JPH03274245A - 低温靭性，溶接性および耐熱性に優れたフエライト系耐熱用ステンレス鋼 - Google Patents
低温靭性，溶接性および耐熱性に優れたフエライト系耐熱用ステンレス鋼Info
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- JPH03274245A JPH03274245A JP2074785A JP7478590A JPH03274245A JP H03274245 A JPH03274245 A JP H03274245A JP 2074785 A JP2074785 A JP 2074785A JP 7478590 A JP7478590 A JP 7478590A JP H03274245 A JPH03274245 A JP H03274245A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
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- Metallurgy (AREA)
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- Exhaust Silencers (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
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。
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）
本発明は、各種内燃機関の排気ガス浄イし用材料あるい
は各種燃焼機器などに用む）られるフェライト系耐熱用
ステンレス鋼に関するものである。
は各種燃焼機器などに用む）られるフェライト系耐熱用
ステンレス鋼に関するものである。
近年、自動車あるいは工場から排出されるガスによる大
気汚染が大きな問題となっている０例えば自動車の排気
ガスは公害防止の観点からＮ０８ＨＣ，Ｇｏなどの量が
規制されてきたが、最近では酸性雨などの点から規制が
より厳しくなる傾向にあり、排気ガス浄化効率の向上が
必要となってきた。
気汚染が大きな問題となっている０例えば自動車の排気
ガスは公害防止の観点からＮ０８ＨＣ，Ｇｏなどの量が
規制されてきたが、最近では酸性雨などの点から規制が
より厳しくなる傾向にあり、排気ガス浄化効率の向上が
必要となってきた。
他方、自動車では浄化効率の向上に加え、エンジンの高
出力化あるいは性能アップの要求が高まり排ガス温度は
上昇する傾向にある。このような背景から排気ガス系統
の部材は運転中にきわめて高温になり、また５機械の振
動や外部からの振動による機械的な応力変動、あるいは
運転パターンに依存した冷熱サイクル、さらには寒冷地
では冬期の温度低下による温度変動を受けるなど、きわ
めて過酷な状況下にさらされることになる。
出力化あるいは性能アップの要求が高まり排ガス温度は
上昇する傾向にある。このような背景から排気ガス系統
の部材は運転中にきわめて高温になり、また５機械の振
動や外部からの振動による機械的な応力変動、あるいは
運転パターンに依存した冷熱サイクル、さらには寒冷地
では冬期の温度低下による温度変動を受けるなど、きわ
めて過酷な状況下にさらされることになる。
ステンレス鋼などの耐熱鋼をこれらの用途で使用する場
合、耐熱性に優れることは熱論であるが板材あるいはバ
イブのいずれを用いても溶接施工を要するので溶接性に
優れることが必要となりまたそれらを加工する際の加工
性に優れることが必要となる。したがって、これらの用
途では耐熱性、低温靭性、溶接性および加工性を同時に
￥Ｌ（ｉＩすることが重要な課題となる。
合、耐熱性に優れることは熱論であるが板材あるいはバ
イブのいずれを用いても溶接施工を要するので溶接性に
優れることが必要となりまたそれらを加工する際の加工
性に優れることが必要となる。したがって、これらの用
途では耐熱性、低温靭性、溶接性および加工性を同時に
￥Ｌ（ｉＩすることが重要な課題となる。
Ｓυ５３０４に代表されるオーステナイト系ステンレス
鋼は加工性に優れ且つ溶接性も良好であるために上記の
ような用途に対して有望な材料であると考えられている
。しかしオーステナイト系ステンレス鋼は熱膨脹係数が
大きいことから、加熱−冷却を受けるような用途では使
用中に発生する熱応力による熱疲労破壊が懸念されてい
る。また、オーステナイト系ステンレス鋼は表面酸化物
との熱膨脹差が大きいため、加熱−冷却によって表面酸
