JPH0215148A

JPH0215148A - 耐食性に優れた高Ｍｎ非磁性鋼

Info

Publication number: JPH0215148A
Application number: JP16539488A
Authority: JP
Inventors: Masaatsu Higure; 日暮　正厚; Fukukazu Nakazato; 中里　福和
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-07-02
Filing date: 1988-07-02
Publication date: 1990-01-18

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、優れた耐食性と高強度とを具備する比較的
価格の安い高Ｍｎ非磁性鋼に関するものである。

〈従来技術とその課題〉近年、電子精密機器、磁気浮上式列車、医療診断機器等
の分野を中心に非磁性鋼の需要は著しい伸びを見せてい
るが、最近では海洋分野等の耐食性が要求される腐食環
境下での用途も拡大の傾向を示してきた。

ところで、上記非磁性鋼の中にあって″高Ｍｎ非磁性鋼
″は、非磁性特性が加工により変化し難くいことに加え
て高強度を実現することができ、かつ高価なＮｉを全く
含有しないが或いは少量しか含有しない等、５ＵＳ３０
４や５ＵＳ３１６に代表されるオーステナイＩ・系ステ
ンレス鋼に比較し多くの利点を備えていることが知られ
ているが、反面、従来の高Ｍｎ非磁性鋼は耐食性の点で
十分に満足できるとは言えなかったことがら、腐食環境
用途にばオーステナイト系ステンレス鋼が採用されるこ
とが多かった。

勿論、高Ｍｎ非磁性鋼の腐食減量値を減少させる手段（
耐食性を改善する手段）に関する研究も種々なされてお
り、例えばＣｒ含有量を最大１８％程度にまで高める方
法（特開昭５８−１９７２．５６号）や、更にばＣｒを
最大２６％程度まで含有させる方法（特開昭５９−２０
５４．５２号）等のように耐食性元素たるＣｒを多量に
添加する方法が提案されたが、Ｃｒの多量添加は、腐食
減量値を低減するのに効果があるものの塩素イオンが豊
富な腐食環境下では孔食や隙間腐食などの局部腐食傾向
が高まる上、高Ｍｎ非磁性鋼の特徴の１つである経済性
が損なわれてしまうと言う問題があった。

このようなことから、腐食環境に適用される非磁性鋼と
しては５ＵＳ３０４や５ＵＳ３１６等のオーステナイト
系ステンレス鋼が主流を占めていたが、これらオーステ
ナイト系ステンレス鋼であっても海洋等の厳しい腐食環
境下では孔食や隙間腐食などの局部腐食を発生ずる場合
が多く、耐食性面のみを捕らえたとしても決して満足で
きる材料とは言えなかった。なぜなら、局部腐食といえ
ども、−旦腐食を生じるとその被害は構造物にとって致
命的なものとなる場合が多かったからである。

そこで、本発明の主目的は、従来の高Ｍｎ非磁性鋼やオ
ーステナイト系ステンレス鋼に指摘される互いの問題点
が認められず、それらの長所のみが備わった非磁性鋼の
提供にある。

く課題を解決するための手段〉本発明者等は、前記目的を達成すべく、高Ｍｎ非磁性鋼
に見られる（八）加工によって非磁性特性が変化しにくい。

（Ｂ）強度の向上が容易である。

（Ｃ）オーステナイト系ステンレス鋼に比べ格段に経済
的であるとの利点や、腐食環境における腐食形態が全面一様型で
あると言う高Ｍｎ非磁性鋼の特性に着目し、前記高Ｍｎ
非磁性鋼の利点や腐食形態を維持しつつその腐食減量値
を顕著に減少させ得る安価な手段の開発を目指して鋭意
研究を行ったところ、［高Ｍｎ非磁性鋼において従来は
不純物元素として省みられることのなかったＩ〕が、特
にＣｕ、　Ｍｏ及びＡ２との複合添加の下で、かつこれ
らＰ、　Ｃｕ、　Ｍｏ及びＡβ含有量の厳密な管理の下
で顕著な腐食減量抑制効果を発揮し、−上記成分の調整
を適正に行えばＣｒの多量添加に頼ることなく高Ｍｎ非
磁性鋼の腐食減量値を格段に改善することが可能である
」との知見が得られたのである。しかも、この方法によ
れば、比較的高価な合金元素たるＣｒを多量添加した場
合のように「腐食形態が孔食や隙間腐食等の局部腐食を
発生する傾向となる」と言った懸念のないことも確認さ
れた。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり「非磁性鋼を、Ｃ＋０．１０〜０．５０％（以降、成分割合を表わず％
ば重量％とする）Ｓｉ　：　０．１０〜１．０％、　　　Ｍｎ　：　１６
−３０％。

