JPH0124220B2 - - Google Patents

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JPH0124220B2
JPH0124220B2 JP58236012A JP23601283A JPH0124220B2 JP H0124220 B2 JPH0124220 B2 JP H0124220B2 JP 58236012 A JP58236012 A JP 58236012A JP 23601283 A JP23601283 A JP 23601283A JP H0124220 B2 JPH0124220 B2 JP H0124220B2
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steel
carbon
stainless steel
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JP58236012A
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Rockne James Andreini
Audley Jess Farmer
Svetlana Yaguchi
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Earle M Jorgensen Co
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Earle M Jorgensen Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は応力腐食割れに対し改良せる抵抗性を
有するオーステナイト、非磁性ステンレス鋼に関
する。
背景技術 オーステナイトステンレス鋼においては、クロ
ム炭化物が屡々約800〜1600〓(426.7〜871.1℃)
の範囲の温度で固体鋼内で粒界に形成される。
1000〜1300〓(536.8〜704.4℃)の範囲内で鋼を
加工することは一般に粒界におけるクロム炭化物
の形成(第2次相の形成)に対する最悪の条件と
考えられている。クロム炭化物が形成されるとき
は常に鋼をステンレス鋼として維持するのに必要
なクロムを枯渇させる。粒界にすぐ近くの領域に
おいて、この枯渇は特に電気化学的電池が各粒子
内に確立されるために有害である。粒界に最も近
い材質(material)(所謂クロム欠乏の材質)は、
このクロム欠乏の材質が粒子材質の残りに関して
陽極性となるために最後には消耗され、孔食型式
の腐食をはじめる。さらに消耗は、もし崩壊が進
行せしめられるならば、粒間、及び粒内腐食割れ
となる。
発明の開示 本発明は完全オーステナイト、非磁性ステンレ
ス鋼に関する。好ましい鋼は鋼の組成が鋼に有効
な炭素の含有量を制限しかつクロムより優先的に
炭素を脱除(scavenge)するコロンビウムを有
することによつて、鋼を安定化するのに十分な量
で過剰のコロンビウムを含有せしめるように調節
されるために、応力腐食割れに対し改良せる抵抗
性を有する。このようにコロンビウム炭化物はク
ロム炭化物(鋼の抵抗性には有害である)より寧
ろ優先的に形成される。粒界における実質的にす
べてのクロム炭化物の形成は過剰のコロンビウム
(ニオビウム)の含有と低炭素含有量の保持とに
よつて排除される。好ましい、完全オーステナイ
ト、非磁性ステンレス鋼においては、次の組成を
有する完全オーステナイト、含窒素、マンガン−
置換、非磁性ステンレス鋼を生成するために、最
終鋼の炭素含有量は溶湯の0.035重量%より多く
すべきでなく又コロンビウムは炭素含有量の少く
とも10倍の含有量に添加されるべきである: マンガン 16〜20% クロム 12〜15% モリブデン 最高 5% ニツケル 最高 2.5% 銅 最高 1.0% けい素 最高 0.75% 窒 素 0.2〜0.5% り ん 最高 0.04% 硫 黄 最高 0.01% 炭 素 最高 0.035% コロンビウム 炭素含有量の少くとも10倍量 残 部 付随的不純物を含有する鉄 この好ましい鋼の公称機械的性質は110KSI
(7.584×108Pa)の降伏強度、125KSI(8.618×
108Pa)の引張強度、30%の伸び、60%の面積減
少率及び室温において最小60ft.lb.(81.3J)好まし
くは60〜100ft.ib.シヤルピーVノツチエネルギー
(シヤルピー衝撃試験による)を有する。これら
