JPH0380863B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は二相ステンレス鋼合金組成物に関する
ものであり、更に詳しくは、並はずれた耐孔食性
を有する銅を含んでいる二相ステンレス鋼合金組
成物に関する。本発明は1984年８月６日に米国出
願された出願番号637892号の米国一部継続出願に
対応しているものである。 本発明の合金は、化学、パルプ及び製紙工業で
有益な用途を有する。その合金は容器、レトルト
及びパイプとして、抄紙機ロールシエル例えばコ
ーターロール、みぞロール及びブラインド−ドリ
ルロールとして、及び抄紙機用吸込ロールアプリ
ケーシヨン例えばブレストロール、コーチロー
ル、ピツクアツプロール、プレスロール及びリン
ガーロールとしての用途に用いられる。 ［従来の技術］ オーステナイト系ステンレス鋼中に銅を使用す
るとこ、例えばカーペンタ合金20及びCN−7M、
そして二相ステンレス鋼中に銅を使用すること、
例えばCD−4M Cu（米国特許第3082082号）及び
フエラリウム（登録商標）アロイ255（米国特許第
3567434号）は周知である。CD−4M Cu及びフ
エラリウム（登録商標）アロイ255合金は鋳造合
金として開発された二相ステンレス鋼でオーステ
ナイトとフエライトを約等量含む。二相ステンレ
ス鋼は完全オーステナイト系ステンレス鋼よりも
ある点においてまさつており、例えば降伏強さと
引張強さがはるかに高く、そして鋭敏化処理、粒
界腐食及び粒界腐食割れに対する感受性が減少す
る。アロイ75はサンドウスキー フアンダリーア
ンドマシンカンパニーによつてこれらの特性を利
用して吸込みロールシエル用途のために開発され
た。 CD−4M Cu合金とフエラリウム（登録商標）
255合金はアロイ75組成物と幾つかの類似点を有
する。３つの合金の公称化学組成は以下の通りで
ある。

【表】 CD−4M Cu合金とフエラリウム（登録商標）
アロイ255とは非常に類似しているが、一つの重
要な相違はフエラリウム（登録商標）アロイ255
が故意に高い窒素添加物を含むことである。CD
−4M Cu及びフエラリウム（登録商標）合金の
どちらにも析出硬化能力を付与するために銅が加
えられる。480℃で２時間の時効処理で降伏強さ
と引張強さが約15〜20％増加するが該時効処理は
CD−4M Cu合金に対してはもはやそれ以上勧め
られない。また、CD−4M Cu合金とフエラリウ
ム（登録商標）アロイ255はどちらも２％又はそ
れ以上のモリブデンを含むが、アロイ75は無視で
きる量のモリブデンしか含まない。 モリブデンを添加すると塩化物を含む環境中で
ステンレス鋼の耐孔食性を増進する。ステンレス
鋼中の耐孔食性と割れ耐食性に対するモリブデン
の有益な効果は化学組成に基づく実験的孔食イン
デツクスで予想されうる。孔食インデツクスはク
ロム含有量プラスその３〜４倍のモリブデン含有
量を加えて決定される。孔食インデツクス値が高
いほど耐孔食性は良くなる。 モリブデンは強いフエライト促進剤であり、二
相ステンレス鋼中でフエライト相に濃縮する傾向
がある。従つて、オーステナイト相はフエライト
のモリブデン含有量の半分より少ないモリブデン
しか含まないかもしれない。モリブデンはまた約
650〜870℃の温度範囲でゆつくり冷却される間に
フエライト内にシグマ及びカイ相の形成を促進す
る。モリブデンはまた約370〜540℃の温度範囲内
でフエライト中にアルフア第１相及び他の無名の
鉄−クロム化合物の形成を促進する。シグマ、カ
イ、アルフア第１相及び無名の鉄−クロム化合物
はきわめてかなりな程度ステンレス鋼の延性及び
靭性を減少させる。従つて、良い機械的性質を得
るためにはモリブデン含有二相ステンレス鋼は溶
体化焼なまし温度から急冷されなければならな
い。急冷によりモリブデン含有ステンレス鋼の脆
性化を防止出来るが、それはまた物質中に望まし
くない高水準の引張残留応力を生じる事により新
たな問題を発生させる。 これらの残留応力は全冶金工業に関係する。な
