JPH01152244A - 高い腐食疲労強度とすぐれた耐食性を備えたマルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents

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） 本発明はマルテンサイト系ステンレス鋼の改良に関し、
より具体的には、高い腐食疲労強度と優れた耐食性が要
求される用途、例えば製紙用サクションロール、海水ポ
ンプ、その他各種化学装置に用いられる材料として好適
なマルテンサイト系ステンレス鋼に関する。

（従来の技術とその問題点） 例えば製紙工業におけるサクションスリーブロールは白
水環境のもとで使用されるため、優れた耐食性と高い腐
食疲労強度が必要とされる。従来、この種の用途にはＪ
ＩＳ　　５Ｃ３Ｉ材が広く使用されている。しかし乍ら
、この材料は、塩素イオンを含む腐食環境における耐食
性及び疲労強度が十分でなく、特に＠返し応力の作用す
る条件下では、早期に材料劣化が進行してロールの折損
事故が発生する等、部材としての安定性に欠けるという
問題があった。

特に製紙ミルの場合、近年における操業の高速化や、ｐ
Ｈ値の低下、８２０３′−イオンの増加等による白水の
腐食性環境が苛酷になるにつれ、耐食性及び腐食疲労強
度の改善が要請されている。

本発明はかかる要請を満たした新規な材料を提供するも
のである。

（技術的手段及び作用） 本発明にかかるステンレス鋼は、Ｃ０，０６％以下、Ｓ
ｉ２．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｎｉ４゜５〜７．
０％、Ｃ「１４〜１７％、Ｍｏ１〜３％、Ｃｕ０．５〜
１．５％を含有し、残部実質的にＦｅからなる成分組成
を有している。

なお、上記の「％」は全て重量「％」であり、以下の説
明においても同じである。

本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、高い腐食疲
労強度と優れた耐食性を備えている。

本発明のマルテンサイト系ステンレス鋼は、塩素イオン
を含む腐食環境中で使用される製紙用サクションロール
、化学装置材料、ポンプ部品、海水機器材料として特に
適している。

本発明のステンレス鋼の成分限定理由は次のとおりであ
る。

Ｃ：０　、ｏ　６％以下 Ｃはオーステナイト生成元素であると共に、オーステナ
イト相に固溶されて生地を強化する働きを有する。しか
し、含有量が多くなると、Ｃｒ炭化物を形成し、耐食性
改善に有効なＣｒが消費されることによって耐食性の低
下を招く。又、Ｃｒ炭１ヒ物が多量に析出すると靭性が
悪化する。よって、０．０６％を上限とする。

Ｓ　ｉ：２．０％以下 Ｓｉは、溶製時の脱酸剤としての役割を有する。

しかし、多量に含むと脆化等の材料特性の劣化を招くの
で、２．０％を上限とする。

Ｍ　ｎ　：　２　、０％以下 Ｍｎは上記Ｓｉと同様に脱酸剤として作用する他、溶製
中のイオウ（Ｓ）を固定する役割を有する。しかし、多
量に含まれると耐食性が低下するので、上限は２．０％
とする。

Ｎｉ：４．５〜７．０％ Ｎｉは、オーステナイト生成元素であって、ミクロ組織
中に残留オーステナイト相を生成させ、靭性及び耐食性
の改善に有効である。又、一般に製紙用のサクションス
リーブロールは、口径１ｍ、鋳造肉厚１００ｍｍを超え
る大径厚内のロールであって、通常は遠心力鋳造方法に
よって製造される。

これについて、従来の５ＣＳＩ材では、鋳造時の割れ等
を含む種々の問題が鋳造工程で発生した。

この場合、Ｎｉを温潤することによって鋳造性を改善す
ることが出来る。又、適正な量のＮｉを含有することに
よって残留オーステナイト相も適正な量とすることが出
来る。この適量の残留オーステナイト相が存在すること
により、靭性が高まり凝固時の凝固形態も改善される。

そのため、少なくとも４．５％含有する必要がある。し
かし乍ら、多量に含有すると残留オーステナイト量が増
加しすぎて却って好ましくなく、又Ｎｉは高価な元素で
あるから、コストアップともなる。従って、７゜０％を
上限とする。

Ｃｒ：１４〜１７％ Ｃｒは、フェライト生成元素であり、フェライト相の形
成による高強度化と、ステンレス鋼としての耐食性を得
るために欠くことの出来ない基本元素である。その含有
量は高強度と高耐食性を確保するために少なくとも１４
％を要する。しかし乍ら、多量に含有するとミクロ組織
におけるフェライト相が増加し、耐食性及び靭性が劣（
ヒする。