化物が剥離しやすい、このようなことから１一部の用途
ではＩｎｃｏｎｅ＋ ６００に代表されるＮｉ基の合金
が使用されている。この合金材料は熱ＷＭ１７！に係数
が低く、また表面酸化物の密着性など耐高温酸化特性に
優れ、かつ優れた高温強度を有しているので有望な材料
であるが、きわめて高価な材料であるため広く一般に使
用されるには至っていない。
鋼は加工性に優れ且つ溶接性も良好であるために上記の
ような用途に対して有望な材料であると考えられている
。しかしオーステナイト系ステンレス鋼は熱膨脹係数が
大きいことから、加熱−冷却を受けるような用途では使
用中に発生する熱応力による熱疲労破壊が懸念されてい
る。また、オーステナイト系ステンレス鋼は表面酸化物
との熱膨脹差が大きいため、加熱−冷却によって表面酸
化物が剥離しやすい、このようなことから１一部の用途
ではＩｎｃｏｎｅ＋ ６００に代表されるＮｉ基の合金
が使用されている。この合金材料は熱ＷＭ１７！に係数
が低く、また表面酸化物の密着性など耐高温酸化特性に
優れ、かつ優れた高温強度を有しているので有望な材料
であるが、きわめて高価な材料であるため広く一般に使
用されるには至っていない。
一方１ フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系
ステンレス鋼に比べ安価であり、また、熱膨脹係数が小
さいので熱疲労特性に優れている。
ステンレス鋼に比べ安価であり、また、熱膨脹係数が小
さいので熱疲労特性に優れている。
したがって、加熱−冷却の温度サイクルを受けるような
用途では優れた特徴を有しているものと考えられる。そ
のため、一部の用途に対して、 Ｔｙｐｅ４０９や５Ｉ
ＩＳ４３０で代表されるフェライト系ステンレス鋼が使
用され始めている。しかし、これらの材料は９００°Ｃ
以上になると強度が著しく低下するため３強度下足によ
る高温疲労破壊を起こすことや耐酸化限界を越えると異
常酸化を起こすなどの問題がある。これらの問題に対し
、高温強度を改善する各種合金元素を添加しまた耐酸化
性の改善をＣｒ量の増量によって行うことも可能である
がかような合金元素の添加およびＣｒ量の増量は一般に
鋼の衝撃靭性を著しく劣化させ、また溶接性および加工
性も著しく劣るようになる。
用途では優れた特徴を有しているものと考えられる。そ
のため、一部の用途に対して、 Ｔｙｐｅ４０９や５Ｉ
ＩＳ４３０で代表されるフェライト系ステンレス鋼が使
用され始めている。しかし、これらの材料は９００°Ｃ
以上になると強度が著しく低下するため３強度下足によ
る高温疲労破壊を起こすことや耐酸化限界を越えると異
常酸化を起こすなどの問題がある。これらの問題に対し
、高温強度を改善する各種合金元素を添加しまた耐酸化
性の改善をＣｒ量の増量によって行うことも可能である
がかような合金元素の添加およびＣｒ量の増量は一般に
鋼の衝撃靭性を著しく劣化させ、また溶接性および加工
性も著しく劣るようになる。
以上のように、現状では高温強度、耐酸化性。
耐熱性、靭性、溶接性、加工性といった多柱質を同時に
満足できるような材料は出現しておらず。
満足できるような材料は出現しておらず。
今後の排気ガス浄化効率の向上、内燃機関の高出力化お
よび高性能化などの進展とともにますます厳しくなる使
用条件および環境に対応するため。
よび高性能化などの進展とともにますます厳しくなる使
用条件および環境に対応するため。
高温強度や熱疲労特性および高温酸化などの耐熱性を具
有したうえ、製造性、加工性、溶接性および低温靭性に
優れた材料が要望されている。もしフェライト系ステン
レス鋼において優れた耐熱性を有しかつ製造性、加工性
、溶接性および低温靭性に優れた鋼が得られれば、上記
のような特殊用途に対してきわめて有望な材料を得るこ
とができるものと考えられる。
有したうえ、製造性、加工性、溶接性および低温靭性に
優れた材料が要望されている。もしフェライト系ステン
レス鋼において優れた耐熱性を有しかつ製造性、加工性
、溶接性および低温靭性に優れた鋼が得られれば、上記
のような特殊用途に対してきわめて有望な材料を得るこ
とができるものと考えられる。
本発明は、優れた高温強度および耐高温酸化特性を有し
、かつフェライト系ステンレス鋼の欠点である低温靭性
を改善し、また製造上および施工上問題となる溶接部の
溶接高温割れをも防止したフェライト系耐熱用ステンレ
ス鋼の開発を目的としたものである。
、かつフェライト系ステンレス鋼の欠点である低温靭性
を改善し、また製造上および施工上問題となる溶接部の
溶接高温割れをも防止したフェライト系耐熱用ステンレ
