JPS63203749A - 高温特性のすぐれたオ−ステナイト鋼 - Google Patents

高温特性のすぐれたオ−ステナイト鋼

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JPS63203749A
JPS63203749A JP3604387A JP3604387A JPS63203749A JP S63203749 A JPS63203749 A JP S63203749A JP 3604387 A JP3604387 A JP 3604387A JP 3604387 A JP3604387 A JP 3604387A JP S63203749 A JPS63203749 A JP S63203749A
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JP
Japan
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austenitic steel
steel
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Pending
Application number
JP3604387A
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English (en)
Inventor
Susumu Hirano
平野 奨
Yoshiatsu Sawaragi
椹木 義淳
Kunihiko Yoshikawa
吉川 州彦
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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、高温強度および高温靭性(以下高温特性と
いう)にすぐれ、かつ低Ni含有量にもかかわらず高温
下での組織安定性にすぐれた安価なオーステナイト鋼に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来、高温環境下で使用されるボイラや化学プラントな
どの高温装置には、主としてl8−8系オーステナイト
ステンレス鋼が使用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、近年、上記の高温装置の高性能化および省エネ
ルギー化に伴ない、その使用条件も一段と過酷さを増し
、これに用いられる構造材料にもより一層の高温特性の
経時的安定化が要求されるようになっている。
また、一方で、これら構造材料に対する低コスト化の要
求も厳しく、このためにはNi含有量の低減が不可欠で
あるが, Ni含有量を低くするとオーステナイト組織
が不安定となシ,長時間使用後にσ相などの金属間化合
物が析出して高温特性が劣化するようになるという問題
がある。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、低Ni
含有量でも、すぐれた高温特性と組織安定性を有するオ
ーステナイト鋼を開発すべく研究を行なった結果,オー
ステナイト鋼において.Si含有量を低くすれば,Ni
含有量を低減しても高温下での組織が安定し,著しく長
期に亘ってすぐれた高温特性を保持するという知見を得
たのであって。
このζとは、第1図および第2図に、数複の成分系につ
いて示したシャルピー衝撃値およびクリープ破断強度と
PHACOM法による組織バランス(Nv−NC)の関
係図からも明らかであシ、図示されるように、低Si材
の方が特に高温長時間側での高温強度や組織安定性がす
ぐれてお,9,PHACOM法で予想される以上に低S
i化の効果かあ,9、Ni含有量の大巾低減が可能とな
ることがわかる。
この発明は.上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、重量チで(以下チは重量チを示す)、C:0.03
〜0.15チ% Si:0.2チ以下、Mn:lO1以
下,    Cr:14 〜20%、Ni:6〜20チ
、 を含有し、 Mo: 0.3 〜4 s,    W : 0.5 
〜7%、のうちの1種または2alを含有し。
At:0.03チ以下、  Mg:O.OO1〜0.0
1%、Ca : 0.0 0 1〜o.o 1%、のう
ちの1種または2&以上を含有し、さらに、必要に応じ
て、 B :0.001〜0.01%、  Zr : O. 
O OX〜0.1%、Ti: 0.0 1〜l s%N
b : 0.0 1〜1.5%、”/:O.01〜1%
のうちの1穐または2種以上を含有し,残りがFeと不
可避不純物からなる組成を有する高温特性および組織安
定性にすぐれた安価なオーステナイト鋼に特徴を有する
ものである。
つぎに、この発明のオーステナイト鋼の成分組成を上記
の通りに限定した理由を説明する。
(a)  C C成分は、所定の引張強さおよびクリープ破断強度を確
保するのに有効な成分であるが、その含有量が0.03
 %未満では所望の強度を確保することができず、一方
その含有量が0.15%を越えると、溶体化状態での未
固溶炭化物販が増加するようになって機械的性質に悪影
響を及はすようになることから、その含有量を0.03
〜0.15%と定めだ。なお、特に0.05%以上の含
有によって強化効果が一段と向上するようになる。
(b)  5i Si成分には、脱酸作用があるので、通常の鋼では0.