従って上限は１７％とする。尚、Ｃｒの量は、オーステ
ナイト生成元素としてのＣ，Ｎｉと、フェライト生成元
素としてのＭＯの含有量と密接な関連を有し、本発明の
場合、これ等の点も考慮するとＣｒ量は１４〜１７％の
範囲内が適当である。

Ｍｏ１〜３％ Ｍｏは、耐食性、特に孔食に対する抵抗性の改善に大き
な効果を有する。含有量が１％に満たないとその効果が
十分でなく、一方３％を越えると靭性が低下し、又コス
トアップにもなるため、上限は３％とする。

Ｃｕ：０．５〜１．５％ Ｃｕは、全面腐食に対する抵抗を高めると共に、オース
テナイト相を固溶強化する効果がある。特に全面腐食に
対する効果は、前記のＭｏとの相乗作用によって一層高
められる　（これについては、後に記す実施例によって
明らかにする）。本発明のステンレス鋼は、各種成分を
バランスよく含有させたことに加えて、ＣｕとＭｏとの
相乗効果によって全面腐食に対する抵抗を飛躍的に高め
た点に大きな意義を有する。これらの効果を十分に発揮
させるために、少なくとも０．５％の含有を必要とする
。一方、あまりに多く含有すると靭性の低下を招来する
ので１．５％を上限とする。

本発明のステンレス鋼は上記成分元素を含有し、残部は
不可避的に混入する不純物元素及びＦｅからなる。不純
物は、Ｐ、Ｓその他、鋼の溶製時に不可避的に混入する
ものであって、この種の鋼に通常許容される範囲内であ
れば存在しても構わない。

次に、実施例を挙げて本発明のマルテンサイト系ステン
レス鋼の耐食性及び腐食疲労強度の改善結果を具体的に
説明する。

（実施ｒｌＩＩ） 高周波誘導加熱炉で各種成分の合金を溶製し、遠心力鋳
造にて鋳塊を製造した。各供試材の化学成分組成を第１
表に示す。

各供試材に熱処理（１０５０’Ｃ空冷、６５０℃焼戻し
）を施し、夫々について全面腐食試験及び腐食疲労強度
試験を行なった。その結果を第２表に示す。なお、各々
の試験方法は次のとおりである。

全面腐食試験は、５％沸騰硫酸中に６時間浸漬し、１時
間毎における１ｔｎ２当たりの腐食による減量を調べた
。

腐食ｇ労強度試験は、ｐＨ３，５、ＣＣ１−１０００ｐ
ｐ、Ｓ○４’−１０００１）ｌ）ＩＩ＋の液中で、小野
式回転曲げ疲労試験機を用いて行なった。試＠機回転数
は３０００ｒｐｍ、負荷応力は１８　ｋｇ７ｍｍ２にて
行ない、破断に要した繰り返しサイクル数を調べた。

（以下余白） 第１表 第２表 前記第１表に於て、供試材Ｎ００１は従来のＪＩＳ　　
５Ｃ３Ｉ材、供試材Ｎ□、２及び３は本発明のステンレ
ス鋼と比較するために調製した比較材、そして供試材Ｎ
ｏ、４は本発明に係るステンレス鋼である。

第２表の結果から明らかな如く、本発明のステンレス鋼
は、従来材及び比較材に比べて腐食′ｊｆＡ量は著しく
少なく、優れた耐全面腐食性を示している。

又、腐食環境下に於ける疲労強度においても本発明のス
テンレス鋼は、供試材Ｎ０１１及び２よりも約７倍、供
試材Ｎｏ、３よりも約３倍もの高い疲労強度を備えてい
る。

これらのすぐれた効果は、何れもＭＯとＣｕの相乗効果
によるところが大きいと考えられる。

（発明の効果） 本発明のステンレス鋼は、耐食性及び腐食疲労強度に優
れている。従って、これ等の特性が要求される、製紙用
ロール、化学装置、ポンプ部品、海水機器等の材料とし
て好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼であって、重量％にて、Ｃ０．０６
   ％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｎｉ４
   ．５〜７．０％、Ｃｒ１４〜１７％、Ｍｏ１〜３％、Ｃ
   ｕ０．５〜１．５％を含有し、残部実質的にＦｅからな
   る高い腐食疲労強度とすぐれた耐食性を備えたマルテン
   サイト系ステンレス鋼。