ぜならば、それらは外部荷重を受けない部分に存
在する閉じ込められた応力だからである。吸込ロ
ールシエルで、加えた応力と引張残留応力の有意
義な割合が合計されてより高い全応力を生じる。
この残留応力はある種の熱工程段階後に鋳物の異
なる部分が不均一に冷却されて生じ、そして熱処
理は熱工程の一例である。吸込ロールシエルで、
不均一冷却は断面厚さ、その長さ方向又は内側表
面と外側表面の間を通して生じ得る。冷却不均一
性の大きさそしてそれ故に引張残留応力は最も急
速な冷却速度、即ち水中冷却で最大であり、そし
て最も遅い冷却速度、即ち密閉した熱処理炉内で
の非常にゆつくりな調節冷却で最小である。 高引張残留応力は抄紙機で用いられる吸込ロー
ルシエルの使用性能に害を与える。モリブデン含
有二相ステンレス鋼例えばアロイA171、アロイ
63、CD−4M Cu及びフエラリウム（登録商標）
アロイ255は溶体化焼なまし温度から急速に冷却
されねばならないが、非常に高水準の引張残留応
力を持つため、使用性能に劣つている。例えば、
従来技術の二相物質であるアロイ63は、公称（重
量％）で；Ｃ：0.05％、Si：1.3％、Mn：0.8％、
Cr：21.8％、Ni：9.4％、Mo：2.7％及び残余が
Fe及び不可避の不純物からなり、特別の耐食性
及び非常に高い腐食疲労強さを有するが抄紙機で
は実用に劣つている。約34％のアロイ63の吸込ロ
ールシエルは高水準の引張残留応力に起因した受
入れられない初期破壊を有する。高水準の引張残
留応力は受入れられる延性及び耐食性を有する物
質を造るために鋳造ステンレス鋼の製造業者によ
つて通常用いられる溶体化焼なまし水中急冷熱処
理で生じる。 他の従来技術の吸込ロールシエル物質である
A171は公称（重量％）で；Ｃ：0.06％、Si：1.5
％、Mn：0.8％、Cr：23.0％、Ni：8.3％、Mo：
1.2％からなる。アロイA171はまた溶体化焼なま
し水中急冷熱処理で生ずる高水準の引張残留応力
に起因する早期破壊を生じた。 もし従来技術物質のアロイ63及びA171が980〜
1090℃の溶体化焼なまし温度から非常にゆつくり
と調節冷却熱処理されるならば合金中のフエライ
トは約650〜870℃の温度範囲で合金が費やした長
時間の間に脆いシグマ及び／又はカイ相に変態
し、そして約370〜540℃の温度範囲で他の二つの
脆い相であるアルフア第１及び他の無名の鉄−ク
ロム化合物に変態する。その結果、アロイ63及び
A171の延性は一軸引張試験での伸び率で測定さ
れるような受入れられない程の低い値に激減す
る。脆性化は溶体化焼なましそして水中急冷条件
下のアロイ63と非常にゆつくりした調節冷却条件
下のアロイ63との一軸引張試験結果を比較して証
明される。伸び％は溶体化焼なましそして水中急
冷条件中の39％から非常にゆつくりした調節冷却
条件中の２％に減少した。この脆性化はアロイ63
及びA171のようなモリブデンを含む二相ステン
レス鋼で促進する。従来技術のヒライシ等の米国
特許第4218268号及び4224061号の物質の引用した
化学分析の試験及びこれらの物質を冷却すべき温
度範囲の知識はヒライシ等の’268及び’061物質
もゆつくりした冷却工程で脆性化することを示し
ている。 従来技術のアロイ75は非常にゆつくりと調節冷
却したとき受入れられる腐食性及び延性を有する
物質として開発されたものであり、公称（重量
％）で；Ｃ：0.02％、Si：0.5％、Mn：0.8％、
Cr：25.7％、Ni：6.8％、Ｎ：0.07％及び残余が
Fe及び不可避の不純物からなる。モリブデン含
有二相ステンレス鋼と対比して、アロイ75は脆い
相が過剰に形成されるおそれもなく高温度から非
常にゆつくりと炉内調節冷却されうる。さらに、
非常にゆつくりした調節冷却では残留応力は非常
に低い水準となる。 アロイ75シエルの炉冷は非常に低い水準の残留
応力と良好な使用性能をもたらすが、アロイ75
は、高い腐食環境においてモリブデン含有ステン