ス鋼の開発を目的としたものである。
〔発明の構成）
本発明は２重量％において。
Ｃ：０．０３％以下。
Ｓｌ：０．１〜０．８％。
Ｍ ｎ ： ０．６〜２．０％
Ｓ ： ０．００６％以下。
Ｎｉ＋４％以下。
Ｃｒ：１７．０〜２５．０％。
Ｎｂ：０．２〜０．８％。
Ｍｏ ： １．０〜４．５％。
Ｃｕ ： ０．１〜２．５％。
Ｎ：０．０３％以下。
ただし、前記の範囲において。
Ｍｎ％／Ｓ％の比が２００以上。
〔Ｎｂ〕−Ｎｂ％−８（Ｃ％十Ｎ％）
の式に従う〔Ｎｂ〕が０．２以上、およびＮｉ％＋Ｃｕ
％が４以下 の関係を満足するようにこれらの元素を含有し。
％が４以下 の関係を満足するようにこれらの元素を含有し。
残部がＦｅおよび製造上の不可避的不純物からなる低温
靭性、溶接性および耐熱性に優れたフェライト系耐熱用
ステンレス鋼を提供する。
靭性、溶接性および耐熱性に優れたフェライト系耐熱用
ステンレス鋼を提供する。
また１本発明は、前記の鋼に、さらに
ＡＩｌ、５％以下。
Ｔｉ：０．６％以下。
Ｖ：０．５％以下。
Ｚｒ ： １．０％以下。
Ｗ ： １．５％以下。
Ｂ：０．０１％以下
ＲＥＭ ： ０．１％以下
の一種または二種以上を含有した低温靭性、溶接性およ
び耐熱性に優れたフェライト系耐熱用ステンレス鋼を提
供する。
び耐熱性に優れたフェライト系耐熱用ステンレス鋼を提
供する。
（発明の詳細な
説明者らは前記の目的を達成すべく試験研究を重ね、以
下の如き知見を得ることができた。
下の如き知見を得ることができた。
第１図は、材料に要求される重要特性である高温強度の
観点からＦｅ−１８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基本組成
とし、高温引張強さに及ぼすＭＯおよびＣｕの影響を調
べた結果を示したものである。同図に見られるように、
Ｍｏを１％以上添加することによって高温強度が改善さ
れている。また２Ｍ◇−Ｃｕの複合添加によってＭｏ単
独添加よりも高温強度が上昇している。したがって、高
温強度が要求される材料ではＭＯとＣｕの複合添加が有
効であるとの知見を得た。
観点からＦｅ−１８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基本組成
とし、高温引張強さに及ぼすＭＯおよびＣｕの影響を調
べた結果を示したものである。同図に見られるように、
Ｍｏを１％以上添加することによって高温強度が改善さ
れている。また２Ｍ◇−Ｃｕの複合添加によってＭｏ単
独添加よりも高温強度が上昇している。したがって、高
温強度が要求される材料ではＭＯとＣｕの複合添加が有
効であるとの知見を得た。
第２図は、もう一方の重要特性である高温酸化特性のう
ち、耐スケール剥離性についてＭｆｌの影響を調べたも
のである。試験はＦｅ４８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基
本組成としてＭｎ量を変化させ、大気中で９００”Ｃお
よび１０００°Ｃにおいて１００時間の連続酸化を実施
し、スケール剥離量を調査した。その結果、いずれの試
験温度でもＭｎを０．６％以上添加することによってス
ケール剥離が抑制された。
ち、耐スケール剥離性についてＭｆｌの影響を調べたも
のである。試験はＦｅ４８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基
本組成としてＭｎ量を変化させ、大気中で９００”Ｃお
よび１０００°Ｃにおいて１００時間の連続酸化を実施
し、スケール剥離量を調査した。その結果、いずれの試
験温度でもＭｎを０．６％以上添加することによってス
ケール剥離が抑制された。
したがって、Ｍｎはフェライト系ステンレス鋼の耐酸化
限界を上昇させるとの知見を得た。
限界を上昇させるとの知見を得た。
第３図は、 Ｆｅ−１８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基
本＆Ｉｌ戒とし、第１図で効果の認められた適量のＭｏ
とＣｕを複合添加したうえ、ＭｎとＳを変動させ、溶接
高温割れに及ぼすＭｎ／Ｓ比の影響を調べたものである
。溶接高温割れ試験は、 １．２ｓ−厚の冷延焼鈍板を
作威し、 ４０ｍ−Ｘ ２００ｍ−の試験片に加工後、
試験片の両端を保持して長手方向に引張り応力を付加し
た状態にてＴＩＧ溶接を行ない２割れが発生し始める最
小のひずみ量を臨界歪量とし、これを溶接高温割れ感受
性の指標とした。第３図に見られるように、Ｍｏ−Ｃｕ
複合添加の場合、Ｍｎ／Ｓが２００以上になると臨界歪
量が増大し、溶接性が改善される効果が認められた。こ
