JPH0218378B2

JPH0218378B2 -

Info

Publication number: JPH0218378B2
Application number: JP1919986A
Authority: JP
Inventors: Masao Sato; Yoshihito Fujiwara; Rikio Nemoto; Osamu Ando
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1990-04-25
Also published as: JPS62180043A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の用分野）本発明は２相ステンレス鋼とくに耐熱衝撃割れ
感受性、耐食性および機械的性質にすぐれるオー
ステナイト・フエライト２相ステンレス鋳鋼に関
し、各種化学プラント、熱交プラントの分野での
素材として使用されるものである。（従来の技術）従来、高耐食性２相ステンレス鋼に関するもの
としては特開昭56−142855号として提案されたも
のがあり、そして高耐食２相ステンレス鋳鋼の製
造技術に関するものとしては特開昭59−107019号
及び特開昭54−41214号として開示されたものが
ある。また２相ステンレス鋼について耐隙間腐食
性の観点から成分組成を検討したものとしては特
開昭52−716号として開示の技術がある。（発明が解決しようとする問題点）上述した従来技術のうち上記特開昭56−142855
号として開示の技術は、加工材としての熱間加工
性を改善すべく成分組成を検討しているが、本発
明で対象としている原則的に加工しない鋳鋼品の
問題点については全く示唆していない。一方、上
記特開昭59−107019号は、鋳鋼品を対象としσ相
の析出を製造方法を改善することによつて解決す
る方法を提案しているが、成分組成の詳細な吟味
ないしは鋳鋼品の製造上の他の問題点に対しての
開示はない。特開昭54−41214号は、２相ステンレス鋳鋼で
あるが、Mnが2.0〜10.0wt％と高く、耐食性に関
連して非常に重要なポイントとなるＳ、オーステ
ナイト量についての規制は全く見られず、一方、
特開昭52−716号は耐隙間腐食性の観点より成分
を検討しているが、鋳鋼品の問題点については全
く触れていない。本発明の目的は、従来の２相ステンレス鋳鋼が
抱える下記のような各種の問題点を、主として成
分組成ならびに組織の工夫により解決するところ
にある。すなわち、 (1) 補修時などに問題となる熱衝撃割れ感受性の
低下を図ることにある。これは鋳造後欠陥を溶
融除去する際にも極めて有利に作用する。 (2) 浸硫および浸炭防止すること、 (3) 靭性を著しく劣化させるσ相が析出しにくく
なるようにすること、である。（問題点を解決するための手段）上掲の目的は次のような本発明特有の着想の下
で有利に解決される。 (1) まず、耐熱衝撃割れ性に対しては、Ｓ≦
0.005wt％（以下「％」で示す）、Ｎ≧0.15％と
し、Ｂおよび希土類元素（以下「REM」で示
す）を添加することに加え、オーステナイト量
（以下「γ量」で示す）を45％以上とするとい
う相乗作用で対処する。要するに、上記熱衝撃割れは欠陥除去時に、
本来は２相であつた組織がフエライト単相にな
ることに加え、Ｓが粒界をを脆化させることに
よつて生じると考えられる。これを防止するた
めの合金設計として、不純物元素Ｓの低減及び
オーステナイト相（以下「γ相」で示す）の高
温安定化のために、Ｎの添加を図りオーステナ
イト量の範囲を定めた。そして、鋳型からの浸
硫を防止するためにＢ，REMを添加すること
が効果的である。従つて、この４種の成分組成
のコントロールが重要で、その１つが欠けても
上記割れを防止することは不可能である。 (2) 浸硫、浸炭に対しては、Ｂ，REMを添加す
る一方、Ｓ，Ｃについては耐食性を劣化させる
だけでなく、特にＳは上述したように熱衝撃割
れを発生させるので極低下することとする。 (3) σ相の析出に対しては、第３図に示すよう
に、同一量のCr，Moでもσ相析出速度はγ量
に大きく影響するので、このγ量を75％以下と
する。 (4) 耐食性、特に２相ステンレス鋼の耐食性に関
しては、一般に相比で大きく異なることが知ら
れているが、例えば、溶接等の高温加熱に際し
てフエライト単相となつて耐孔食性を劣化させ
る。そこで、オーステナイトの高温安定化への
寄与が大きいＮに着目し、このＮを0.12％以上
含有させて溶接時のフエライト単相化を防ぐよ
うにした。上述した本発明着想の要点に対し、次のような
事項を骨子とする構成を課題解決手段として提案