レス鋼の耐孔食性に欠ける。たいていの製紙工場
の白水で、アロイ75は充分な耐孔食性を有する。
しかし、アロイ75は腐食条件が非常に厳しくなる
と孔食が出来る。例えば、工場が白水システムを
閉鎖すると塩化物及びチオ硫酸塩イオン濃度が増
大しその結果さらに腐食環境となる。 アロイ75ロールシエルの孔食は塩化物及びチオ
硫酸塩イオンを高い水準で含む環境における製紙
工場の使用で生じている。アロイ75はまた類似の
環境中の実験室試験においても孔食を起こす事が
知られている。孔食はオーステナイト中及びオー
ステナイト／フエライト界面で開始することが知
られている。フエライト相中の孔食の発生は確認
されていない。エネルギー分散型Ｘ−線分析によ
ればアロイ75中のフエライト及びオーステナイト
の化学組成は以下の通りである。 化学組成（％） Cr Ni オーステナイト 22 10 フエライト 31 ５ オーステナイト相のクロム含有量が比較的低い
事がその耐孔食性が減少した原因であると考えら
れている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 要約すると、モリブデンは塩化物を含む腐食環
境に対する耐孔食性を増大するために伝統的に従
来技術の合金に添加されてきた。モリブデンを使
用した従来技術の二相ステンレス鋼の例はアロイ
63、A171、フエラリウム255、CD4MCu及びヒラ
イシ等の前記米国特許’061及び’268合金であ
る。これらの従来技術の鋼は約900〜1150℃の溶
体化焼なましの少なくとも１熱処理工程を必要と
し、次いて望ましくない脆い相の形成を防止する
ために急速冷却工程を採る。急速冷却工程が慣用
のステンレス鋼鋳物中に有害な引張り残留応力を
誘発することが知られている。無視できる程度の
モリブデンを含みそして低い引張り残留応力を有
するように開発された従来技術のアロイ75は猛烈
な腐食性の白水環境においては十分な耐孔食性に
欠ける。従つて本発明の本質的な目的は二相ステ
ンレス鋼の耐孔食性を改良することである。 本発明の目的及び利点は、本明細書および特許
請求の範囲を読んだ当業者にとつて明らかであろ
う。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は吸込ロールシエルに有益であり改良さ
れた耐孔食性を有する改良二相ステンレス鋼合金
に関するものであり、それは銅の有効量を合金に
添加し、意識的にはモリブデンを添加しないこと
によつて残留元素として0.5％以下のモリブデン
含量とすることによつて得られる。 本発明は有害な引張残留応力を最小とし、一方
優れた延性と耐食性を保持するように非常にゆつ
くりと調節冷却された高い耐孔食性フエライト−
オーステナイト系二相鋳造ステンレス鋼合金を提
供する。それは、重量％で、Ｃ：0.10％以下、
Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Cr：25.0％から
27.0％、Ni：5.0％から7.5％、Cu：1.5％から3.5
％、Ｎ：0.15％以下、Mo：0.5％以下、そして残
余が実質的にFeから成り、高度に耐孔食性の二
相ステンレス鋼合金の物質を形成する。 特に、本発明は改良された耐孔食性、良好な腐
食疲労抵抗そして低い引張残留応力を有する吸込
ロールシエルを製造するのに用いられる二相ステ
ンレス鋼合金に関する。本発明（Ｘ−６）は有害
な引張残留応力を最小にし、一方優れた延性と耐
食性を保持するために非常にゆつくりと調節冷却
された高耐孔食性及び腐食疲労抵抗性のフエライ
ト−オーステナイト系鋳物二相ステンレス鋼を目
的とするものであつて、（重量％）でＣ：0.10％
以下、Si：1.5％以下、Mn：2.0％以下、Cr：25.0
％から27.0％、Ni：5.0％から7.5％、Cu：1.5％か
ら3.5％、Ｎ：0.15％以下、Mo：0.5％以下、そし
て残余はFe及び不可避の不純物から成る。 本発明の合金は独特のものであつて慣用の合金
には見られない予期出来ない特性を有する。合金