の結果、溶接高温割れを改善するためにはＭｎ／Ｓが２
００以上となる適正量のＭｎを添加することが有効であ
るとの知見を得た。
本＆Ｉｌ戒とし、第１図で効果の認められた適量のＭｏ
とＣｕを複合添加したうえ、ＭｎとＳを変動させ、溶接
高温割れに及ぼすＭｎ／Ｓ比の影響を調べたものである
。溶接高温割れ試験は、 １．２ｓ−厚の冷延焼鈍板を
作威し、 ４０ｍ−Ｘ ２００ｍ−の試験片に加工後、
試験片の両端を保持して長手方向に引張り応力を付加し
た状態にてＴＩＧ溶接を行ない２割れが発生し始める最
小のひずみ量を臨界歪量とし、これを溶接高温割れ感受
性の指標とした。第３図に見られるように、Ｍｏ−Ｃｕ
複合添加の場合、Ｍｎ／Ｓが２００以上になると臨界歪
量が増大し、溶接性が改善される効果が認められた。こ
の結果、溶接高温割れを改善するためにはＭｎ／Ｓが２
００以上となる適正量のＭｎを添加することが有効であ
るとの知見を得た。
第４図は、製品としての靭性を把握するためにＦｅ−１
８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基本組成としＭｏおよびＣ
ｕの影響を調べるためにシャルピー衝撃試験を実施した
結果である。Ｍｏを添加すると衝撃値が低下することは
従来より知られている結果と同じであるが、さらにＣｕ
を複合添加することにより靭性が改善されるという新し
い知見を得ることができた。中でも４％Ｍｏ添加鋼のよ
うに衝撃靭性が著しく低いものでも、ＣＩＩを複合添加
することによって十分に衝ｌ！値が改善されることがわ
かった。また、ＮｉおよびＭｏとの複合添加によって低
温での衝撃靭性を改善できることが後記実施例に示した
ように判明した。このことは重大な知見であり、冬期の
低温環境下にさらされる部材には特に有効と考えられ、
今後予想されるますます厳しい条件においても使用可能
となり、フェライト系ステンレス鋼の新しい用途拡大に
つながるものと考えられる。
８％Ｃｒ−０，４５％Ｎｂを基本組成としＭｏおよびＣ
ｕの影響を調べるためにシャルピー衝撃試験を実施した
結果である。Ｍｏを添加すると衝撃値が低下することは
従来より知られている結果と同じであるが、さらにＣｕ
を複合添加することにより靭性が改善されるという新し
い知見を得ることができた。中でも４％Ｍｏ添加鋼のよ
うに衝撃靭性が著しく低いものでも、ＣＩＩを複合添加
することによって十分に衝ｌ！値が改善されることがわ
かった。また、ＮｉおよびＭｏとの複合添加によって低
温での衝撃靭性を改善できることが後記実施例に示した
ように判明した。このことは重大な知見であり、冬期の
低温環境下にさらされる部材には特に有効と考えられ、
今後予想されるますます厳しい条件においても使用可能
となり、フェライト系ステンレス鋼の新しい用途拡大に
つながるものと考えられる。
このような知見事実に基づき１本発明は高温強度、熱疲
労特性および耐酸化性に優れ、かつ、溶接性および低温
靭性に優れたトータルバランスの良好なオーステナイト
系ステンレス鋼を提供するものである。
労特性および耐酸化性に優れ、かつ、溶接性および低温
靭性に優れたトータルバランスの良好なオーステナイト
系ステンレス鋼を提供するものである。
以下に本発明鋼における各化学成分値の含有量の限定理
由を述べる。
由を述べる。
ＣおよびＮ：ＣとＮは一般的には高温強度を高めるため
に重要な元素であるが１反面含有量が多くなると耐酸化
性、加工性ならびに靭性の低下を来す、またＣとＮはＮ
ｂとの化合物をつくり、フェライト相中の有効Ｎｂ量を
減少せしめる。したがって、 Ｃ（！：Ｎは低いこと
が望ましく、それぞれ０．０３％以下とする。
に重要な元素であるが１反面含有量が多くなると耐酸化
性、加工性ならびに靭性の低下を来す、またＣとＮはＮ
ｂとの化合物をつくり、フェライト相中の有効Ｎｂ量を
減少せしめる。したがって、 Ｃ（！：Ｎは低いこと
が望ましく、それぞれ０．０３％以下とする。
Ｓｉ：Ｓｉは耐酸化性の向上には有効な元素である。し
かし、！！剰に添加すると硬さが上昇し加工性、＠性の
低下が予想されるので０．１〜０．８％の範囲とする。
かし、！！剰に添加すると硬さが上昇し加工性、＠性の
低下が予想されるので０．１〜０．８％の範囲とする。
Ｍｎ：Ｍｎは前述の試験結果に示したように溶接高温割
れに有害なＳをＭｎＳの形で固定し、溶接金属中のＳを
除去、減少せしめる。Ｓ自身の低減も有効であるがＭｎ
／Ｓ≧２００の関係を満足すれば良好であることが判明
した。一方、Ｍｅは前述のように耐スケール剥離性の面
で０．６％以上添加することによって耐スケール剥離性
が改善される。