の性質は後の段階において1100〜1400〓(590゜〜
760℃)の温度範囲において鋼を加工することに
よつて得られる。
この鋼は基本組成においてニツケルに対しマン
ガン置換を採用しかつそのすべての機械的/化学
的性質を達成するために窒素強化及び炭素安定化
に依存している。鋼は完全オーステナイトである
ため、普通の熱処理工程によつて硬化することは
できないが、その代り“加工”(成形)によつて
硬化されなければならない。合金の最後の強度は
主として窒素強化(固溶度による)により決定
し、それは加工度及び加工中の材料の温度により
変る。
炭素含有量を合金内でできるだけ低く保つこと
及び炭素含有量の最低10倍のコロンビウムの添加
は粒界にクロム炭化物を形成することを有効に抑
制する。改良せる耐食性は炭素含有量が合金内の
炭素の溶解度限度付近にあるために達成され、そ
れにより第2次相形成の傾向を減少し、又コロン
ビウムはクロム炭化物より寧ろコロンビウム炭化
物を形成するのを保証するように存在している。
コロンビウム炭化物は材料中に均一に分布され、
それによつて粒界における第2次相の形成を最少
にし、かつ先行技術の電気化学的問題を排除す
る。この特殊の炭素/コロンビウムステンレス鋼
は材料の腐食、特にクロム炭化物の析出物(所謂
“鋭敏化処理した材料”)の粒界骨組(grain
boundary network)に付随する腐食に対する化
学的耐食性を著しく改良する。
本発明実施の最良の形態 応力腐食割れは鋼、特に本発明において記載し
ている型式の完全オーステナイト、非磁性ステン
レス鋼に永く続く、永続的な問題である。溶湯内
における炭素含有量及び炭素に対するコロンビウ
ムの比を注意深く調節することによつて応力腐食
割れに対する実質的に改良せる抵抗性が得られる
ことが発見された。それ故に、重量で、実質的に
下記の組成より成る完全オーステナイト、非磁性
ステンレス鋼を製造するのが特に望ましい: マンガン 16〜20% クロム 12〜15% モリブデン 最高 5.0% (好ましくは0.5〜5.0%) ニツケル 最高 2.5% (好ましくは0.5〜2.5%) 銅 最高 1.0% (好ましくは0.3〜1.0%) 珪 素 最高 0.75% (好ましくは0.25〜0.75%) 窒 素 0.2〜0.5% り ん 最高 0.04% 硫 黄 最高 0.01% 炭 素 最高 0.035% (好ましくは0.01〜0.035%) コロンビウム 炭素含有量の少くとも10倍量 残 部 付随的不純物を含有する実質
的に鉄 この鋼は鋼の固溶体内の粒界における問題のク
ロム炭化物の形成を避け、110KSI(7.584×
108Pa)の降伏強度、125KSI(8.618×108Pa)の
引張強度、30%の伸び、60%の面積減少率及び室
温において少くとも60ft.lb(81.3J)、好ましくは
60〜100ft.lbのシヤルピーVノツチエネルギー
(シヤルピー衝撃試験による)の公称機械的性質
を有する鋼を製造するために1100〜1400〓(590゜
〜760℃)の温度範囲で加工される。
マンガンは溶湯に対しニツケルの低コストの代
替物として添加され、最終ステンレス鋼において
完全オーステナイト組織とするには16〜20%が必
要である。クロムはステンレス鋼とするために添
加され、クロム炭化物の形成に対し有効なクロム
の量を最少にしながら最終鋼がステンレス鋼であ
ることを保証するのに十分なクロムとすることが
望ましい。それ故に、12〜15%の範囲のクロムは
特にこれらの両者の拘束を満足する点において望
ましいものである。モリブデン、ニツケル及び銅
は全面腐食、孔食及び応力腐食割れを含む腐食に
対する最終鋼の耐食性を高めるために上記の範囲
で添加されるものであるが、これ以上は添加して
も効果は向上しない。けい素及び窒素は最終鋼の
強度を改良するために上記の通り添加される。り
ん及び硫黄は全部の製品の品質を高めるために厳
密に調節される。
炭素含有量は代表的な完全オーステナイト、非
磁性ステンレス鋼に比し全く低く、而も最終鋼に
おける炭素含有量が最終鋼における炭素の溶解度
限度に近いか又は実質的にその限度にあるように
制限される。この含有量では、炭素は鋼における
他の金属と結合するよりは寧ろ溶液にとゞまり固
溶体を形成する傾向を有する。最終鋼の固溶体に
おいて粒界にクロム炭化物の形成するのを実質的
に排除するには、コロンビウム(ニオビウム)は
クロム以上に炭素を優先的に脱除するコロンビウ
ムを有することによつて鋼を安定化するのに十分
な量で溶湯に添加される。この方法で、コロンビ
ウム炭化物が形成され、クロム炭化物より寧ろ均