は高耐孔食性、優れた延性及び最小の引張残留応
力を有する。本発明の合金は溶体化焼なまし水中
急冷熱処理工程もあるいは望ましい性質を得るた
めの合金元素としてモリブデンを添加することも
必要としない。 本発明の合金は耐孔食性及び腐食疲労抵抗を改
善するため故意に1.5％から3.5％添加した銅を含
有する。これらの改良は約17％の優れた延性を保
持し、非常にゆつくりした調節冷却熱処理を用い
て最小引張残留応力を保持し、そしてなお耐孔食
性を増大させる慣用のモリブデン添加をさけるこ
とによつて行なうことができる。 もし1.5％よりも少ない銅しか本発明の合金中
に存在しないと、合金の耐孔食性は従来技術のア
ロイ75のものに減少する。第３表は、従来技術の
アロイ75、0.8％銅を含むアロイ75物質を修正し
たもの及び1.10％Moを含むＸ−６物質を修正し
たものと２種のＸ−６合金物質との電気化学的分
極試験における破壊電位によつて測定された耐孔
食性の比較表である。銅を2.0％及び3.2％含有す
る本発明の合金の耐孔食性は破壊電位が＋150ミ
リボルトより大きいため優れていると考えられ
る。従来技術のアロイ75、0.8％銅を含む修正さ
れたアロイ75及び1.10％Moを含む修正されたＸ
−６物質では電位が０であるため耐孔食性が乏し
いことが証明される。3.5％より多い銅が存在す
ると、オーステナイトの過剰量が存在するため特
許請求されている合金の微構造における好ましい
オーステナイト−フエライトの均衡がくつがえさ
れる。 銅を添加すると、オーステナイト相への分配、
そしてその際従来技術のアロイ75中で孔食発生位
置として作用する相であるオーステナイトの耐孔
食性が改良することにより、塩化物及びチオ硫酸
塩イオンを含有する酸性溶液中での本発明の合金
の耐孔食性は改良される。 エネルギー分散型Ｘ線分析によれば約２％銅を
含有する本発明のＸ−６合金中で、オーステナイ
ト及びフエライト相の化学組成は以下の通りであ
る。 化学組成（％） Cr Ni Cu オーステナイト 20 11 3.8 フエライト 31 4.7 0.9 本発明のＸ−６合金中の銅の大部分はオーステ
ナイトに分配される。分配されて低い耐孔食性の
オーステナイト相の耐孔食性を増大するので銅添
加は合金全体にとつて有益である。銅添加はＸ−
６合金を特に酸性塩化物−チオ硫酸塩溶液中で孔
食から保護するようである。２％の銅の添加が二
相ステンレス鋼の耐孔食性を増進するという発見
は予期しないものであつて独特のものである。 本発明の合金は従来技術のアロイ75と比較して
腐食疲労強さの挙動を改良した。第１図に示すグ
ラフは腐食疲労挙動の改良を例示する。本発明の
改良された合金を示す曲線は従来技術のアロイ75
を示す曲線の上及び右側にあり、このことは、よ
り多数の応力サイクルが最大応力の任意の水準に
おいて疲労を起こすために必要であるため、本発
明の合金が上述した攻撃的な白水中で従来技術の
アロイ75よりもより長い使用寿命を経験すること
を示している。 本発明の合金中の銅の存在は合金に意識的にモ
リブデンを添加する必要性を取り除く。モリブデ
ンは延性が過度に減少するため非常にゆつくりと
調節冷却する二相ステンレス鋼鋳物には添加出来
ない。本発明の合金中で、0.5％以上のモリブデ
ンの存在は延性及び耐孔食性の両方が減少するた
め有害である。本発明によれば、0.5％までのモ
リブデンは、鋳物工場で入手出来るステンレス鋼
スクラツプの使用を最大にし、それによつてステ
ンレス鋼鋳物の費用的に効率良い製造を維持する
だけのために容認されるべき意図的でない添加で
ある。 比較延性試験は本発明の合金中のモリブデン割
合の変化による効果を示す。第２図は非常にゆつ
くりと調節冷却した修正されたＸ−６合金中のモ
リブデンの割合が増加すると一軸引張中の伸び％
の減少で測定されるように合金の延性が受入れら
れない程減少することを示すグラフである。本発
明のＸ−６合金よりも大きな重量割合である1.10
％のモリブデンを含有する修正されたＸ−６合金