れに有害なＳをＭｎＳの形で固定し、溶接金属中のＳを
除去、減少せしめる。Ｓ自身の低減も有効であるがＭｎ
／Ｓ≧２００の関係を満足すれば良好であることが判明
した。一方、Ｍｅは前述のように耐スケール剥離性の面
で０．６％以上添加することによって耐スケール剥離性
が改善される。
したがって、Ｍｎは０．６〜２．０％の範囲とし、且つ
Ｍｎ／Ｓ≧２００の関係を満足することが必要である。
Ｍｎ／Ｓ≧２００の関係を満足することが必要である。
ＳＯ３は上述のごとく溶接高温割れに対して有害である
ので可能な限り低いほうが望ましいが、低く押さえるほ
ど製造コストの上昇を招く。本発明鋼においてはＳは０
．００６％まで許容しても前述のようにＭｎの作用によ
って十分な耐溶接高温割れを有するのでＳの上限を０．
００６％とする。
ので可能な限り低いほうが望ましいが、低く押さえるほ
ど製造コストの上昇を招く。本発明鋼においてはＳは０
．００６％まで許容しても前述のようにＭｎの作用によ
って十分な耐溶接高温割れを有するのでＳの上限を０．
００６％とする。
Ｎｉ：Ｎｉは実施例かられかるように、Ｃｕと同様な靭
性改善効果をもたらす、しかし、過剰に添加すると高温
においてオーステナイト相の析出などが起こり、熱膨張
係数の増大などによる熱疲労特性の低下などが！Ｑ念さ
れる。このためオーステナイト生成元素であるＣｕとの
複合添加においてＮｉ＋Ｃｕが４％以内の関係を満足す
る必要があることがわかった。この結果から上限を４％
とした。
性改善効果をもたらす、しかし、過剰に添加すると高温
においてオーステナイト相の析出などが起こり、熱膨張
係数の増大などによる熱疲労特性の低下などが！Ｑ念さ
れる。このためオーステナイト生成元素であるＣｕとの
複合添加においてＮｉ＋Ｃｕが４％以内の関係を満足す
る必要があることがわかった。この結果から上限を４％
とした。
Ｃｒ：Ｃｒは耐食性、耐酸化性の改善に不可欠の元素で
ある。下限を１７％としたのは９００℃以上の耐酸化性
を維持するためには１７％以上の添加を必要とする。耐
酸化性の面からＣｒは高いほど好ましいが５過剰に添加
すると鋼の脆化を招き、また硬さの上昇によって加工性
も劣化するので上限は２５％とする。
ある。下限を１７％としたのは９００℃以上の耐酸化性
を維持するためには１７％以上の添加を必要とする。耐
酸化性の面からＣｒは高いほど好ましいが５過剰に添加
すると鋼の脆化を招き、また硬さの上昇によって加工性
も劣化するので上限は２５％とする。
Ｎｂ：Ｎｂは高温強度を維持せしめるのに必要な元素で
ある。また加工性および耐酸化性の改善や高周波溶接に
よる造管性にも好影響を及ぼす、後述の第２表の高温引
張試験結果からも判るように高温強度を改善するために
は少なくとも０．２％添加する必要がある。しかしＮｂ
はＣとＮによる化合物をつくるのでただ単に下限を０．
２％としてもＣとＮの量によって固ｌＮｂは減少し、高
温強度に及ぼすＮｂの効果は減少する。したがって〔Ｎ
ｂ〕−Ｎｂ％−８（Ｃ％十Ｎ％） の式に従う〔Ｎｂ〕が０．２％以上となる関係を満足す
ることが必要である。一方、Ｎｂを過剰に添加すると溶
接高温割れ感受性が高くなる。十分な高温強度を維持し
、なおかつ溶接高温割れ感受性にあまり影響を及ぼさな
いようにＮｂの上限を０．８％とする。
ある。また加工性および耐酸化性の改善や高周波溶接に
よる造管性にも好影響を及ぼす、後述の第２表の高温引
張試験結果からも判るように高温強度を改善するために
は少なくとも０．２％添加する必要がある。しかしＮｂ
はＣとＮによる化合物をつくるのでただ単に下限を０．
２％としてもＣとＮの量によって固ｌＮｂは減少し、高
温強度に及ぼすＮｂの効果は減少する。したがって〔Ｎ
ｂ〕−Ｎｂ％−８（Ｃ％十Ｎ％） の式に従う〔Ｎｂ〕が０．２％以上となる関係を満足す
ることが必要である。一方、Ｎｂを過剰に添加すると溶
接高温割れ感受性が高くなる。十分な高温強度を維持し
、なおかつ溶接高温割れ感受性にあまり影響を及ぼさな
いようにＮｂの上限を０．８％とする。
Ｍｏ：Ｍｏは前述の試験結果でも述べたように添加する
ほど高温強度を上昇させる。また耐高温酸化および耐食
性の改善にも有効である。一方、過剰に添加すると低温
での靭性を著しく低下させ、また製造性、加工性の低下
をきたすため、１．０〜４．５％とした。
ほど高温強度を上昇させる。また耐高温酸化および耐食
性の改善にも有効である。一方、過剰に添加すると低温
での靭性を著しく低下させ、また製造性、加工性の低下
をきたすため、１．０〜４．５％とした。
Ｃｕ：Ｃｕも前述の試験結果で述べたように靭性面で非
