発明鋼1〜29並びに比較鋼A
〜Eについては700℃及び750℃の2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ところの、各温度における1
000hrでのクリープ破断強度を第1表に併せて示す
第1表に示される結果、特に本発明鋼1−4と比較鋼A
−Eとの比較結果からも明らかなように。
Ti、At及びNbの1m以上を添加した本発明鋼の強
度レベルは従来鋼の強度レベルよりも高くなっているこ
とがわかる。
なお、第1図は、本発明鋼9.l 5,17,22゜2
4及び27と比較鋼F−にとの750℃X100Ohr
クリ一プ破断強度を対比したグラフであるが。
該第1図からもh Mg或いはCaを添加することKよ
り、成分系を問わず鋼のクリープ破断強度が改善される
ことを確認できる。
また、第2図は、本発明鋼1,2.及び9〜12の10
00hrクリープ破断強度を対比したグラフであるが、
該第2図からも%B及びZrの1種以上を添加すること
Kよりクリープ破断強度が一層改善されることがわかる
更に、第3図は%MO或いはWの添加量が鋼のクリープ
破断強度に及ぼす影響を示すグラフであり、グラフ中の
番号は第1表における鋼抛を示しているが、該第3図か
らも、鋼のクリープ破断強度の改善にMo又はW添加が
有効であり、かつその添加効果は(Mo(n + + 
W(%) )量で比較1良く整理できることがわかる。
そして、これとは別に2本発明鋼1〜29について耐食
性試験を実施したところ、 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
て優れた耐食性を示すことも確認された。
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
ト系ステンレス鋼よりも優れた耐食性を示し、しかも該
1日−8オーステナイト系ステンレス鋼やSUS 31
0 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、鋼のクリープ破断強度に及ぼすMg。 Ca添加の影響を示すグラフ、 第2図は、鋼のクリープ破断強度に及ぼすB。 Zr添加の影響を示すグラフ、 第3図は、鋼のクリープ破断強度に及ぼすMo。 W添加の影響を示すグラフである。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富  1) 和  夫 ほか2名業2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (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%、 Mg及びCaのうちの1種以上: 0.0010〜0.0500% を含有するとともに、 Ti:0.3超〜3.0%、 Nb:1超〜5%、 Al:0.3〜3.0% のうちの1種以上をも含み、 Fe及び不可避不純物:残り から成ることを特徴とする、高温強度の良好な高耐食オ
    ーステナイト鋼。 (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%、 Mg及びCaのうちの1種以上: 0.0010〜0.0500% を含有するとともに、 Ti:0.3超〜3.0%、 Nb:1超〜5%、 Al:0.3〜3.0% のうちの1種以上を含み、かつ、 B:0.001〜0.010%、 Zr:0.005〜0.200% のうちの1種以上をも含み、 Fe及び不可避的不純物:残り から成ることを特徴とする、高温強度の良好な高耐食オ
    ーステナイト鋼。 (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%、 Mg及びCaのうちの1種以上: 0.0010〜0.0500% を含有するとともに、 Ti:0.3超〜3.0%、 Nb:1超〜5%、 Al:0.3〜3.0% のうちの1種以上を含み、かつ、 Mo:0.5〜6.0%、 W:1〜12% のうちの1種以上〔但し、複合添加ではMo(%)+1
    /2W(%)=0.5〜6(%)とする〕をも含み、F
    eび不可避的不純物:残り から成ることを特徴とする、高温強度の良好な高耐食オ
    ーステナイト鋼。 (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%、 Mg及びCaのうちの1種以上: 0.0010〜0.0500% を含有するとともに、 Ti:0.3超〜3.0%、 Nb:1超〜5%、 Al:0.3〜3.0% のうちの1種以上を含み、かつ、 B:0.001〜0.010%、 Zr:0.005〜0.200% のうちの1種以上、並びに Mo:0.5〜6.0%、 W:1〜12% のうちの1種以上〔但し、複合添加ではMo(%)+1
    /2W(%)=0.5〜6(%)とする〕をも含み、F
    e及び不可避的不純物:残り から成ることを特徴とする、高温強度の良好な高耐食オ
    ーステナイト鋼。
JP245685A 1985-01-10 1985-01-10 高温強度の良好な高耐食オ−ステナイト鋼 Pending JPS61179834A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018146783A1 (ja) 2017-02-09 2018-08-16 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系耐熱合金およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018146783A1 (ja) 2017-02-09 2018-08-16 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系耐熱合金およびその製造方法
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