JPH0144780B2 - - Google Patents
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- JPH0144780B2 JPH0144780B2 JP10191184A JP10191184A JPH0144780B2 JP H0144780 B2 JPH0144780 B2 JP H0144780B2 JP 10191184 A JP10191184 A JP 10191184A JP 10191184 A JP10191184 A JP 10191184A JP H0144780 B2 JPH0144780 B2 JP H0144780B2
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明はオーステナイト系ステンレス鋼、特に
耐粒界腐食性、耐粒界応力腐食割れ性及び耐孔食
性のすぐれたオーステナイト系快削ステンレス鋼
に関するものである。 従来化学工業用材料及び原子力工業用材料など
特に耐食性を要求する用途に対しては主として
18Cr−8Niステンレス鋼を基本とするオーステナ
イト系ステンレス鋼が使用されている。しかしな
がらオーステナイト系ステンレス鋼は熱的に不安
定であり、約500〜900℃の所謂鋭敏化温度範囲に
おいて結晶粒界にFeとCrの複合したM23C6型炭
化物（以下炭化物と称す）が析出する。最近の工
業用材料は鋼板における厚板化及び棒鋼における
大口径化が目立つているが、オーステナイト系ス
テンレス鋼は炭素鋼よりも熱伝導度が小さいため
特に厚板材、大口径棒材及び鋳鋼品においては溶
体化処理の冷却の際に肉厚中心方向に向つて温度
勾配が生じ、肉厚中心部及びその近傍ではかなり
冷却速度が小さくなる。そのため溶体化処理状態
でも結晶粒界に炭化物の析出が起る場合がある。
又上記炭化物の析出におけるオーステナイト相中
のCrの拡散速度は小さいため結晶粒界の耐食性
は低下し、粒界耐食、粒界応力腐食割れ及び孔食
などに著しい感受性を示すようになる。このた
め、この炭化物の結晶粒界での析出を抑制するた
めに一般にＣ量を低減する方法がとられている
が、Ｃ量を低減すると材料の機械的性質、特に硬
さ、引張強さが著しく低下するため使用範囲が大
巾に制限される。又Ｃを低減するとオーステナイ
トバランスの関係からNiを増加しなければなら
ず、このNiの増加は炭化物の粒界析出を促進す
るため、あまり効果的とは言えない。又最近は前
記機械的性質の低下を補うためＣ量を低減し、か
つＮ量を増加する方法がとられているが、この場
合には窒化物の粒界析出が懸念され、窒化物もま
た耐食性の面より好ましくないので、以上の方法
により炭化物の粒界析出はある程度抑制されるこ
とはできるが極厚板化などを考慮すると十分な対
策とは言い難い。 本発明は鋭敏化温度域における炭化物の析出を
抑制し、従来のオーステナイト系快削ステンレス
鋼に比し、耐食性特に耐粒界腐食性、耐粒界応力
腐食割れ性及び耐孔食性のすぐれたオーステナイ
ト系快削ステンレス鋼を得ることを目的とし、従
来のオーステナイト系ステンレス鋼において、
S0.03超〜0.20％、N0.20％以下、Nb＋Ta0.05〜
0.10％を含有せしめると同時にＢの含有量を
20ppm以下に抑え、さらに必要に応じCu3％以下
及びMo3％以下の一方又は両方を添加した鋼に
関するものである。 次に本発明の成分範囲の限定理由に関し説明す
る。 Ｃ：Ｃは粒界腐食感受性の面から低に方が望ま
しいが一方Ｃの低減は鋼の硬さ、強度を低下す
る。本発明ではＣが0.08％を超すと粒界腐食感受
性が著しく増大し、Nb＋TaとＮとの複合添加に
よる炭化物の粒界析出効果が実質上有効でなくな
るので上限を0.08％とする。 Si：Siは溶解時の脱酸成分であるほか耐酸化性
を向上させるが、２％以上の含有は溶接性、加工
性を阻害する。 Mn：MnもSiと同様、脱酸成分であり、熱間
加工性を向上させるが、2.0％を超すと一般耐食
性を劣化するので2.0％以下とする。 Ｐ：Ｐは溶接性及び熱間加工性の面より少ない
方が望ましいが製造技術及び経済性の両面より
0.040％以下とする。 Ｓ：Ｓは切削性付与元素で、0.03％以下では切
削性を得ることはできないがＳの多量添加は耐食
性を劣化させ、熱間加工性を阻害するので上限を
0.20％とする。 Cr：Crは一般耐食性を向上させるとともに耐
応力耐食割れ性及び耐孔食性の改善に有効な元素
であり、添加量が多いほど向上するが溶接性、加
工性及び経済性を考慮して15〜30％とする。 Ni：NiはCrと同様、ステンレス鋼の耐食性向
上に重要な元素であり、オーステナイト組織の安
定化のためにも最低６％以上が必要である。然し
ながら多量のNi添加は炭化物の粒界析出を促進