常に有効な元素で本発明鋼の重要な元素である。靭性改
善効果を得るには第４図に見られるように０．１％以上
必要であるため、下限値を０．１％とした。一方、過剰
に添加すると硬質となり加工性を害する。また、熱間加
工性にも著しく悪影響を及ぼすので上限を２．５％とす
る。
常に有効な元素で本発明鋼の重要な元素である。靭性改
善効果を得るには第４図に見られるように０．１％以上
必要であるため、下限値を０．１％とした。一方、過剰
に添加すると硬質となり加工性を害する。また、熱間加
工性にも著しく悪影響を及ぼすので上限を２．５％とす
る。
ＡＩ！ＡＩは耐高温酸化特性を改善する。しかし過剰に
添加すると製造性、溶接性で問題になるため上限を０．
５％とする。
添加すると製造性、溶接性で問題になるため上限を０．
５％とする。
Ｔｉ：Ｔｉは高温強度を上昇させ、加工性も改善する。
しかしＡＩ同様過剰に添加すると製造性溶接性で問題に
なるため、上限を０．５％とする。
なるため、上限を０．５％とする。
■：ｖもＴｉと同線に高温強度を上昇させ、加工性を改
善する。しかし、過剰に添加すると逆に強度の低下を招
く、よって上限を０．５％とする。
善する。しかし、過剰に添加すると逆に強度の低下を招
く、よって上限を０．５％とする。
Ｚｒ：Ｚｒは高温強度を上昇させ、高温酸化特性を改善
する。しかし、過剰に添加すると強度の低下を招くので
上限を１．０％とする。
する。しかし、過剰に添加すると強度の低下を招くので
上限を１．０％とする。
ＷＯＷもＴｉやＶ同様、高温強度を上昇させ５加工性を
改善する。しかし過剰に添加すると強度の低下を招くの
で上限を１．５％とする。
改善する。しかし過剰に添加すると強度の低下を招くの
で上限を１．５％とする。
ＢＩＢは熱間加工性を改善し高温強度も上昇させ、加工
性をも改善する。しかし、過剰に添加するとかえって熱
間加工性の低下を招くため、上限を０．０１％とする。
性をも改善する。しかし、過剰に添加するとかえって熱
間加工性の低下を招くため、上限を０．０１％とする。
ＲＥＭ ：希土類元素は微量添加によって熱間加工性を
改善し、耐酸化性特にスケールの密着性を改善する。し
かし、過剰に添加すると逆に熱間加工性の低下を招くた
め、上限を０．１％とする。
改善し、耐酸化性特にスケールの密着性を改善する。し
かし、過剰に添加すると逆に熱間加工性の低下を招くた
め、上限を０．１％とする。
〔実施例］
第１表に供試材の化学成分値を示した。Ｍｌ〜Ｍ２１は
本発明鋼で１Ｍ２２〜Ｍ３０は比較鋼である。
本発明鋼で１Ｍ２２〜Ｍ３０は比較鋼である。
これらの鋼は、実験室にて３０ｋｇ１ｉ塊を作威し、２
５■φの丸棒と２５１厚の板に鍛造した。丸棒は９５０
℃〜１７００°Ｃで焼鈍後、 ＪＩＳ標準の高温引張試
験片に加工した。１２造板は切削後１２００°Ｃ抽出に
よる熱間圧延を施し、 ５ｍｍ’の熱延板とし、９５
０℃〜１７００°Ｃで焼鈍後、一部はそのままでシャル
ピー衝撃試験片に加工した。残部は冷延、焼鈍を繰り返
し。
５■φの丸棒と２５１厚の板に鍛造した。丸棒は９５０
℃〜１７００°Ｃで焼鈍後、 ＪＩＳ標準の高温引張試
験片に加工した。１２造板は切削後１２００°Ｃ抽出に
よる熱間圧延を施し、 ５ｍｍ’の熱延板とし、９５
０℃〜１７００°Ｃで焼鈍後、一部はそのままでシャル
ピー衝撃試験片に加工した。残部は冷延、焼鈍を繰り返
し。
２−一の板厚にて高温酸化試験を実施し、 １．：２ｍ
ｓ＋’の板厚において溶接高温割れ試験を実施した。
ｓ＋’の板厚において溶接高温割れ試験を実施した。
第２表に、 ＪＩＳ標準で実施した高温引張試験による
高温引張強さ、９００”Ｃおよび１０００°Ｃでの１０
０時間の連続酸化試験によるスケール剥離量９本文に記
載した溶接高温割れ試験による溶接時の咋界歪量、およ
び４．５ｍ−の板厚でＶノツチシャルピー１ｊｉ撃試験
片で実施したシャルピーｔｌｉ撃試験結果を示した。
高温引張強さ、９００”Ｃおよび１０００°Ｃでの１０
０時間の連続酸化試験によるスケール剥離量９本文に記
載した溶接高温割れ試験による溶接時の咋界歪量、およ
び４．５ｍ−の板厚でＶノツチシャルピー１ｊｉ撃試験
片で実施したシャルピーｔｌｉ撃試験結果を示した。
第２表の結果から、Ｎｂ、ＭｏおよびＮｉを添加するこ
とによって高温強度が上昇していることがわかる。また
ＭｏおよびＣｕの複合添加鋼はさらに高温強度の上昇が
見られる。連続高温酸化試験結果では９００’Ｃおよび
１０００℃ともＭｎ量が０．６％を越えると耐スケール
剥翻性が著しく改善されることがわかる。また、ｆａ接
高温割れ試験におけるは界歪量はＭｎ／Ｓが２００を越
えると著しく改善されることがわかる。一方、シャルピ