4〜0.8%程度の割合で含有しているが、このような
割合の含有では、溶接性が劣化するばかシでなく、高温
での長時間使用時にσ相などの脆化相を析出して高温特
性が低下するようになシ。
この傾向は0.2チを越えると顕著に現われるものであ
り、したがって高温下での組織の安定化をはかシ、長時
間使用によっても高温特性の低下がないようにするため
に、その上限値を0.2%と定めた。
(c)  Mn Mn成分には、脱酸作用のほか、加工性を向上させる作
用があるが、その含有量が10%を越えると、耐熱特性
が劣化するようになることから、その含有量を10%以
下と定めた。
(d)  0r cr酸成分は、耐酸化性および耐食性を向上させる作用
があるが、その含有量が14チ未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が20%を越えると
組織安定性が損なわれる恐れがあることから、その含有
量を14〜20%と定めた。
(e)  Ni Ni成分には、オーステナイト組織を安定化する作用が
あり、その適正量はSi%Cr、Mn、さらにTi。
Nb、およびVなどの含有量によって定まるが、その含
有量が6%未満ではオーステナイト組織を安定して確保
するのが困難であシ、一方20チを越えて含有させても
よシ一層の向上効果は現われないことから、経済性を考
慮して、その含有量を6〜20%と定めた。
(f)  MoおよびW これらの成分には、鋼の高温強度を向上させる作用がめ
るが、その含有量がそれぞれMo:0.3%未満および
W:0.5%未満では所望の高温強度向上効果が得られ
ず、したがってこれらの成分の含有量は多いほど高温強
度改善の面からは好ましいが、その含有量がそれぞれM
O:4%およびW:7チを越えると、鋼の加工性が劣化
するばかシでなく、高温・長時間側でのラーベス(La
ves )相の析出を促進して組織安定性が低下するよ
うになることから、その含有量をMo:0.3〜4%、
W:0.5〜7%と定めた。
(鱒 Ag s Mg sおよびCa これらの成分には、脱酸作用があり、特にこの発明のオ
ーステナイト鋼では脱酸剤としてのSi含有量を低くお
さえているので、これらの成分による脱酸は不可欠であ
るが、その含有量がMについては0.03 %を越える
と高温長時間側でのσ相の析出促進による組織安定性の
劣化をもたらし、またMgおよびCaKついては、、M
g: 0.01 ’16およびCa:O,01%を越え
ると加工性が低下するようになることから、それぞれの
上限値を、At:0.03%、Mg: 0.01 %−
,およびCa:O,01%と定めた。また、Mgおよび
Caには、加工性およびクリープ破断強度を向上させる
作用があるが、その含有量がMg:0.001%未満お
よびCa:O,001%未満では前記の作用を確保する
のが困難であることから、その下限値をMg:0100
1%、Ca:O,001%と定めた。
(匂 BおよびZr これらの成分には、高温強度、特にクリープ破断強度を
向上させる作用があるので、特によシ一段の高温強度が
要求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有
量がそれぞれ0.001%未満では所望の向上効果が得
られず、一方その含有量がそれぞれB:O,01%およ
びZr:0.1%を越えると、溶接性が劣化するように
なることから、その含有量をそれぞれB : 0.00
1〜0.01%、Zr:O,001〜041%と定めた
((支)Ti 、 Nb%およびV これらの成分には、微細均一に分散する炭化物を形成し
て高温強度をさらに一段と向上させる作用があるので、
必要に応じて含有されるが、その含有量がそれぞれ0.
