JPH0321624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高靭性で優れた耐食性と良好な溶接性
を具備したフエライト・ステンレス鋼に関してい
る。 本発明と同時出願の特願昭第55−59359号には、
優れた耐すき間腐食性および耐粒界腐食性を特徴
とするフエライト・ステンレス鋼が記載されてい
る。 上記出願の鋼は、次の点で米国特許第3932174
号および同第3929473号のものと区別される。 即ち、上記鋼は、次式 ％Ti／６＋％Cb／８％Ｃ＋％Ｎ による、チタニウムおよびコロンビウムより成る
群より選択された２％までの諸元素と、100万部
中275部を超過する炭素プラス窒素とを含んでい
る。炭素と窒素の含有が高いために、上記両米国
特許の鋼よりも、溶融および清錬に要する費用が
少くて済む。 本発明によれば、上記の同時出願による鋼より
も一層強靭な鋼が提供される。チタニウムおよび
コロンビウムより成る群より選択された安定化剤
と、100万部中275部を超過する炭素と窒素との含
有分の外、本発明の鋼には、2.00乃至5.00％、成
るべくは3.00乃至4.50％のニツケルが含まれる。
併し、前記出願による鋼は、2.00％未満、通常
1.00％以下のニツケルを含むに過ぎない。ニツケ
ルは、上記出願に於ける合金の強靭性を高めるこ
とが判明している。 上延の理由により、本発明の合金は、前掲米国
特許第3932174号および同第3929473号のものと明
瞭に区別することができる。これは尚、米国特許
第4119765号のそれとも区別される。この米国特
許第4119765号の合金は、本発明のものを下廻る、
モリブデンの最高含有量を特記している。 今一つの興味ある文献として、「フエライト・
ステンレス鋼の耐食性と経済」と題する論文があ
る。この論文は、R.A.Lulaに依るもので、
「Metal Progress」の1976年６月号第24−29頁に
掲載されている。併しこれは、本発明によるステ
ンレス鋼を開示してはいない。 従つて、本発明の目的は、一つのフエライト・
ステンレス鋼を提供することである。 本発明のフエライト・ステンレス鋼は、溶接前
および後の優れた強靭性、優れた耐すき間腐食性
と耐粒界腐食性、良好な溶接性によつて特徴づけ
られる。本発明のフエライト鋼は、主として、重
量比で、0.08％までの炭素と、0.06％までの窒素
と、28.50内至30.50％のクロムと、3.60乃至5.60
％のモリブデンと、2.00％のマンガンと、2.00乃
至5.00％のニツケルと、2.00％までのシリコン
と、0.5％までのアルミニウムと、2.00％の、チ
タニウムおよびコロンビウムより成る群より選択
された諸元素と、殆どの残りの鉄とより成る。炭
素と窒素との和は、0.0275％を超過している。チ
タニウムおよびコロンビウムは、次の式で表わさ
れる。 ％Ti／６＋％Cb／８％Ｃ＋％Ｎ 本式にて炭素、窒素の安定化、すなわちこれら
元素に起因する耐食性や、特に“溶接のまま”で
の靭性の劣化防止に必要なチタニウム、コロンビ
ウムの量が示される。なお、チタニウムおよびコ
ロンビウム量に制限が設けられる（本式では2.00
％以下、第８頁に示される式では1.00％以下）の
は、チタニウム、コロンビウムが過剰に存在する
と溶接性が悪くなる懸念があるからである。炭素
と窒素とは、通常その和が0.0300％を超過する値
において、少くとも、夫々0.005％および0.010％
の量において存在する。 クロム、モリブデン量は成るべく夫々28.50乃
至30.50％および3.75乃至4.75％とされるが、この
ように高クロム、有意モリブデン量とするのは、
50℃というような腐食の促進しやすい条件下での
耐食性、特に耐すき間腐食性を向上させるためで
ある。また、マンガン、シリコン量はいずれも
2.00％以下（通常1.00％以下）、アルミニウム量
は0.5％以下（通常0.1％以下）に制限されるが、
それはつぎの理由による。即ち、このような元素
は製鋼時の脱酸剤などに由来するものとして、鋼
へある程度含有されるのは許容されるべきである
が、過剰のマンガンはフエライトのオーステナイ
ト化を促進し、ひいては耐食性を劣化させ、また
過剰のアルミニウムは溶接性を悪化させるためで
ある。なお、ニツケルは靭性向上に必要な元素と
して2.00〜5.00％（望ましくは3.75〜4.75％）用
いられるが、上限を設けたのは、過剰量にてやは
りオーステナイト化が促進されるためである。 チタニウム及びコロンビウムは、該合金の、耐
すき間腐食性と耐粒界腐食性を増進するために添
加されて居るもので、前掲米国特許第3929473号
の、高い炭素プラス窒素含有の変形を意味する。
上記米国特許の高い炭素および（或は）窒素を含
有する変形のものには、該合金の強靭性および
（或は）溶接可能性を害せずに、安定化剤を添加
し得ることが確認されている。コロンビウムの単
独存在が該合金の溶接可能度に悪影響を及ぼし得
る限り、少くとも0.15％のチタニウムを添加する
ことが好ましいけれども、本発明の範囲におい
て、チタニウムとして或はコロンビウムとして
の、所望量の安定化剤を添加することができる。
該合金の強靭性に関しては、コロンビウムは、チ
タニウムと対比して勝れた効果を持つている。本
発明の或る特別の実施態様は、少くとも0.15％の
コロンビウムと少くとも0.15％のチタニウムとの
添加を必要としている。チタニウムおよびコロン
ビウムは、或るべくは、次の方程式に従つて1.00
％までの量において存在することを可とする。 ％Ti／６＋％Cb／８＝1.0乃至 4.0（％Ｃ＋％Ｎ） 本発明の合金へは、その強靭性を高めるために
ニツケルが添加される。これは2.00乃至5.00％、
成るべくは3.00乃至4.50％の量において添加され
るを可とする。 本発明のフエライト・ステンレス鋼は、溶接さ
れた製品として用いられるのに特に適している。 次の諸例は、本発明の数個の態様を表わす。 24個のバツチ（バツチＡ−Ｘ）より作られたイ
ンゴツトが、夫々1121℃に加熱され、3.2mm厚の
ストリツプに熱間圧延され、1066℃乃至1121℃の
温度で焼鈍され、1.6mm厚のストリツプに冷間圧
延され、そして1066℃乃至1121℃の温度で焼鈍さ
れた。上記熱間圧延および冷間圧延された諸標本
が、引続きその強度に対して評価された。外に上
記諸標本が、TIG（タングステン不活性ガス）溶
接されて、強度試験された。 各バツチ標本の化学的成分は第１表に示す通り
である。

