JPS62297443A

JPS62297443A - 熱間加工性に優れる高耐食オ−ステナイトステンレス鋼

Info

Publication number: JPS62297443A
Application number: JP14028686A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Fujiwara; 最仁藤原; Rikio Nemoto; 根本　力男
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1987-12-24
Also published as: JPH0246662B2

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、熱間加工性に優れる高耐食オーステナイトス
テンレス鋼に関し、特に海水熱交換器や製紙プラントの
漂白プロセス用材料として用いるときに好適な、いわゆ
る耐酸性、耐孔食性や耐すきま腐食性、なかでも、塩化
物による腐食に対して優れた抵抗性を有すると共に熱間
加工性にも優れるステンレス鋼について提案する。

（従来の技術）近年、耐食材料に要求される品質のレベルは、安全性や
メインテナンスフリーによるコストパーフォーマンスの
観点から非常に高くなっており、これに伴いステンレス
鋼も高級化の要請が畜まっている。

かかるステンレス鋼の耐食性については、孔食すきま腐
食、応力腐食割れ、全面腐食、粒界腐食等の指標がある
。これらの品質指標の中で特に孔食、すきま腐食は、ス
テンレス鋼の用途に関連して最も多く直面する指標であ
り、特に海水熱交換器などのように塩素イオン濃度が高
く、かつ温度も高くなる環境条件でもこれらの耐食性が
良好なものが、とりわけ重要である。

そこで、従来、耐孔食性やすきま腐食性を向上させる方
法として、ＣｒおよびＭｏ含有量を高くすることが知ら
れていた。しかし合金元素としてのＣｒ。

Ｍｏ含有量を高くすると、σ相などの金属間化合物が析
出し易く、耐食性の面などで安定した品質が得られがた
（なり、その上、熱間加工性が劣化して製造上の障害に
なるという問題が残る。

従って、高Ｃｒ高Ｍｏを含有する高合金については、耐
食性の他σ相析出に対する組織安定性、熱間加工性を考
慮した総合的な合金設計が必要であり、この意味で上述
の既知技術は不充分である。

この点を克服する技術として従来、特公昭６０−２３１
８５号として熱間加工性をも改善したものが提案されて
いる。しかし、この従来技術も量産化を考えた場合挽め
で高い加工性が要求されるので改善の効果はなお不充分
である。

（発明が解決しようとする問題点）一般に、グ相など金属間化合物が析出すると、機械的性
質の劣化とともに耐食性も劣化する。従って、オーステ
ナイト組織を安定化させる必要があり、ＮｉやＮなどオ
ーステナイト生成元素を所定量以上含有させねばならな
い。しかも、工業用材料としては、耐食性や機械的性質
などの品質の他に製造が容易であることは不可欠な要因
であり、特にＭｏやＣｒを多（含有すると熱間加工性が
低下するので、量産化のためにはこの点に関しての解決
が必要へなるのである。

要するに、本発明は５ＵＳ３０４や５ＵＳ３１６よりも
一段と優れた高Ｃｒ、　Ｍｏ含有の高耐食合金の提案、
すなわち耐食性、σ相析出に対する組織安定性および熱
間加工性のいずれの点においても優れたオーステナイト
ステンレス鋼を提案することを目的としており、特に量
産化に必要な高い熱間加工性を有するオーステナイトス
テンレス鋼を提供する。

（問題点を解決するための手段）本発明は、耐孔食性、耐すきま腐食性など耐食性に優れ
かつ、組織的にも異相の析出が出にくいオーステナイト
組織について、さらに熱間加工性にも優れたものを得よ
うとする場合に、鋼中の酸素レベルが低いときＢが極め
て有効に作用して効果があると言う知見に基づいて完成
を見たものである。

すなわち、高Ｃｒ高Ｍｏ含有鋼だと高温強度が大きくな
り加工性が劣化し、熱間加工時に粒界割れが生じ易くな
る。しかし、Ｂを添加するとこのＢが粒界に析出して熱
間加工性を向上させる。しかしこのＢは、鋼中の酸素と
も結びつき易いため、酸素レベルが高いと、粒界を強化
するフリーＢが少なくなり、Ｂの効果が充分発揮されな
くなる。