は（重量％で）Ｃ：0.02％、Mn：0.67％、Si：
0.87％、Cr：24.89％、Ni：7.33％、Mo：1.10％、
Cu：2.13％、Ｎ：0.069％及び残余のFe及び不可
避の不純物から成る。脆いシグマ相及びカイ相が
1.10％のMoを含有する非常にゆつくりと調節冷
却した修正されたＸ−６合金の微構造中に存在す
る。 比較耐孔食性試験は本発明の合金中のモリブデ
ンの割合の変化による効果を示す。再び第４表を
参照して、2.1％Cuを含有する非常にゆつくりと
調節冷却した修正されたＸ−６合金中でモリブデ
ンの割合が1.10％に増加すると零ミリボルト破壊
電位値によつて証明されるように合金の耐孔食性
が受入れられない程の減少を生ずる。再び、本発
明の合金は破壊電位の＋184及び＋239ミリボルト
で証明されるように優れた耐孔食性を有する。 引張残留応力はサクス（Sachs）法により熱処
理を受けた後種々の方法で冷却された吸込ロール
シエル物質で測定された。第３図に示したグラフ
は本発明の非常にゆつくりと調節冷却した合金
と、非常にゆつくりと調節冷却した従来技術のア
ロイ75、VK−A378と同定された空冷されたヒラ
イシ等の合金及び水中冷却した従来技術による物
質のアロイ63及びA171との引張り残留応力の比
較を示す。本発明の合金は従来技術のアロイ75と
同じ強度の最小引張残留応力を有し、そして従来
技術の物質アロイ63、A171及びヒライシ等の合
金VK−A378よりもかなり低い引張残留応力しか
有さない。 フエライト−オーステナイト系平衡に関する
Ｃ，Si，Mn，Cr，Ni，Cu，Ｎ及びMoの定量的
効果が溶接物（シエフラーダイヤグラム）及び高
温度で溶体化焼なまし後水中急冷された鋳物
（ASTM仕様書A800／A800M−84 P.560）につ
いて評価された。しかし、本発明の合金には、非
常にゆつくりと調節冷却すると溶接物及び鋳物に
対して予期される慣用のフエライトとオーステナ
イトとの関係に於けるよりも多くのオーステナイ
トが存在する。これらの慣用の評価は本発明の合
金に対して微構造中のフエライト及びオーステナ
イトの最適平衡を得るための元素重量割合範囲を
決定するのに用いることが出来なかつた。 本発明の合金の広い組成範囲は以下の通りであ
る。 本発明の合金は30〜70容量％のフエライトと残
りのオーステナイトを含有する微細構造を有する
二相ステンレス鋼に関するが、この微細構造中の
フエライトの量は、一部は、フエライトを形成し
ている元素とオーステナイトを形成している元素
の割合によつて決定される。これらフエライト形
成元素とオーステナイト形成元素の割合は、一部
以下のASTM A800に基づく組成割合により数
学的に表現される（スチール鋳造の為の標準法、
オーステナイト合金、そのフエライト含量の評
価）。 組成割合＝クロム当量／ニツケル当量＝Cr（％）
＋1.5Si（％）−4.99／Ni％＋18C％＋0.5Mn％＋26（Ｎ
−0.02％）＋0.25Cu％＋2.77 フエライト相を増やす元素はクロム当量中に含
まれている。オーステナイト相を増やす元素はニ
ツケル当量中に含まれている。高い組成割合は低
い組成割合よりもより多くフエライトが存在する
ことを意味する。なぜなら、より多くの割合のフ
エライト形成元素が存在するからである。本発明
の合金については、組成割合は1.55〜2.15である
べきであり、好ましい目標は1.84である。 フエライト相はより堅く、オーステナイト相よ
りも高い耐応力腐食亀裂を有する。本発明の合金
のような二相ステンレス鋼はフエライト相の存在
に結果高い強度と優れた耐応力腐食亀裂を示す。
完全にフエライトで、従つて強度が高い合金で
も、粒の境界が感受性となりやすいこと、再び粒
間の腐食を受けやすいことがあり得るので、製紙
機械吸込みロールシエルとしては望ましくない。
オーステナイトのフエライトとの混合物は、ステ
ンレス鋼中で境界の感受性化及び粒間の腐食を防
止するので吸込みロールシエル及び他の応用に最
良の材料である。逆に、微細構造中にオーステナ