【表】

【表】 表１において、バツチＡ乃至Ｆの組成が本発明
に属していないことに注目されたい。即ち、それ
等は、2.00乃至5.00％のニツケルを含有していな
い。本発明は、2.00％以上のニツケル含有に依
る。 表は、上記バツチの上記以上の化学的成分に
関するデータを表わす。

【表】 次に、小さい横断方向シヤルピーＶ形刻み目付
標本を用い、熱間圧延され焼鈍された材料（3.2
×10mmの標本）、冷間圧延されて焼鈍された材料
（1.6×10mmの標本）、溶接されたままの標本（1.6
×10mmの標本）および溶接されて焼鈍された標本
（1.6×10mmの標本）に対する遷移温度を確認する
ことによつて強靭性が評価された。遷移温度は50
％の展延性、50％の脆性破壊性の外観を基準とさ
れた。第表には、熱間および冷間圧延の標本に
対する遷移温度が示されている。バツチＡ乃至Ｌ
は1066℃で焼鈍され、その他のものは1121℃で焼
鈍されたものである。

【表】 更に、溶接したままの標本および溶接後焼鈍し
た標本に対する遷移温度を表に表わす。バツチ
Ａ乃至Ｆのものは、溶接に先立ち1066℃で焼鈍さ
れて居り、その他の標本は1121℃で焼鈍されたも
のである。各バツチ共水で急冷された。バツチＡ
乃至Ｆは、溶接後1066℃で焼鈍され、そしてその
他のものは1121℃で焼鈍された。各標本共溶接、
焼鈍後水で急冷された。

【表】

【表】

【表】 上掲の表およびからは、ニツケルの効果が
明瞭である。上表中バツチＧ乃至Ｘの遷移温度
は、著しく低く、従つてバツチＡ乃至Ｆよりは、
著しく強靭である。バツチＧ乃至Ｘは本発明に属
するが、バツチＡ乃至Ｆは、本発明に属しないこ
とは言うまでもない。バツチＧ乃至Ｘは、2.00％
を超過するニツケルを含んでいる。 バツチＧ乃至Ｘに対する低い方の遷移温度が、
表に例示されて居るが、表は、表ととを
組合せたものである。