いわゆる発明者らは、Ｂ添加による熱間加工性に対する
効果が、０レベルによって変わり、それが６０ｐｐｍ以
下になると著しく向上することを見い出し、次の事項を
骨子とする発明を完成した。

すなわち、本発明は、Ｃ≦０．０３０譬ｔ％、　Ｓｉ≦２．０智ｔ％Ｍｎ≦１
．０ｗｔ％、　　Ｃｒ：１９〜３０ｗｔ％Ｎｉ：２０〜
３０ｗｔ％、Ｍｏ　：　３．５〜７．０ｗｔ％、およびＢ≦０．０１
０ｗｔ％を基本成分として含有し、副成分として、也Ｖ
またはＣｕの少なくとも一種を合計で２．０ｗｔ％以下
含有し、さらにまた、Ｍｇを０．０５　ｗｔ％ｔ％含有
し、そして、常温海水中での耐すきま腐食性を付与するため
に、Ｃｒ　＋　３Ｍｏ　＋　２０Ｎ≧４０なる条件を採用し
、また、組織の安定性のためにＣｒ　＋　２Ｍｏ　＋　８Ｓｉ　＋　２Ｍｎ　　≦　Ｎ
ｉ＋５０Ｎ＋６．４なる条件を採用し、そして、Ｎ≦０．４０　ｗｔ％、　０≦０．００６０ｗｔ％Ｐ≦
０．０４０ｗｔ％、　Ｓ≦０．００５ｗｔ％であって、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる熱間加工性に
優れる高耐食オーステナイトステンレス鋼を提案する。

（作　用）以下に本発明オーステナイトステンレスロの成分組成限
定の理由について説明する。

Ｃ：　０．０３ｗｔ％（以下は「％」で略記する）より
高いと、溶接などの熱形容部にクロム炭化物が析出し粒
界が鋭敏化して耐食性が劣化する。

Ｓｉ：耐孔食性など耐食性に有効ではあるが、２．０％
を超えると、σ相などの金属間化合物の析出を著しく促
進し、かえって耐食性が劣化したり靭性が劣化する。

Ｍｎ　：　１．０％を超えると、耐食性が劣化するとと
もに、σ相などの析出を促進する。

Ｃｒ：耐食性に不可欠の元素で、１９％を下廻ると高、
耐食合金の特徴が失なわれる。一方、Ｃｒはσ相などの
生成を促進し、３０％を超えると組織安定化のために高
価なＮｉなとの多量添加が必要となる。

Ｎｉ：σ相など異相の析出を抑える組織安定化元素とし
て極めて有効であり、２０％を下廻ると組織が不安定と
なる。３０％を超える添加は高価となる。

Ｍｏ　：　Ｃｒと同様に耐食性向上に不可欠な元素であ
る。

その含有量が３，５％を下廻ると、本来の耐食性が得ら
れない。しかし、Ｃｒと同様、７％を超えるとσなどの
異相の析出を促進するので組織安定化のためにＮｉが多
量に必要となる。

Ｂ：熱間加工性向上に不可欠な元素である。ただし、０
．０１０％を超えると逆に加工性を劣化させる。

Ｗ、Ｖ：耐食性に有効である。しかし、いずれもσ相析
出を促進する。また２％を超える添加は組織を不安定と
しまた価格が高くなる。

Ｃｕ：耐食性に有効である。しかし、２％を超えると熱
１間加工性を劣化させる。

Ｍｇ：Ｓを固定し、熱間加工性を向上する。ただし、０
．０５％を超えると、高温で粒界に化合物を析出し逆に
加工性を劣化する。

Ｎ：組織安定化および耐孔食性に極めて有効である。た
だし、０．４０％を超える添加は、鋳込み時のプローホ
ールの生成、高温強度が著しく高くなることによる加工
性の劣化をまねく。