イトが多すぎると脆い相を形成する元素の濃度が
フエライトの小さい容積中で非常に増加する。そ
のときはフエライトは非常にゆつくりと制御冷却
した熱処理の間に脆い相に転換し得、延性及び／
又は耐孔食性を減少する。破壊前に維持できる塑
性変形の量である延性は、一軸引張り試験での伸
び率が目安である。従つて、フエライトとオース
テナイトとの最も望ましい組合せは組成割合に従
つて本発明の合金に加えられる元素の割合を均衡
させることによつて達成される。 多くの元素が微細構造に影響を与え、二相の微
細構造を達成する為に制御されなければならな
い。本発明の合金に加えられる特定の合金元素の
量の数値限定理由を以下に述べる。 Ｃ：ステンレス鋼製造に使用した物質から生じる
不純物として、不可避的に鋼中に含まれる（経
済的に０％のものを鋳造出来ない）元素である
が、0.10重量％を越えると、オーステナイト相
が多く形成されすぎ、また延性が悪影響をうけ
るので、0.10重量％以下とした。 Mn：オーステナイト相を安定化することによつ
て、組成割合で表される鋼の微細構造の均衡を
保つ助けをするのに用いられるが、2.0％を越
えるとσ及びχ相などの脆い相の形成によつて
延性が減少するので2.0重量％以下とした。Mn
の少しの量が、存在する硫黄と優先的に結合
し、延性を減少するスルフイドフイルム封入物
の生成を防止するので、Mnは実用上必要であ
る。 Si：シリコンは、溶融したステンレス鋼の流動性
を良くし、そのステンレス鋼溶融物から良好な
鋳造物を製造出るようにするために用いられる
が、全くシリコンが存在しないと、非常に大き
なオキシド封入物が形成され、これによつて延
性を非常に悪くして受入れがたい鋳造物を生
じ、またシリコンの量が1.5重量％を越えると、
流動性の向上が小さくなるだけでなく、フエラ
イトが多く形成されすぎるために延性が非常に
悪くなるので、1.5重量％以下とした。シリコ
ンは溶融金属中の酸素と優先的に結合し、シリ
コンの存在はクリーンな鋳造品が製造できるよ
うにする。シリコンはまたフエライトを安定化
することによつて、組成割合により表される鋼
の微細構造の均衡をとる助けもする。 Cr：有意義なチオサルフエートイオンを含有し
ない還元酸中での良好な一般的耐食性及び耐孔
食性を与えるために使用されるが、25重量％未
満だと、耐食性及び耐孔食性が受入れ難いもの
となり、またオーステナイトが多くなりすぎて
僅かに強度が小さくなり、一方、27重量％を越
えると、フエライトが多すぎるようになつて強
度は僅かに増すものの結果として延性が減少す
るので、25重量％以上〜27重量％以下とした。
チオサルフエートイオンの存在下での耐孔食性
には銅が必要であるが、クロムの方は基本的な
耐孔食性を与える。クロムは微細構造中でフエ
ライトを安定化させる最も重要な元素である。
クロムは、フエライトの安定化によつて、組成
割合によつて表されるフエライトとオーステナ
イトの微細構造の均衡に強い影響を与える。 Ni：還元酸中での一般的な耐食性、耐孔食性を
与えることに幾らかの寄与をする為に使用され
るが、5.0重量％未満ではこの目的を達成出来
ず、一方、7.5重量％を越えると耐応力腐食亀
裂が減少するので5.0重量％以上〜7.5重量％以
下とした。耐応力腐食亀裂は腐食疲労挙動と関
連しているので、腐食疲労性能が重要である吸
込みロールシエルの用途では7.5重量％を越え
るニツケル含量は望ましくない。ニツケルはま
た組成割合によつて表される微細構造の均衡で
オーステナイトを安定化させるのに最も重要な
元素である。ニツケルの量が5.0重量％未満で
は、フエライトが多く形成してしまい、一方、
7.5重量％を越えると多すぎるオーステナイト
を安定化させてしまう。これら両極端とも延性
を減少させる。 Ｎ：オーステナイトを安定化することによつて、
組成割合によつて表される微細構造の均衡を保
つ助けをするのに使用されるが、オーステナイ
トとフエライトの間の微細構造に於ける化学的
変化が減少し、局所的な耐孔食性が改良される