Ｎｉ：３．０％以下、　　　　Ｃｒ　：　０．５０〜８
．０％Ｍｏ　：　０．０５〜１．０％、　　　Ｎ　：　
０．０３〜０．４０％八ｉ：０．０１０〜０１０％を含有すると共に、Ｐ及びＣｕをそれぞれ０．００５≦
Ｐ（χ）≦０．１×Ｍｏ（％）→−０，０５ｘ　Ａｐ　
（り’２　ｘ　Ｐ　（Ｘ）≦Ｃｕ　ｌ’ｌ：）≦１．５
の範囲で含むか、成いは更にＶ：０．２０〜１．０％　　Ｎｂ　：　０．０１〜１．
５％Ｔｉ　：　０．０１−１．５％、　　　Ｚｒ　：　
０．０１〜０．５％Ｓｅ　：　０．０３〜０．３０％、
　　Ｔｅ　：　０．０３〜０．０８０％。

Ｐｂ　：　０．０５〜０．３０％の１種以−１−をも含んで、残部が実質的にＦｅからな
る化学組成に構成することにより、高Ｍｎ非磁性鋼が有
する緒特性に加えて優れた耐食性をも兼備せしめた点」に特徴を有するものである。

即ち、本発明に係る高肚非磁性鋼は、もっばらＣｒやＮ
１等の如き高価な元素の添加量を増加して耐食性改善を
図っていた従来の高Ｍｎ非磁性鋼とは異なり、前述した
ように、安価なＣｕと従来は不純物と見なされていたＰ
との適切な相乗添加により上記高価な合金元素の添加量
を低減した上で優れた耐食性を確保したもので、優れた
耐食性を極めて経済的に具備せしめ得た点は特筆に値す
るものである。

次に、本発明において高Ｍｎ非磁性鋼の化学組成を上述
のように限定した理由を、各化学成分の作用と併せて詳
述する。

〈作用〉（ａ）　　ＣＣはオーステナイトの生成元素であり、鋼を非磁性化す
ると同時に強度を上昇させる作用を有しているが、その
含有量が０．１０％未満では上記作用による所望の効果
が得られず、一方、０．５０％を超えて含有させると炭
化物が生じ易くなり、鋼の靭性及びと延性の低下を招く
と共に耐食性も劣化することから、Ｃ含有量は０．１０
〜０．５０％と定めた。

（ｂ）　　５ｉＳＬは、鋼溶製時の脱酸に必要な成分であると同時に、
高Ｍｎ非磁性鋼の耐食性を改善する作用を有しているが
、その効果を十分に確保するためには少なくとも０．１
０％以上含有する必要がある。一方、Ｓｉはフェライト
生成元素であり、多量の添加は非磁性特性を劣化させる
と共に、熱間加工時又は冷間加工時に割れを生し易くす
ることがらＳｉ含有量の上限を１．０％と定めた。

（ｃ）　　ＭｎＭｎは安定オーステナイト相形成、即ち非磁性特性を得
るのに欠かせない元素であり、またそのためには少なく
とも１６％の含有量を確保する必要がある。一方、３０
％を超えてＭｎを含有させると熱間加工が困難となる。

従って、Ｍｎ含有量は１６〜３０％の範囲に限定した。

（ｄ）　　ＮｉＮｉはＣ，Ｎ及びＭｎと共に安定オーステナイト相を確
保する作用を有する上、強度上昇にも有効なため微量で
あれ添加することが好ましい成分であるが、高価であり
、３．０％を超えて含有させるとコスト的に不利となる
ことから、Ｎｉ含有量は３．０％以下と定めた。

（ｅ）　　ＣｒＣｒ成分は鋼の耐食性を顕著に向上する好ましい作用を
有しているが、その含有量が０．５０％未満では上記作
用による所望の効果が得られず、一方、８．０％を超え
てＣｒを含有させると孔食並びに隙間腐食傾向が増大す
ることから、Ｃｒ含有量は０．５０〜８．０％と定めた
。