０：この酸素は、低いほど熱間加工性は良くなり、特に
０．００６０％以下になると、Ｂの効果を著しく高くし
て極めて優れる熱間加工性が得られる（第２図参照）。

Ｐ　：　０．０４０％を超えると熱間加工性、溶接性を
劣化する。

Ｓ　　：　０．００５％を超えると熱間加工性、溶接性
、耐食性を著しく劣化させる。好ましくは０．００１％
以下が良い。

（実施例）次に本発明鋼の特性について調べた実施例について説明
する。

この実施例で用いた供試材の成分組成を第１表に示す。

この供試材（本発明鋼、比較鋼）は、誘導炉にて１０ｋ
ｇの鋼塊とし、これを熱間鍛造した後焼鈍、熱間圧延−
焼鈍して得た。特性試験は次の方法に従った。

（１）熱間加工性評価：　（７０ｔＸ１００ｗｘ　１ｍ
ｍ　、　１０ｋｇインゴットを１２５０℃に加熱し、ハ
ンマーにて１０ｔ　Ｘ　１００ｗ　ｘ　ｌにし、端部に
生じた最大割れ長さで評価した。

（２）組織安定性：　（２ｔ）ｍｍｍ板体体化処理材ｌ
０ＮＫＯＨで電解エツチングし、顕微鏡観察により、析
出物の量を格子点法により測定した。

（３）耐食性（ｉｉ　）すきま腐食＝１０％ＦｅＣ１＋・６ＨｚＯ＋
　　ＮＨＣｌ。

４ｏ１、□２ｈｒ　　　　　　　１６（ｉｉｉ　）全面腐食：５％Ｈ２ＳＯ４、沸騰６ｈいず
、れも腐食度で評価した。すきま腐食試験片を第１図に
示す。図示の１は輪ゴム、２はガスケント（テフロン柱
）である。

以下に試験の結果についてのべる。

（１）熱間加工性について、第１表に示すように、本発明名調は、いずれにおいても
、熱間鍛造で割れが発生しておらず：熱間加工性は極め
て良好であった。一方、比較名調においては、ボロンを
含有しない鋼Ａ、　　Ｃおよびボロンを含有するが鋼中
の酸素含有量が６０ｐｐｍを超えるＭ（Ｂ、Ｅ）あるい
は、ボロン含有量が０．０１％を超えるｍ　（Ｄ、Ｆ、
Ｇ）のいずれも割れが発生している。特に、鋼中酸素含
有量が高くなると加工性の改善に効果のあるボロンが有
効に働らくなることが判った。

（２）組織安定性と耐食性についてａ１ａ安定性は、鋼に析出したσ相等の析出相量で評価
し、その結果を第１表に示す。また、耐食性については
第２表にその結果を示す。本発明鋼の場合はいずれも析
出相量は１％以下で低く、耐食性についても孔食試験、
すきま腐食試験で腐食度は０．１ｇ／ｍ”・ｈ以下と低
く、全面腐食試験で２．０ｇ／ｍ２・ｈ以下であった。

これに対して、比較鋼は、析出相量は１％を超え、孔食
およびすきま腐食試験の腐食度は０．１ｇ／ｍ　ｔ・ｈ
を超えており、耐酸性に対しても比較鋼Ａ、　Ｂは２ｇ
／ｍ”・ｈを超えていた。

第２図は、この実施例の鋼について熱間加工性に及ぼす
ＢおよびＯ含有量の影響を調べた結果を示す図で、熱間
加工性は、Ｂおよび酸素量に依存し、Ｂは加工性改善に
有効であるが０．０１％を超えると、逆に加工性は劣化
し、また、Ｏ含有量が６０ｐｐｍを超えると加工性は著
しく劣化することが確められた。

また、第３図は、σ析出量に及ぼす各元素の影響を示す
図で、Ｃｒ＋２Ｍｏ＋８Ｓｉ＋２Ｍｎ＋Ｗ＋３Ｖ　＞　（Ｃｒ
＋Ｃｕ＋５０Ｎ＋６．４）になると析出量は急増するこ
とが判った。