し熱間加工性を阻害するので上限は30％とする。 Nb＋Ta：Nb＋Taは本発明の特性上重要な元
素であり、0.05％以上添加することにより炭化物
の粒界析出を抑制する効果が認められ、添加量が
多いほどその効果は大きいが、清浄性、溶接性及
び経済性を考慮して上限を0.10％とする。 Ｎ：Ｎも本発明の特性上重要な元素であるが、
Ｎ単独では炭化物の粒界析出の抑制効果は小さ
く、むしろ窒化物の粒界析出が出現する。しかし
ながら少量のNb＋Taとの複合添加により炭化物
及び窒化物の粒界析出が顕著に抑制されることが
本発明者らによつて始めて見い出された。しかし
Ｎの多量の添加は加工性を阻害するので上限を
0.2％とする。 Ｂ：Ｂは原料例えば含ボロンステンレス鋼スク
ラツプ及び耐火物並びに溶解炉の残留物などから
不純物として混入する元素であり、炭化物の粒界
析出を促進し、耐食性を劣化させるので低い方が
望ましく、20ppmを越えるとNb＋TaとＮとの複
合添加による粒界析出抑制効果が阻害されるの
で、上限を20ppmとする。 Mo：Moはステンレス鋼の一般耐食性及び耐
孔食性を向上させる元素であるが、多量の添加は
オーステナイト組織の安定性を害し、σ脆化を起
す可能性があるので上限を３％とする。 Cu：Cuは一般耐食性を向上させるが、添加量
が３％を超えるとε相の析出などにより耐食性が
劣化する場合があるので上限を３％とする。 次に本発明の実施例を示す。 第１表に本発明鋼及び比較鋼の化学組成（重量
％、残部はFe）を示す。これらの試料は高周波
電気炉（大気溶解）で溶製した10Kgインゴツトを
鍜造、冷間圧延して1.0mm板厚の鋼板とし、1100
℃×10分水冷の最終焼鈍を行なつたものである。
耐粒界腐食性、耐粒界応力腐食割れ性及び耐孔食
性のすぐれたオーステナイト系快削ステンレス鋼
に関するものである。 従来化学工業用材料及び原子力工業用材料など
特に耐食性を要求する用途に対しては主として
18Cr−8Niステンレス鋼を基本とするオーステナ
イト系ステンレス鋼が使用されている。しかしな
がらオーステナイト系ステンレス鋼は熱的に不安
定であり、約500〜900℃の所謂鋭敏化温度範囲に
おいて結晶粒界にFeとCrの複合したM23C6型炭
化物（以下炭化物と称す）が析出する。最近の工
業用材料は鋼板における厚板化及び棒鋼における
大口径化が目立つているが、オーステナイト系ス
テンレス鋼は炭素鋼よりも熱伝導度が小さいため
特に厚板材、大口径棒材及び鋳鋼品においては溶
体化処理の冷却の際に肉厚中心方向に向つて温度
勾配が生じ、肉厚中心部及びその近傍ではかなり
冷却速度が小さくなる。そのため溶体化処理状態
でも結晶粒界に炭化物の析出が起る場合がある。
又上記炭化物の析出におけるオーステナイト相中
のCrの拡散速度は小さいため結晶粒界の耐食性
は低下し、粒界耐食、粒界応力腐食割れ及び孔食
などに著しい感受性を示すようになる。このた
め、この炭化物の結晶粒界での析出を抑制するた
めに一般にＣ量を低減する方法がとられている
が、Ｃ量を低減すると材料の機械的性質、特に硬
さ、引張強さが著しく低下するため使用範囲が大
巾に制限される。又Ｃを低減するとオーステナイ
トバランスの関係からNiを増加しなければなら
ず、このNiの増加は炭化物の粒界析出を促進す
るため、あまり効果的とは言えない。又最近は前
記機械的性質の低下を補うためＣ量を低減し、か
つＮ量を増加する方法がとられているが、この場
合には窒化物の粒界析出が懸念され、窒化物もま
た耐食性の面より好ましくないので、以上の方法
により炭化物の粒界析出はある程度抑制されるこ
とはできるが極厚板化などを考慮すると十分な対
策とは言い難い。 本発明は鋭敏化温度域における炭化物の析出を
抑制し、従来のオーステナイト系快削ステンレス
鋼に比し、耐食性特に耐粒界腐食性、耐粒界応力
腐食割れ性及び耐孔食性のすぐれたオーステナイ
ト系快削ステンレス鋼を得ることを目的とし、従
来のオーステナイト系ステンレス鋼において、
S0.03超〜0.20％、N0.20％以下、Nb＋Ta0.05〜
0.10％を含有せしめると同時にＢの含有量を
20ppm以下に抑え、さらに必要に応じCu3％以下
及びMo3％以下の一方又は両方を添加した鋼に
関するものである。 次に本発明の成分範囲の限定理由に関し説明す
る。 Ｃ：Ｃは粒界腐食感受性の面から低に方が望ま
しいが一方Ｃの低減は鋼の硬さ、強度を低下す
る。本発明ではＣが0.08％を超すと粒界腐食感受
性が著しく増大し、Nb＋TaとＮとの複合添加に
よる炭化物の粒界析出効果が実質上有効でなくな
るので上限を0.08％とする。 Si：Siは溶解時の脱酸成分であるほか耐酸化性
を向上させるが、２％以上の含有は溶接性、加工
性を阻害する。 Mn：MnもSiと同様、脱酸成分であり、熱間
加工性を向上させるが、2.0％を超すと一般耐食