ようにクロムの分配を変化させる為に幾らか少
量は必要であり、一方0.15重量％を越える量だ
とオーステナイトが多すぎるようになるので、
0.15重量％以下とした。例えば以下の表は窒素
含量が異なる二つの鋳造物のオーステナイト相
とフエライト相のクロム含量を示す。より高い
窒素含量（0.130重量％）の鋳造物Ｂは鋳造物
Ａと比較してオーステナイトとフエライトの間
でクロム含量の差が小さくなつている。 異なる二つの鋳造物のオーステナイト相とフエ
ライト相のクロム含量

【表】 Cu：銅は本発明の合金にすばらしい耐孔食性を
与え、この目的に1.5％以上が要求される。オ
ーステナイト化で微細構造のバランスにも影響
する。3.5％を越えると過度のオーステナイト
化を生じる。本発明はモリブデンやモリブデン
と銅の組合せを用いる代りに、耐孔食性の改良
に銅のみを使用する。本発明の合金はモリブデ
ンを含有しないので、加熱処理でゆつくりと冷
却出来、優れた延性及び耐腐食性を保ちつつ低
い引張り残留応力しか生じない。 Mo：残留元素として存在する。意図的に加えな
いが、買つたステンレス鋼スクラツプ中に汚染
物として存在しうる。0.5％までは遅い冷加熱
処理で副作用なし。害ある引張り残留応力を減
少するために必要な遅い冷熱処理をするので、
本発明では耐孔食性と延性とに、モリブデンは
助けとはならず害になる。 第１表 元素 範囲（重量％） Ｃ 0.10最大限 Si 1.5最大限 Mn 2.0最大限 Cr 25.0〜27.0 Ni 5.0〜7.5 Cu 1.5〜3.5 Ｎ 0.15最大限 Mo 0.5最大限 Fe 残余及び不可避の不純物 例えば抄紙機シエルに用いるためには以下の組
成が有効である。 第２表 元素 好ましい組成（重量％） Ｃ 0.02 Si 0.5 Mn 0.8 Cr 25.7 Ni 6.0 Cu 2.8 Ｎ 0.07 Mo 0.5最大限 Fe 残余及び不可避の不純物 本発明の銅含有ステンレス鋼合金（Ｘ−６）は
抄紙機ロールシエル用途に用いられる従来技術の
いかなる合金も対抗することの出来ない以下の特
質を有する。 (1) 本合金は引張り残留応力を非常に低い水準と
するため高温度から非常にゆつくりと炉内調節
冷却できる、 (2) ゆつくりした炉内冷却の間、シグマ及び他の
脆い相が最小限となる、 (3) 二相ステンレス鋼である合金は、鋭敏化処
理、粒界腐食又は粒界応力腐食割れに対して抵
抗性が有る、 (4) 本合金は非常に良好な腐食疲労強さを有す
る、そして (5) 本合金は、塩化物及びチオ硫酸塩イオンを含
む製紙工場の酸性白水中で孔食及び割れ腐食に
対し優れた抵抗性を有する。上記の性質の組合
せは他の二相ステンレス鋼においては予期でき
ないものであつて得ることが出来るとは考えら
れないものである。 第４表は、Ｘ−６合金と従来技術のCF−3M及
びアロイ75の３種の加熱とを比較した対応する化
学的及び機械的性質を含む表である。合金は以下
に記述したようなシユミレートした白水媒体中で
耐孔食性を電気化学的に評価した。 １ 溶液Ａの化学 化合物 イオン種濃度 660ppmNaCl 400ppmCl^-（塩化物） 750ppmNa₂SO₄ 507ppmSO₄ ^--（硫酸塩） 15ppmNa₂S₂O₃ 11ppmS₂O₃ ^--（チオ硫酸塩） (a) 溶液のPHは硫酸で4.1に調節した。 (b) 試験中の溶液温度＝125〜130〓 ASTM G61−78中に記載されているように、
電気化学的サイクル分極測定に基づく耐孔食性度
は、受動（Passive）フイルム破壊に対応する電
位で最も良く示されている。正の値が大きい程耐
孔食性が良好となる。

【表】 ２ 溶液Ｂの化学 化合物 イオン種濃度 660ppmNaCl 400ppmCl^-（塩化物） 2958ppmNa₂SO₄ 2000ppmSO₄ ^--（硫酸塩） 82ppmNa₂S₂O₃ 58ppmS₂O₃ ^--（チオ硫酸塩） (a) PHは硫酸で4.9に調節した。 (b) 試験中の溶液温度＝125〓

【表】 第５表と第６表に与えられたデータは一連の修