01%未満では所望の向上効果が得られず、一方その含
有量がそれぞれTi:1%%Nb二1.5%、およびv
:1%を越えると靭性が低下するようになることから、
その含有量をそれぞれTi: 0.01〜1 %、 N
b: 0.01〜1.5%、およびV:O,O2N2チ
と定めた。
〔実施例〕 つぎに、この発明のオーステナイト鋼を実施例によシ具
体的に説明する。
通常の真空溶解法を用い、それぞれ第1表に示される成
分組成をもった溶鋼を調製し、インゴットに鋳造し、つ
いで通常の条件で鍛造し、冷間圧延を施して板材とし、
溶体化処理を施すことによって本発明オーステナイト鋼
1〜26、比較オーステナイト鋼1〜26.および従来
オーステナイト鋼1.2をそれぞれ製造した。
なお、比較オーステナイト鋼1〜26は、いずれもS1
含有量を約0.5%の通常レベルとし、Ni含有量を調
整した上で、同一番号の本発明オーステナイト鋼と等し
い組織バランス(Nv−NO値)となるようにしたもの
である。
また、従来オーステナイト鋼1.2は、それぞれ18−
8系ステンレス鋼の5US304HおよびSUS 31
6HK相当するものである。
ついで、この結果得られた各穐のオーステナイト鋼につ
いて、高温強度を評価する目的で、700℃でのクリー
プ破断試験を行ない、300時間および3000時間の
クリープ破断強度を求め、また1組織安定性を評価する
目的で、700℃に300時間および3000時間の長
時間加熱材の0℃でのシャルピー衝撃値を求めた。これ
らの結果を第2表に示した。
〔発明の効果〕
第1表および第2表に示される結果から、本発明オース
テナイト鋼1〜26は、それぞれ同一番号の比較オース
テナイト鋼1〜26および従来オーステナイト鋼1.2
に比して、300時間では同等、3000時間では高め
のクリープ破断強度を示し、″またシャルピー衝撃値に
ついても300゜時間では同等であるが、3000時間
では、その値の低下が著しく小さく、際立った特性を有
していることが明らかである。
上述のように、この発明のオーステナイト鋼は。
低コスト化を可能とする低いNi含有量でもすぐれた組
織安定性を有し、長期に亘ってすぐれた高温特性を保持
するので、特に高温環境下で使用されるボイラや化学プ
ラントなどの高温装置などの構造材料として用いた場合
に、これの耐久性および経済性を十分に向上し得るなど
工業上有用な効果をもたらすのである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、数種の成分系について示したシ
ャルピー衝撃値およびクリープ破断強度とPHACOM
法による組織バランス(Nv−N” )との関係図であ
る。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富  1) 和  夫 手  続  補  正  内  (自発)昭和62年 
6月24日 1、 事件の表示 特願昭62−36043号 2、 発明の名称 高温特性のすぐれたオーステナイト鋼 & 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 大阪府大阪市東区北浜5丁目15番地氏名(名称
> (211)住友金属工業株式会社代表者   新 
宮 康 男 4、  代  理  人 住所 東京都千代田区神田錦町−丁目23番地宗保第二
ビル8階 別   紙 2、特許請求の範囲 (1)C:0.03〜0.15 s、  si: 0.
2係以下。 Mn:lO−以下、      Cr: 14〜20%
。 Ni:6〜20チ。 を含有し、 Mo +、 o、 3〜4 ’lk 、      W
 : 0.5〜7 % *のうちの1種または2種を含
有し。 Al:0.03%以下、    Mg : 0.001
〜0.01%。 Ca :  0.001〜0.01 s。 のうちの1株またはzfff1ff上含有し、残りがF
’eと不可避不純物からなる組成(以上型1に%)を有
することを特徴とする特許 テナイト鋼。 (2)  C : 0.0 3 〜0.1 5 s.s
i : 0.2 1以下。 Mn:lO*以下、    Cr:14〜20S。 Ni: 6〜20 チ。 を含有し。 Mo: 0.3〜4 %、t    W : 0.5〜
7 %。 のうちの1種または2種を含有し。 AZ:0.03−以下、    Mg:0.001〜0
.01%。 Ca: (Loom 〜0.01%。 のうちのxTIiまたは281i以上を含有し、さらに
。 B:0−001〜0.01s、  Zr:α001〜O
,l−1のうちの181または2種を含有し、残りがF
eと不可避不純物からなる組成(以上重量S)を有する
ことを特徴とする特許 イ ト鋼。 (3)  C : 0.03 〜O.l5−.81: 
0.2 1以下。 Mn:lO1以下,     Cr:14〜20’J。 Ni:6〜20−。 を含有し。 Mo: 0.3〜4 %,      W : 0.5
 〜フチ、のうちの1種または2種を含有し。 AZ:O.C}35J以下,     Mg : 0.
 O OX 噌0.O L SsCa :  O. O
 O l 〜O. O I To 。 のうちの1種または28以上を含有し,さらK。 Ti : 0.0 1〜l s,   Nb : 0.