一に鋼中に分布され、そしてそれは実質的に粒界
に分布される。孔食型腐食及び粒間−並びに粒内
割れとなる電気化学的電池現象は実に十分なコロ
ンビウムを添加することによつて排除される。熱
力学的に、実質的なクロム炭化物の排除となるよ
うに重量で、炭素含有量の約5〜8倍量のコロン
ビウムを添加するのが必要である。適当なコロン
ビウムは炭化物形成に有効であり又余分のコロン
ビウムは最終鋼の性質を高めるのに有効であるこ
とを保証するには、炭素含有量の最小10倍量のコ
ロンビウムを添加するのが望ましく又非常に好ま
しいがこれより多く含有しても技術的には支障は
ない。しかしながら経済的理由により上限が制限
されることは謂うまでもない。
ほかのものが炭素含有量を低減しようと試み又
ステンレス鋼を安定化するためにコロンビウムを
添加したが、本発明者の知る限りでは、完全オー
ステナイト、含窒素、マンガン−置換、非磁性ス
テンレス鋼における炭素とコロンビウムとの含有
量の間の臨界的関係は誰も発見していない。それ
故、本発明の概念はステンレス鋼製品においてコ
ロンビウムがクロムより優先的に炭素を脱除する
ことによつて含窒素鋼を安定化するのに十分な量
でコロンビウムを添加しながら、鋼の炭素含有量
を鋼における炭素の溶解度限度付近に保つことで
ある。この優先的の脱除(scavenging)の実質
的に粒界におけるクロム炭化物の形成を排除す
る。当業者はこの品質の鋼を製造するのに望まし
い方法を容易に認識するであろうがこのような溶
湯の処理では通常アルゴン/酸素脱炭容器におい
て行うべきである。
実施例 1 本発明の好ましい鋼に対して下記の組成:Mn
18%、Cr 14%、Mo 5%以下、Ni 2.5%以下、
Cu 1.0%以下、Si 0.75%以下、N 0.3%、P
0.04%以下、S 0.01%以下、C 0.03%、Cb
0.30%、残部Fe及び不純物より成るEarle M.
Jorgensen Co のNMS−100鋼が標準状態で
ASTM試験A262A及びA262Eによつて粒間腐食
の感受性を示すために試験された。試料は初め
1200〓(648・9℃)で1〜2時間、熱処理して
鋭敏化処理した。顕微鏡で測定したとき、試料は
A262A及びA262Eの両者をパスし、抵倍率では
試料に目で見える割れはなかつた。この鋼は合金
の固溶体における炭素の溶解度付近の低い炭素含
有量を有し、コロンビウム含有量は重量で炭素の
少くとも10倍量であつた。鋼は完全にオーステナ
イト、非磁性であり、完全に安定化されており、
機械的性質は前述の通りであつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量で、下記の組成; マンガン 16〜20% クロム 12〜15% モリブデン 最高 5.0% ニツケル 最高 2.5% 銅 最高 1.0% けい素 最高 0.75% 窒 素 0.2〜0.5% 炭 素 最高 0.035% コロンビウム 炭素含有量の少くとも10倍量 残 部 付随的不純物を含有する鉄 より成る完全にオーステナイトで、実質的に非磁
    性のステンレス鋼。 2 りんが最高0.04%である特許請求の範囲第1
    項記載のステンレス鋼。 3 硫黄が最高0.01%である特許請求の範囲第1
    項記載のステンレス鋼。 4 硫黄が最高0.01%である特許請求の範囲第2
    項記載のステンレス鋼。 5 鋼は110KSIの降伏強度、125KSIの引張強
    度、30%の破断に対する伸び、初めの面積の約60
    %の面積の減少及び室温において最小60ft.lbのシ
    ヤルピーVノツチエネルギーを有する特許請求の
    範囲第2項記載のステンレス鋼。 6 各成分を所定の比率で溶融し、かつ590゜〜
    760℃の温度範囲において加工硬化させることよ
    り成る下記の組成: マンガン 16〜20% クロム 12〜15% モリブデン 最高 5% ニツケル 最高 2.5% 銅 最高 1.0% けい素 最高 0.75% 窒 素 0.2〜0.5% 炭 素 最高 0.035% コロンビウム 炭素含有量の少くとも10倍量 残 部 付随的不純物を含有する鉄を
    有する完全にオーステナイトで、実質的に
    非磁性のステンレス鋼の製造方法。
JP58236012A 1982-12-14 1983-12-14 ステンレス鋼 Granted JPS59197548A (ja)

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