性を劣化するので2.0％以下とする。 Ｐ：Ｐは溶接性及び熱間加工性の面より少ない
方が望ましいが製造技術及び経済性の両面より
0.040％以下とする。 Ｓ：Ｓは切削性付与元素で、0.03％以下では切
削性を得ることはできないがＳの多量添加は耐食
性を劣化させ、熱間加工性を阻害するので上限を
0.20％とする。 Cr：Crは一般耐食性を向上させるとともに耐
応力耐食割れ性及び耐孔食性の改善に有効な元素
であり、添加量が多いほど向上するが溶接性、加
工性及び経済性を考慮して15〜30％とする。 Ni：NiはCrと同様、ステンレス鋼の耐食性向
上に重要な元素であり、オーステナイト組織の安
定化のためにも最低６％以上が必要である。然し
ながら多量のNi添加は炭化物の粒界析出を促進
し熱間加工性を阻害するので上限は30％とする。 Nb＋Ta：Nb＋Taは本発明の特性上重要な元
素であり、0.05％以上添加することにより炭化物
の粒界析出を抑制する効果が認められ、添加量が
多いほどその効果は大きいが、清浄性、溶接性及
び経済性を考慮して上限を0.10％とする。 Ｎ：Ｎも本発明の特性上重要な元素であるが、
Ｎ単独では炭化物の粒界析出の抑制効果は小さ
く、むしろ窒化物の粒界析出が出現する。しかし
ながら少量のNb＋Taとの複合添加により炭化物
及び窒化物の粒界析出が顕著に抑制されることが
本発明者らによつて始めて見い出された。しかし
Ｎの多量の添加は加工性を阻害するので上限を
0.2％とする。 Ｂ：Ｂは原料例えば含ボロンステンレス鋼スク
ラツプ及び耐火物並びに溶解炉の残留物などから
不純物として混入する元素であり、炭化物の粒界
析出を促進し、耐食性を劣化させるので低い方が
望ましく、20ppmを越えるとNb＋TaとＮとの複
合添加による粒界析出抑制効果が阻害されるの
で、上限を20ppmとする。 Mo：Moはステンレス鋼の一般耐食性及び耐
孔食性を向上させる元素であるが、多量の添加は
オーステナイト組織の安定性を害し、σ脆化を起
す可能性があるので上限を３％とする。 Cu：Cuは一般耐食性を向上させるが、添加量
が３％を超えるとε相の析出などにより耐食性が
劣化する場合があるので上限を３％とする。 次に本発明の実施例を示す。 第１表に本発明鋼及び比較鋼の化学組成（重量
％、残部はFe）を示す。これらの試料は高周波
電気炉（大気溶解）で溶製した10Kgインゴツトを
鍜造、冷間圧延して1.0mm板厚の鋼板とし、1100
℃×10分水冷の最終焼鈍を行なつたものである。
【表】
【表】
下記第２表は鋭敏化温度域（600〜800℃）にお
ける各供試鋼の炭化物粒界析出開始時間を示した
ものである。これにより明らかなように本発明鋼
は比較鋼に比しいずれの温度においても粒界析出
開始時間が長時間側への移行が顕著である。
ける各供試鋼の炭化物粒界析出開始時間を示した
ものである。これにより明らかなように本発明鋼
は比較鋼に比しいずれの温度においても粒界析出
開始時間が長時間側への移行が顕著である。
【表】
【表】
【表】
下記第３表にオートクレーブを用いて行なつた
Ｕ字曲げ試験片の応力腐食割れ試験結果を示す。
試験片の形状、寸法、Ｕ字曲げ方法及びＵ字曲げ
試験片の応力付加方法並びに試験条件は防食技術
Vol27，No.12（1978）p671〜681“ステンレス鋼の
高温水中応力腐食割れの試験法に関する共同研究
結果報告（腐食防食協会第一専門委員会）”に記
載せられている通りである。
Ｕ字曲げ試験片の応力腐食割れ試験結果を示す。
試験片の形状、寸法、Ｕ字曲げ方法及びＵ字曲げ
試験片の応力付加方法並びに試験条件は防食技術
Vol27，No.12（1978）p671〜681“ステンレス鋼の
高温水中応力腐食割れの試験法に関する共同研究
結果報告（腐食防食協会第一専門委員会）”に記
載せられている通りである。
【表】
上表より明らかなように本発明鋼には割れ発生
がなく、すぐれた耐応力腐食割れ性を示すが、一
方比較鋼には粒界型の応力腐食割れが発生した。 下記第４表に60℃、0.01M NaCl水溶液中で、
JIS G0577−1980の方法に準じて測定した孔食電
位の測定結果を示す。本発明鋼は正常な孔食電位
を示し、耐孔食性の劣化は認められないが、これ
に対応する比較鋼は孔食電位が低下している。
がなく、すぐれた耐応力腐食割れ性を示すが、一
方比較鋼には粒界型の応力腐食割れが発生した。 下記第４表に60℃、0.01M NaCl水溶液中で、
JIS G0577−1980の方法に準じて測定した孔食電
位の測定結果を示す。本発明鋼は正常な孔食電位
を示し、耐孔食性の劣化は認められないが、これ
に対応する比較鋼は孔食電位が低下している。
【表】
又Ｓを0.180％を含有する試料No.２（本発明鋼）
と通常のSUS304の組成を有する鋼の切削性を次
の方法で調べた。すなわち、厚さ１mmの焼鈍材７