さらに第４図は、耐食性に及ぼす各元素の影響を調べた
もので、Ｃｒ　＋　ａＭｏ　＋２０Ｎが４０％以上で耐
食性が良くなることが確認できた。

第　　２　　表（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、Ｂと○の含有量を
厳しく調整するという本発明において特有な合金設計に
より、耐酸性の他、耐孔食、耐すきま腐食などの耐食性
に優れると共に熱間加工性にも優れたオーステナイトス
テンレス鋼を工業的に安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａｌ、　（ｂｌは、すきま腐食試験片の正面
図および側面図、第２図は、熱間加工性に及ぼすＢ、○の影響を示すグラ
フ、第３図は、σ相析出量と各成分組成との関係を示すグラ
フ、第４図は、耐孔食性と各成分組成との関係を示すグラフ
である。第１図（ａ）（ｂ）第２図５（′／ａ）

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃ≦０．０３０ｗｔ％、Ｓｉ≦２．０ｗｔ％Ｍｎ≦
１．０ｗｔ％、Ｃｒ：１９〜３０ｗｔ％Ｎｉ：２０〜３
０ｗｔ％、Ｍｏ：３．５〜７．０ｗｔ％、およびＢ≦０．０１０ｗｔ％を含有し、Ｃｒ＋３Ｍｏ＋２０Ｎ≧４０Ｃｒ＋２Ｍｏ＋８Ｓｉ＋２Ｍｎ≦Ｎｉ＋５０Ｎ＋６．４
であり、そしてＮ≦０．４０ｗｔ％、０≦０．００６０ｗｔ％Ｐ≦０．
０４０ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ％であって、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる熱間加工性に優れる
高耐食オーステナイトステンレス鋼。２、Ｃ≦０．０３０ｗｔ％、Ｓｉ≦２．０ｗｔ％Ｍｎ≦
１．０ｗｔ％、Ｃｒ：１９〜３０ｗｔ％Ｎｉ：２０〜３
０ｗｔ％、Ｍｏ：３．５〜７．０ｗｔ％、およびＢ≦０．０１０ｗｔ％を含有し、かつＷ、ＶまたはＣｕの少なくとも一種を合計で２．０ｗｔ
％以下含有し、Ｃｒ＋３Ｍｏ＋２０Ｎ≧４０Ｃｒ＋２Ｍｏ＋８Ｓｉ＋２Ｍｎ≦Ｎｉ＋５０Ｎ＋６．４
であり、そしてＮ≦０．４０ｗｔ％、０≦０．００６０ｗｔ％Ｐ≦０．
０４０ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ％であって、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる熱間加工性に優れる
高耐食オーステナイトステンレス鋼。３、Ｃ≦０．０３０ｗｔ％、Ｓｉ≦２．０ｗｔ％Ｍｎ≦
１．０ｗｔ％、Ｃｒ：１９〜３０ｗｔ％Ｎｉ：２０〜３
０ｗｔ％、Ｍｏ：３．５〜７．０ｗｔ％、およびＢ≦０．０１０ｗｔ％を含有し、Ｃｒ＋３Ｍｏ＋２０Ｎ≧４０Ｃｒ＋２Ｍｏ＋８Ｓｉ＋２Ｍｎ≦Ｎｉ＋５０Ｎ＋６．４
Ｎ≦０．４０ｗｔ％、０≦０．００６０ｗｔ％Ｐ≦０．
０４０ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ％であって、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる熱間加工性に優れる
高耐食オーステナイトステンレス鋼。４、Ｃ≦０．０３０ｗｔ％、Ｓｉ≦２．０ｗｔ％Ｍｎ≦
１．０ｗｔ％、Ｃｒ：１９〜３０ｗｔ％Ｎｉ：２０〜３
０ｗｔ％、Ｍｏ：３．５〜７．０ｗｔ％Ｂ≦０．０１０
ｗｔ％、およびＭｇ≦０．０５ｗｔ％を含有し、かつＷ、ＶまたはＣｕの少なくとも一種を合計で２．０ｗｔ
％以下含有し、Ｃｒ＋３Ｍｏ＋２０Ｎ≧４０Ｃｒ＋２Ｍｏ＋８Ｓｉ＋２Ｍｎ≦Ｎｉ＋５０Ｎ＋６．４
であり、そしてＮ≦０．４０ｗｔ％、０≦０．００６０ｗｔ％Ｐ≦０．
０４０ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ％であって、残部が
Ｆｅおよび不可避的不純物よりなる熱間加工性に優れる
高耐食オーステナイトステンレス鋼。