する。すなわち、本発明は、Ｃ≦0.05％、Si≦2.0％、Mn≦1.5％、Cr：20〜
33％、Ni：3.0〜10％、Mo：0.5〜6.0％、Ｐ≦
0.04％、Ｓ≦0.005％、Ｎ：0.12〜0.30％、およびＷまたはＶの少なくとも一種を0.03〜2.0％含
有し、あるいはまた上記の成分組成に加えて2.0％以
下のCuを含有し、さらに0.001〜0.02％のＢおよび／または0.005
〜0.1％の希土類元素を含有し、残部が実質的にFeよりなるものであつて、マ
トリツクス中のγ量が45〜75％であることを特徴
とする耐熱衝撃割れ感受性、耐食性および機械的
性質にすぐれるオーステナイト・フエライト２相
ステンレス鋳鋼である。（作用）次に、本発明２相ステンレス鋳鋼が上述のよう
に限定される理由につき説明する。Ｃ：0.05％を超えると、α／γ粒界に炭化物が析
出し耐食性が劣化する。好ましくは0.03％以下
が望ましい。 Si：耐食性に良いが、2.0％を超えるとσ相析出
などにより脆化するため、2.0％以下とするこ
とが必要である。 Mn：1.5％より多いとσ相の析出が促進されるの
でそれ以下とする。ただし、好ましくは１％以
下がよい。 Ni：オーステナイト生成元素であり、3.0％以上
を必要とする。一方10％超えると必要量以上の
γ量が発生する。またコストアツプになるの
で、3.0〜10％とする。 Cr：フエライト生成元素であり、20％より少な
いと耐食性が劣化する。33％を超えるとσ相が
析出し易く、脆化するためこれを上限とする
が、21〜27％がより好ましい範囲である。 Mo：フエライト生成元素であり、0.5％より少な
いと耐局部腐食性が劣化するのでこれを上限と
し、一方6.0％より多いとσ相が析出し易くな
り脆化して耐食性が劣化するためこれを下限と
するが、１〜４％がより好ましい範囲である。Ｗ，Ｖ：各々、フエライト生成元素であり、耐局
部腐食性を向上する。ただし、いずれか１種が
0.03％より少ないと効果がない。2.0％を超え
ると靭性が劣化し、またコストアツプにつなが
るので合計で2.0％以下とする。その好適範囲
は0.05〜0.24％である。Ｂ，REM：いずれも浸硫、浸炭を防止する効果
が大きくいずれか１種は不可欠添加元素であ
る。このうちREMはＳのゲツターとして働き、
Ｂは粒界等へＳの偏析を防止する働きをする。
しかし、Ｂは0.001％以下では効果がなく、
0.02％より多いと耐食性を劣化させる。また
REMは0.1％より多く添加すると耐食性が劣化
するので、Ｂ：0.001〜0.02％、REM：0.005〜
0.1に抑える必要がある。 Cu：上記の各成分に加えてさらに添加する元素
で、耐応力腐食割れ性、耐全面腐食性、耐隙間
腐食性、冷間加工性を向上させる元素であり、
2.0％を超える耐局部腐食性を劣化させる傾向
が出るので2.0％以下とする。しかし、より好
ましい範囲は0.5〜1.4％である。Ｐ：0.04％より多いと、溶接補修などの熱衝撃割
れ性を高める。Ｓ：0.005％を超えると熱衝撃割れ性を高め耐塩
酸性を著しく劣化させる。Ｎ：Ｃと同様、強力なオーステナイト生成元素で
あり、特に高温でのγ相安定元素である。溶接
HAZ部などにおける相安定や熱衝撃割れ感受
性を低め、さらにγ相の耐食性を向上させ、２
相合金の耐食性をアツプさせる。その含有量が
0.12％を下回るとこれらの効果が弱くなる。一
方、0.3％を超えるとブローホールなど製造上
の問題が生ずる。従つて、0.12〜0.3％とする。
好ましくは0.15〜0.2％が望ましい範囲である。（実施例）第１表に示す各種成分組成を有するステンレス
鋳鋼を、16Kg大気誘導炉にて溶製し、第１図に示
す舟型試験片（W75mm×L200mm×H170mm）に鋳
造した。各試験片（以下これをT.Pという）を1050℃３
時間水冷の固溶化熱処理を施し、第１図に示す通
りに引張り試験用T.P1、シヤルピー衝撃値試験
用T.P3、腐食試験用T.P2を採取し、各試験に供
した。また、耐熱衝撃割れ試験は側面の鋳肌で行
つた。 (i) 耐熱衝撃割れ試験鋳肌を酸素・アセチレンガスにて直径30mm、
深さ10mmになるまで溶かした後、カラーチエツ
クにより割れの有無を調べた。これらの結果を
第２表に示す。 (ii) 機械的性質各試料の1050℃溶体化処理後の機械的性質を
第２表に示す。 (iii) 耐孔食試験 10％塩化第２鉄溶接40℃に４時間浸漬したと
きの腐食度（ｇ／m²・ｈ）を測定した。試験は
溶体化処理のままと、TIG溶接（溶加棒を使
用）のままについて行つた。その結果を第３表
に示す。 (iv) 耐全面腐食 JIS G0591の規定による５％硫酸腐食試験に
おける腐食部（ｇ／m²・ｈ）を測定した。その
結果を第３表に示す。