枚を重ね、固定用治具で締め付けたのち、直径４
mmのドリル（材質SKH−９）を用いて回転数
700ppm、荷重４Kgの切削条件で穿孔した。その
結果試料No.２の本発明鋼は通常のSUS304鋼の5/
９の時間で穿孔され、すぐれた被削性を有するこ
とがわかつた。
と通常のSUS304の組成を有する鋼の切削性を次
の方法で調べた。すなわち、厚さ１mmの焼鈍材７
枚を重ね、固定用治具で締め付けたのち、直径４
mmのドリル（材質SKH−９）を用いて回転数
700ppm、荷重４Kgの切削条件で穿孔した。その
結果試料No.２の本発明鋼は通常のSUS304鋼の5/
９の時間で穿孔され、すぐれた被削性を有するこ
とがわかつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ C0.08％以下、Si2.0％以下、Mn2.0％以下、
P0.040％以下、S0.03超〜0.20％、Cr15.0〜30.0
％、Ni6.0〜30.0％、N0.20％以下、Nb＋Ta0.05
〜0.10％、B20ppm以下及び残部実質的にFeより
成ることを特徴とする耐食性特に耐粒界腐食性、
耐粒界応力腐食割れ性および耐孔食性のすぐれた
オーステナイト系快削ステンレス鋼 ２ C0.08％以下、Si2.0％以下、Mn2.0％以下、
P0.040％以下、S0.03超〜0.20％、Cr15.0〜30.0
％、Ni6.0〜30.0％、N0.20％以下、Nb＋Ta0.05
〜0.10％、B20ppm以下及び残部実質的にFeより
成る鋼にさらにCu3.0％以下及びMo3.0％以下の
一方又は両方を含有せしめたことを特徴とする耐
食性特に耐粒界腐食性、耐粒界応力腐食割れ性お
よび耐孔食性のすぐれたオーステナイト系快削ス
テンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191184A JPS59229469A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 耐食性オ−ステナイト系快削ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191184A JPS59229469A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 耐食性オ−ステナイト系快削ステンレス鋼 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56042742A Division JPS5940901B2 (ja) | 1981-03-24 | 1981-03-24 | 耐食性オ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229469A JPS59229469A (ja) | 1984-12-22 |
| JPH0144780B2 true JPH0144780B2 (ja) | 1989-09-29 |
Family
ID=14313091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191184A Granted JPS59229469A (ja) | 1984-05-21 | 1984-05-21 | 耐食性オ−ステナイト系快削ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229469A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959513A (en) * | 1989-11-03 | 1990-09-25 | Carpenter Technology Corporation | Magnetically biased device incorporating a free machining, non-magnetic, austenitic stainless steel |
| US5087414A (en) * | 1989-11-03 | 1992-02-11 | Carpenter Technology Corporation | Free machining, mon-magnetic, stainless steel alloy |
-
1984
- 1984-05-21 JP JP10191184A patent/JPS59229469A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59229469A (ja) | 1984-12-22 |
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