正されたアロイＸ−６鋳物に対する化学組成及び
機械的性質を示す。第５表はシリコン、マンガン
及び炭素に関して本発明のＸ−６合金の化学につ
いてなされた修正を示す。表に載せた全ての金属
は、各々の機械的性質を決定する前に炉内で非常
にゆつくりと調節冷却された。第６表は第５表で
各々に変化させたものの機械的性質の結果を載せ
る。同時に３つの元素の全てを高水準に増加する
と受入れできない延性（項目８、第６表）を有す
る金属を生じる事に注意されたい。また、シリコ
ンだけを1.59％に増加するし（項目５、第６表）
又はマンガンだけを2.59％に増加（項目５、第６
表）すると受入れできない延性を有する金属を生
じる。第４，５及び６図は、アロイＸ−６中の炭
素、マンガン又はシリコンの水準が増加すると延
性に何が起きるかを示すグラフである。炭素を
0.099％まで増加しても延性に悪影響を与えない
しまたマンガンを2.0％まで又はシリコンを1.5％
まで増加しても延性に悪影響を与えない。本発明
のＸ−６合金は、炭素を0.10％まで、マンガンを
2.0％まで、そしてシリコンを1.50％まで増加し
た水準で含有する事ができ、それでも非常に低い
水準の引張残留応力とするために高温度から非常
にゆつくりと炉内調節冷却できる改良された銅含
有ステンレス鋼合金を提供する。シグマ及び他の
脆い相はゆつくりした炉内冷却の間最小となる。
本発明の合金は完全オーステナイト系合金よりも
鋭敏化処理、粒界腐食又は粒界応力腐食に対して
影響されにくい。本発明の合金は非常に良好な腐
食疲労強さを有する。同時に、本発明の合金は塩
化物及びチオ硫酸塩イオンを含む酸性溶液中で孔
食及び割れ腐食に対して優れた抵抗を有する。 上述した発明の詳細な記述は、単に説明のため
のみに与えられる。言及したものの他に多くの修
正及び代替えが特許請求の範囲に定められる発明
の範囲を逸脱しないでなされうる。 表の説明 第３表は種々の非常にゆつくりと調節冷却した
物質の耐孔食性試験結果を示す表である。 第４表はＸ−６合金と従来技術の合金とを比較
した化学的及び機械的性質のデータを示す表であ
る。 第５表は炭素、マンガン及びシリコン含有量を
変化させて実験的に修正したＸ−６合金の化学分
析を示す表である。 第６表は炭素、マンガン及びシリコン含有量を
変化させて実験的に修正したＸ−６合金の化学的
性質を示す表である。

【表】 ２ ppm 百万分の一

【表】

【表】

【表】

【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術のアロイ75と比較してＸ−６
合金の改良された腐食疲労挙動を示すグラフであ
る。第２図は公称２％Cuを含有する非常にゆつ
くりと調節冷却されたＸ−６合金の延性に関する
モリブデンの効果を示すグラフである。第３図は
従来技術の合金の最大引張残留応力とＸ−６合金
のそれとの比較を示すグラフである。第４，５及
び６図はＸ−６合金の延性に関する炭素、マンガ
ン及びシリコン各々の水準の増加の効果を示すグ
ラフである。第７図は鋳造ステンレス鋼の降伏強
度と応力腐食割が出始める最小応力に対するフエ
ライト含量の影響を示すグラフである。

【特許請求の範囲】

１ 重量％で、 Ｃ：0.03％未満、Si：0.4％以下、Mn：2.0％以
下、Cr：15〜30％、Ni：７〜28％、Ｐ：0.005％
以下、Nb：Nb（％）≧10C（％）、ただし0.4％以
下、 残部実質的にFeよりなる、耐硝酸性オーステ
ナイトステレンス鋼。

Claims (1)

1. 張残留応力を最小とするように非常にゆつくりと
   調節冷却され、そして実質的に重量割合で、Ｃ：
   0.02％、Si：0.5％、Mn：0.8％、Cr：25.7％、
   Ni：6.0％、Cu：2.8％、Ｎ：0.07％、Mo：0.5％
   以下、そして残余がFe及び不可避の不純物から
   なる、特許請求の範囲第２項に記載の高度に耐孔
   食性のフエライト−オーステナイト系二相鋳造ス
   テンレス鋼合金。