【表】 上記各々の例において、バツチＧ乃至Ｘに対す
る最高遷移温度が、バツチＡ乃至Ｆに対する最低
遷移温度より低いことに注目されたい。このデー
タは、バツチＧ乃至Ｘが、バツチＡ乃至Ｆより強
靫であることを明示している。 追加されたバツチＧ乃至Ｘの標本が、耐すき間
腐食性および耐粒界腐食性に関して評価された。
これ等の標本は、上掲諸標本と同様に調製され
た。耐すき間腐食性は、25.4mm×50.8mmの表面研
磨された標本を、10％の塩化第２鉄の溶液に72時
間浸漬することによつて評価された。試験は、50
℃の温度で行われた。すき間は、32℃において、
互に縦および横に引伸ばされ、１対のゴム帯によ
つて所定の位置に保たれたテフロンブロツクを前
後に使用することによつて作られた。試験は、米
国試験および材料協会の規定するＧ−48−76によ
つて行われた。 上記評価の結果は、第表に示す通りである。
標本は、冷間圧延して焼鈍された状態、溶接され
たままの状態、および溶接されて焼鈍された状態
の３つが用意された。

【表】 表からは、バツチＧ乃至Ｘの耐すき間腐食性
が極めて優れていることが注目される。本発明の
合金は、優秀な耐すき間腐食性を有することが確
認された。 耐粒界腐食性は、25.4mm×50.8mmの研磨された
標本を、120時間、沸騰する硫酸銅・50％の硫酸
溶液内に浸漬することによつて評価された。この
試験に対する通常の合格・不合格の基準は、年間
腐食率0.61mm（月当り50.8ミクロン）および満足
すべき顕微検査である。この検査は、安定化され
た高クロームフエライト・ステンレス鋼に推奨さ
れる。 表には、上記評価の結果が示されている。標
本には、溶接されたままの條件と、溶接されて焼
鈍された條件とが与えられた。

【表】 表からは、バツチＧ乃至Ｌ、およびＳ乃至Ｘ
が、優秀な耐粒界腐食性を表わし、何れの標本も
検査に合格したことが認められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本質的に重量比で、0.08％までの炭素と、
   0.06％までの窒素と、28.50乃至30.50％のクロム
   と、3.60乃至5.60％のモリブテンと、2.00％まで
   のマンガンと、2.00乃至5.00％のニツケルと、
   2.00％までのシリコンと、0.5％までのアルミニ
   ウムと、2.00％までの、チタニウムおよびコロン
   ビウムより成る群からとつた諸元素と、残量の実
   質的な鉄とより成り、前記炭素と窒素との和が
   0.0275％を超過して居り、前記チタニウムとコロ
   ンビウムとが、次式の関係を満たし、高靭性で優
   れた耐食性と良好な溶接性を具備したフエライ
   ト・ステンレス鋼。 ％Ti／６＋％Cb／８％Ｃ＋％Ｎ ２ 3.00乃至4.50％のニツケルを含んでいる、特
   許請求の範囲第１項に記載のフエライト・ステン
   レス鋼。 ３ 少くとも0.005％の炭素と少くとも0.010％の
   窒素とを含み、前記炭素と窒素との和が0.0300％
   を超過している特許請求の範囲第１項に記載のフ
   エライト・ステンレス鋼。 ４ 3.75乃至4.75％モリブデンを含む、特許請求
   の範囲第１項に記載のフエライト・ステンレス
   鋼。 ５ 次の方程式による、1.00％までの、チタニウ
   ムおよびコロンビウムより成る群より選択された
   諸元素を含む特許請求の範囲第１項に記載のフエ
   ライト・ステンレス鋼。 ％Ti／６＋％Cb／８ ＝（1.0〜4.0）（％Ｃ＋％Ｎ） ６ 少くとも0.15％のチタニウムを含む、特許請
   求の範囲第１項に記載のフエライト・ステンレス
   鋼。 ７ 少くとも0.15％のコロンビウムを含む特許請
   求の範囲第６項に記載のフエライト・ステンレス
   鋼。 ８ 少くとも0.005％の炭素と、少くとも0.010％
   の窒素と、28.50乃至30.50％のクロムと、3.75乃
   至4.75％のモリブデンと、3.00乃至4.50％のニツ
   ケルとを含み、更に前記炭素と窒素との和が
   0.0300％を超過し、次の方程式による、チタニウ
   ムおよびコロンビウムより成る群より選択され
   た、1.00％までの諸元素をも含む特許請求の範囲
   第１項に記載のフエライト・ステンレス鋼。 ％Ti／６＋％Cb／８ ＝（1.0〜4.0）（％Ｃ＋％Ｎ）