ー衝撃試験結果では、Ｍｏを添加するにしたがって衝撃
靭性は低下するものの、Ｃｕを添加することによって靭
性が改善され、またＮｉ添加によっても同様な効果があ
ることがわかる。
とによって高温強度が上昇していることがわかる。また
ＭｏおよびＣｕの複合添加鋼はさらに高温強度の上昇が
見られる。連続高温酸化試験結果では９００’Ｃおよび
１０００℃ともＭｎ量が０．６％を越えると耐スケール
剥翻性が著しく改善されることがわかる。また、ｆａ接
高温割れ試験におけるは界歪量はＭｎ／Ｓが２００を越
えると著しく改善されることがわかる。一方、シャルピ
ー衝撃試験結果では、Ｍｏを添加するにしたがって衝撃
靭性は低下するものの、Ｃｕを添加することによって靭
性が改善され、またＮｉ添加によっても同様な効果があ
ることがわかる。
以上のように本発明によれば、高温強度および耐高温酸
化特性に優れたうえ、耐溶接高温割れに優れ、しかもフ
ェライト系ステンレス鋼の欠点である低温靭性も改善さ
れたフェライト系耐熱用ステンレス鋼が得られたもので
あり、特に今後の内燃機関の高出力化および高性能化に
応えうる排ガス系統用材料として多大の貢献ができる。
化特性に優れたうえ、耐溶接高温割れに優れ、しかもフ
ェライト系ステンレス鋼の欠点である低温靭性も改善さ
れたフェライト系耐熱用ステンレス鋼が得られたもので
あり、特に今後の内燃機関の高出力化および高性能化に
応えうる排ガス系統用材料として多大の貢献ができる。
第１図は本発明をなすに至った高温引張試験結果の例を
示すＭｏ量と高温引張強度との関係図第２図は高温酸化
試験結果の例を示すＭｎ量とスケール剥動量の関係図、
第３図は熔接高温割れ試験結果の例を示すＭｎ’／Ｓと
直昇歪量との関係図第４図はシャルピー衝撃試験結果の
例を示すＣｕ量とシャルピー衝撃試験値の関係図である
。 出廟人 日新製鋼株式会社 第１図 ごｌｃ量 第２図 第４図 こＵ （％） 第 図 手続補正書（自発） 平成３年４月 ８ 日
示すＭｏ量と高温引張強度との関係図第２図は高温酸化
試験結果の例を示すＭｎ量とスケール剥動量の関係図、
第３図は熔接高温割れ試験結果の例を示すＭｎ’／Ｓと
直昇歪量との関係図第４図はシャルピー衝撃試験結果の
例を示すＣｕ量とシャルピー衝撃試験値の関係図である
。 出廟人 日新製鋼株式会社 第１図 ごｌｃ量 第２図 第４図 こＵ （％） 第 図 手続補正書（自発） 平成３年４月 ８ 日
Claims (2)
- （１）重量％において、 Ｃ：０．０３％以下、 Ｓｉ：０．１〜０．８％、 Ｍｎ：０．６〜２．０％、 Ｓ：０．００６％以下、 Ｎｉ：４％以下、 Ｃｒ：１７．０〜２５．０％、 Ｎｂ：０．２〜０．８％、 Ｍｏ：１．０〜４．５％、 Ｃｕ：０．１〜２．５％、 Ｎ：０．０３％以下、 ただし、前記の範囲において、 Ｍｎ％／Ｓ％の比が２００以上、 〔Ｎｂ〕＝Ｎｂ％−８（Ｃ％＋Ｎ％） の式に従う〔Ｎｂ〕が０．２以上、および Ｎｉ％＋Ｃｕ％が４以下 の関係を満足するようにこれらの元素を含有し、残部が
Ｆｅおよび製造上の不可避的不純物からなる低温靭性、
溶接性および耐熱性に優れたフェライト系耐熱用ステン
レス鋼。 - （２）重量％において、 Ｃ：０．０３％以下、 Ｓｉ：０．１〜０．８％、 Ｍｎ：０．６〜２．０％、 Ｓ：０．００６％以下、 Ｎｉ：４％以下、 Ｃｒ：１７．０〜２５．０％、 Ｎｂ：０．２〜０．８％、 Ｍｏ：１．０〜４．５％、 Ｃｕ：０．１〜２．５％、 Ｎ：０．０３％以下、 を含有し、且つ Ａｌ：０．５％以下、 Ｔｉ：０．６％以下、 Ｖ：０．５％以下、 Ｚｒ：１．０％以下、 Ｗ：１．５％以下、 Ｂ：０．０１％以下、 ＲＥＭ：０．１％以下 の一種または二種以上を含有したうえ、 前記の範囲において、 Ｍｎ％／Ｓ％の比が２００以上、 〔Ｎｂ〕＝Ｎｂ％−８（Ｃ％＋Ｎ％） の式に従う〔Ｎｂ〕が０．２以上、および Ｎｉ％＋Ｃｕ％が４以下 の関係を満足するようにこれらの元素を含有し、残部が
Ｆｅおよび製造上の不可避的不純物からなる低温靭性、
溶接性および耐熱性に優れたフェライト系耐熱用ステン
レス鋼。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2074785A JP2696584B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | 低温靭性，溶接性および耐熱性に優れたフエライト系耐熱用ステンレス鋼 |