0 1〜1.5 s。 V : 0.01 〜I%。 のうちのlm″1たけ2種以上を含有し,残りがFeと
不可避不純物からなる組成(以上重量一)を有すること
を特徴とする高温.特性のすぐれたオーステナイト鋼。 (4)  C:(103 〜1.596  81:0.
21以下。 Mn:lO1以下,   Cr:14〜20饅。 Ni:6〜20チ、 を含有し。 Mo: 0.3〜4 s,       W : 0.
5 〜フチ。 のうちの1種または2aliを含有し。 At : 0. 0 3嘩以下,  Mg:O−001
〜0.OXチ。 Ca : O. O O l〜0.01 5k。 のうちの1種または2種以上を含有し,さらに。 B : Q.O O l 〜O.Q l s, Zr:
 Q.OOl 〜O.lJ。 のうちのl8[または21!と。 ’ri:0.01 〜1%、   Nb:0.01 〜
1.596。 V  二  0.01  〜 1  qb 。 のうちの1種または2種以上を含有し,残りがFeと不
可避不純物からなる組成(以上重量%)を有することを
特徴とする高温特性のすぐれたオーステナイト鋼ウ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)C:0.03〜0.15%、Si:0.2%以下
    、Mn:10%以下、Cr:14〜20%、 Ni:6〜20%、 を含有し、 Mo:0.3〜4%、W:0.5〜7%、 のうちの1種または2種を含有し、 Al:0.03%以下、Mg:0.001〜0.01%
    、Ca:0.001〜0.01%、 のうちの1種または2種以上を含有し、残りがFeと不
    可避不純物からなる組成(以上重量%)を有することを
    特徴とする高温特性のすぐれたオーステナイト鋼。 (1)C:0.03〜0.15%、Si:0.2%以下
    、Mn:10%以下、Cr:14〜20%、 Ni:6〜20%、 を含有し、 Mo:0.3〜4%、W:0.5〜7%、 のうちの1種または2種を含有し、 Al:0.03%5以下、Mg:0.001〜0.01
    %、Ca:0.001〜0.01%、 のうちの1種または2種以上を含有し、さらに、B:0
    .001〜0.01%、Zr:0.001〜0.1%、
    のうちの1種または2種を含有し、残りがFeと不可避
    不純物からなる組成(以上重量%)を有することを特徴
    とする高温特性のすぐれたオーステナイト鋼。 (3)C:0.03〜0.15%、Si:0.2%以下
    、Mn:10%以下、Cr:14〜20%、 Ni:6〜20%、 を含有し、 Mo:0.3〜4%、W:0.5〜7%、 のうちの1種または2種を含有し、 Al:0.03%以下、Mg:0.001〜0.01%
    、Ca:0.001〜0.01%、 のうちの1種または2種以上を含有し、さらに、Ti:
    0.01〜1%、Nb:0.01〜1.5%、V:0.
    01〜1%、 のうちの1種または2種以上を含有し、残りがFeと不
    可避不純物からなる組成(以上重量%)を有することを
    特徴とする高温特性のすぐれたオーステナイト鋼。 (4)C:0.03〜0.15%、Si:0.2%以下
    、Mn:10%以下、Cr:14〜20%、 Ni:6〜20%、 を含有し、 Mo:0.3〜4%、W:0.5〜7%、 のうちの1種または2種を含有し、 Al:0.03%以下、Mg:0.001〜0.01%
    、Ca:0.001〜0.01%、 のうちの1種または2種以上を含有し、さらに、B:0
    .001〜0.01%、Zr:0.001〜0.1%、
    のうちの1種または2種と、 Ti:0.01〜1%、Nb:0.01〜1.5%、V
    :0.01〜1%、 のうちの1種または2種以上を含有し、残りがFeと不
    可避不純物からなる組成(以上重量%)を有することを
    特徴とする高温特性のすぐれたオーステナイト鋼。
JP3604387A 1987-02-19 1987-02-19 高温特性のすぐれたオ−ステナイト鋼 Pending JPS63203749A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004507616A (ja) * 2000-08-18 2004-03-11 エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド 耐酸化性及び耐食性のモリブデン含有オーステナイト系ステンレス鋼

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JP2004507616A (ja) * 2000-08-18 2004-03-11 エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド 耐酸化性及び耐食性のモリブデン含有オーステナイト系ステンレス鋼

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