（ｆ）　　Ｍ。

Ｍｏ成分は鋼の靭性及び耐食性を改善する作用を有する
ばかりでなく、後述のＰ添加にょる強偏析を抑制する作
用があるが、その含有量が０．０５％未満では上記作用
による所望の効果が得られない。

ただ、ＭＯの添加はコスト上昇を招くことがら、コスト
面をも考慮してＭｏ含有量は０．０５〜１．０％と定め
た。

（ｇｌ　　ＮＮはオーステナイト相の安定化と耐力の上昇に有効な元
素であり、その効果を確保するためには少なくとも０．
０３％以上含有させる必要がある。

方、０．４０％を超える量のＮは鋼中に窒化物を増大さ
せて靭性低下を招く。従って、Ｎ含有量は０．０３〜０
．４０％と定めた。

（ｈ）　　　ＡｆＡｌは脱酸元素として添加する必要があるか、同時に鋼
の耐食性と靭性を向−］二させる作用をも有している。

しかし、Ａｆ含有量が０．０１０％未満であると前記作
用による所望の効果が得られず、一方、０．１０％を超
えてＡｆを含有させると窒化物の析出量が増大し鋼の靭
性が劣化することから、Ａｌ含有量は０．０１０〜０．
１０％の範囲に限定した。

（１）ＰＰは、Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ及びＡＮとの複合
添加により鋼の耐食性を著しく向」ニさせると同時に、
Ｃｒの添加量を減少きせるごとができる成分であるが、
該効果を確保するためには少なくとも０．００５％以上
含有させる必要がある。一方、Ｐの多量添加は偏析の増
大と靭性の低下を招くのでＭｏやＡｆ等の偏析抑制元素
との複合添加が必要である。しかしながら、Ｍｏ及びＩ
Ｖとの複合添加であってもＰ含有量が（０，］×Ｍｏ（
χ）　−１−０，０５Ｘへア（χ）〕％を超えると上記
不都合を回避できなくなることから、Ｐ含有量は、式％式％（を満足する範囲と限定した。

Ｕ）　　ＣｕＣｕ成分は、オーステティ１〜生成元素としてオステナ
イト相を安定化することに寄与するだけでなく、Ｐとの
複合添加により耐食性を著しく向上させる作用を有して
いる。そして、前記作用による所望の効果を得るために
はＣｕ含有量をＰ含有量の２倍以上とする必要がある。

一方、Ｃｕの添加量が増えると高温での粒界脆化により
熱間加工性が悪化するため、その含有量を１．５％以下
に制限しなければならない。従って、Ｃｕ含有量は、式
２式％を満足する範囲と限定した。

（ｋｌ　　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔｉ、及びＺｒこれらの元素
は、何れも結晶粒の成長を抑制して鋼の強度と靭性を向
上させる作用の他、耐食性を向上させる作用をも有して
いるので、必要により１種又は２種以上が添加されるが
、■の場合には０．２０％未満、そしてＮｂ、　Ｔｉ及
びＺｒの場合には何れも０．０１％未満の含有量では上
記作用による所望の効果が得られず、一方、■含有量が
１．０％を、Ｎｂ及びＴｉ含有量がそれぞれ１．５％を
、そしてＺｒ含有量が０．５％を超えるとコスト的に不
利となることから、■は０．２０〜１゜０％、Ｎｂは０
．０１〜１．５％、Ｔｉは０．０１〜１．５％、そして
Ｚｒは０．０１−０．５％とそれぞれの含有量を定めた
。

（１１Ｓｅ、　Ｔｅ、及びｐｂこれらの元素は、何れも高Ｍｎ非磁性鋼の被削性を改善
する作用を有しているので必要により１種又は２種以上
が添加されるが、Ｓｅ及びＴｅの場合には何れも０．０
３％未満、そしてｐｂの場合には０．０５％未満の含有
量では上記作用による所望の効果が得られず、一方、Ｓ
ｅ及びｐｂの場合には何れも０．３０％を、そしてＴｅ
の場合には０．０８０％を超えて含有させても効果の向
上が得られないばかりか、鋼のコスト上昇を招くことか
ら、Ｓｅ含有量は０．０３〜０．３０％、Ｔｅ含を量は
０．０３〜０．０８０％、そしてｐｂ含有量は０．０５
〜０．３０％とそれぞれ定めた。