| CA002056362A CA2056362C (en) | 1990-03-24 | 1991-03-13 | Heat resisting ferritic stainless steel excellent in low temperature toughness, weldability and heat resistance |
| EP91906263A EP0478790B1 (en) | 1990-03-24 | 1991-03-13 | Heat-resistant ferritic stainless steel excellent in low-temperature toughness, weldability and heat resistance |
| PCT/JP1991/000344 WO1991014796A1 (fr) | 1990-03-24 | 1991-03-13 | Acier inoxydable ferritique thermo-resistant presentant d'excellentes proprietes de tenacite a basse temperature, de soudabilite et de thermo-resistance |
| DE69110816T DE69110816T2 (de) | 1990-03-24 | 1991-03-13 | Hitzebeständiger ferritischer nichtrostender stahl mit hervorragenden eigenschaften für zähigkeit bei tiefen temperaturen, schweissbarkeit und hitzebeständigkeit. |
| KR1019910701642A KR0180206B1 (ko) | 1990-03-24 | 1991-03-13 | 저온인성, 용접성 및 내열성이 우수한 페라이트계 내열용 스테인레스강 |
| US07/976,840 US5302214A (en) | 1990-03-24 | 1992-11-16 | Heat resisting ferritic stainless steel excellent in low temperature toughness, weldability and heat resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2074785A JP2696584B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | 低温靭性，溶接性および耐熱性に優れたフエライト系耐熱用ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274245A true JPH03274245A (ja) | 1991-12-05 |
| JP2696584B2 JP2696584B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=13557292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2074785A Expired - Lifetime JP2696584B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | 低温靭性，溶接性および耐熱性に優れたフエライト系耐熱用ステンレス鋼 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0478790B1 (ja) |
| JP (1) | JP2696584B2 (ja) |
| KR (1) | KR0180206B1 (ja) |
| CA (1) | CA2056362C (ja) |
| DE (1) | DE69110816T2 (ja) |
| WO (1) | WO1991014796A1 (ja) |
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- 1991-03-13 CA CA002056362A patent/CA2056362C/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-13 KR KR1019910701642A patent/KR0180206B1/ko not_active Expired - Fee Related
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