【表】

【表】上記試験結果より明らかなように、耐熱衝撃割
れ性はγ量とＳ量、さらにＢ，REMに大きく影
響されることがわかる。本発明合金はいずれも割
れ発生しないが、γ量≦45％、あるいはγ量≧50
％であつてもＳ≧0.005％の場合、あるいはγ量
≧50％、Ｓ≦0.005％でもＢ又はREMを含まない
ものには割れが発生する。次に強度についてはす
べて良好であるが、比較合金No.11のみ靭性が劣化
している。これはσ相脆化によるものであり、本
発明者らは同じCr，Mo添加量でもσ相析出速度
はα／γ相比に大きく影響されることを見い出し
た。そこで各試験片を850℃に加熱しσ相が析出
する時間を調べたものを第２図に示す。この図よ
り、σ相脆化を防止するためにはγ量（％）を最
大75％に規定する必要のあることがわかつた。耐孔食性は、溶体化処理のままでは比較合金No.
11を除きすべて0.1（ｇ／m²・ｈ）以下とすぐれて
いる。比較合金No.11はσ相析出のため耐孔食性が
悪い。溶接部の耐孔食性はＮ≧0.15％を含む本発
明合金は溶体化処理材と変らないが、Ｎ＜0.15％
では劣化している。これは溶接による加熱のた
め、HAZ部がフエライト単相になつたためであ
りＮはこれを防止する効果が大きい。またCu添加は耐全面腐食性を向上させること
が明らかであつた。（発明の効果）以上説明したように本発明２相ステンレス鋳鋼
は、従来製造上重要な問題であつた欠陥補修時の
熱衝撃割れを防止することができ、溶接のままで
も耐食性に優れている。しかも機械的性質にも優
れているため、各種化学プラント等の鋳造品とし
て最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳込みT.Pの形状と各試験片採取位
置を示す斜視図、第２図は、耐熱衝撃割れ性に及
ぼすγ量％、Ｓ，Ｂ，REMの影響を示すグラフ、
第３図は、850℃におけるσ相析出時間とγ量％
の関係を示すグラフ、第４図は、腐食試験に用い
た試験片の斜視図である。１……引張り試験片、２……腐食試験片、３…
…シヤルピー衝撃試験片、４……耐熱衝撃割れ試
験位置。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ≦0.05wt％、Si≦2.0wt％、Mn≦1.5wt％、
Cr：20〜33wt％、Ni：3.0〜10wt％、Mo：0.5〜
6.0wt％、Ｐ≦0.04wt％、Ｓ≦0.005wt％、Ｎ：
0.12〜0.30wt％、およびＷまたはＶの少なくとも一種を0.03〜2.0wt％
含有し、さらに0.001〜0.02wt％のＢおよび／または
0.005〜0.1wt％の希土類元素を含有し、残部が実質的にFeよりなるものであつて、マ
トリツクス中のオーステナイト量が45〜75wt％
であることを特徴とする耐熱衝撃割れ感受性、耐
食性および機械的性質にすぐれるオーステナイ
ト・フエライト２相ステンレス鋳鋼。２Ｃ≦0.05wt％、Si≦2.0wt％、Mn≦1.5wt％、
Cr：20〜33wt％、Ni：3.0〜10wt％、Mo：0.5〜
6.0wt％、Cu≦2.0wt％、Ｐ≦0.04wt％、Ｓ≦
0.005wt％、Ｎ：0.12〜0.30wt％、およびＷまたはＶの少なくとも一種を0.03〜2.0wt％
含有し、さらに0.001〜0.02wt％のＢおよび／または
0.005〜0.1wt％の希土類元素を含有し、残部が実質的にFeよりなるものであつて、マ
トリツクス中のオーステナイト量が45〜75wt％
であることを特徴とする耐熱衝撃割れ感受性、耐
食性および機械的性質にすぐれるオーステナイ
ト・フエライト２相ステンレス鋳鋼。