続いて、この発明の効果を実施例により具体的に説明す
る。

〈実施例〉まず、通常の方法で第１表に示されるような化学組成の
鋼を溶製した。

次いで、これら名調を１０５０°Ｃ前後に均熱し溶体化
した材料について、それぞれ透磁率測定引張試験、海水
浸漬腐食試験及び被削性試験を実施した。

これらの試験結果を第２表に示す。

更に、第２表に示した試験結果のうち、゛′腐食速度”
及び“孔食発生の有無”については“Ｃｒ含有量”との
関係でグラフ化し第１図に示した。

第２表及び第１図に示される結果からも明らかなように
、同一のＣｒ含有量であっても本発明鋼は比較鋼に比べ
て腐食速度が小さいことが分かる。

また、比較鋼のうちのＣｒ含有量の高いものに見られた
孔食も、本発明鋼には発生しないことが確認できる。

〈効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、耐食性に優れ
た高Ｍｎ非磁性鋼を安価に提供することができ、耐食性
・耐候性が必要な屋外や海洋分野で使用される非磁性材
への要求に十分応えることが可能となるなど、産業」二
極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高Ｍｎ非磁性鋼におけるＣｒ含有量と腐食速
度及び孔食発生傾向との関係をグラフ化して示したもの
である。出願人　住友金属二［業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】（１）重量割合にてＣ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．０％
、Ｍｎ：１６〜３０％、Ｎｉ：３．０％以下、Ｃｒ：０
．５０〜８．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎ：０
．０３〜０．４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を
含有すると共に、Ｐ及びＣｕをそれぞれ０．００５≦Ｐ（％）≦０．１×Ｍｏ（％）＋０．０５
×Ａｌ（％）、２×Ｐ（％）≦Ｃｕ（％）≦１．５の範囲で含み、残部が実質的にＦｅからなる耐食性に優
れた高Ｍｎ非磁性鋼。（２）重量割合にてＣ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．０％
、Ｍｎ：１６〜３０％、Ｎｉ：３．０％以下、Ｃｒ：０
．５０〜８．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎ：０
．０３〜０．４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を
含有すると共に、Ｐ及びＣｕをそれぞれ０．００５≦Ｐ（％）≦０．１×Ｍｏ（％）＋０．０５
×Ａｌ（％）、２×Ｐ（％）≦Ｃｕ（％）≦１．５の範囲で含み、更にＶ：０．２０〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜１．５％、
Ｔｉ：０．０１〜１．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％
の１種以上をも含んで、残部が実質的にＦｅからなる耐
食性に優れた高Ｍｎ非磁性鋼。（３）重量割合にてＣ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．０％
、Ｍｎ：１６〜３０％、Ｎｉ：３．０％以下、Ｃｒ：０
．５０〜８．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎ：０
．０３〜０．４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を
含有すると共に、Ｐ及びＣｕをそれぞれ０．００５≦Ｐ（％）≦０．１×Ｍｏ（％）＋０．０５
×Ａｌ（％）、２×Ｐ（％）≦Ｃｕ（％）≦１．５の範囲で含み、更にＳｅ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０３〜０．０
８０％、Ｐｂ：０．０５〜０．３０％の１種以上をも含んで、残部が実質的にＦｅからなる耐
食性に優れた高Ｍｎ非磁性鋼。（４）重量割合にてＣ：０．１０〜０．５０％、Ｓｉ：０．１０〜１．０％
、Ｍｎ：１６〜３０％、Ｎｉ：３．０％以下、Ｃｒ：０
．５０〜８．０％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｎ：０
．０３〜０．４０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を
含有すると共に、Ｐ及びＣｕをそれぞれ０．００５≦Ｐ（％）≦０．１×Ｍｏ（％）＋０．０５
×Ａｌ（％）、２×Ｐ（％）≦Ｃｕ（％）≦１．５の範囲で含み、更にＶ：０．２０〜１．０％、Ｎｂ：０．０１〜１．５％、
Ｔｉ：０．０１〜１．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．５％
の１種以上、及びＳｅ：０．０３〜０．３０％、Ｔｅ：０．０３〜０．０
８０％、Ｐｂ：０．０５〜０．３０％の１種以上をも含んで、残部が実質的にＦｅからなる耐
食性に優れた高Ｍｎ非磁性鋼。