JPH04235220A - 高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法Info
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- JPH04235220A JPH04235220A JP108891A JP108891A JPH04235220A JP H04235220 A JPH04235220 A JP H04235220A JP 108891 A JP108891 A JP 108891A JP 108891 A JP108891 A JP 108891A JP H04235220 A JPH04235220 A JP H04235220A
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- Japan
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- stainless steel
- austenitic stainless
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温強度および耐酸
化性が優れ、かつ固溶化熱処理を省略した安価なオース
テナイト系ステンレス鋼の製造方法に関するものである
。
化性が優れ、かつ固溶化熱処理を省略した安価なオース
テナイト系ステンレス鋼の製造方法に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼は、優れ
た高温強度と耐食性を有するところから、原子炉、ボイ
ラーチューブなどの各種構造材料として広く利用されて
きている。ところで、オーステナイト系ステンレス鋼は
、通常熱間加工後固溶化熱処理を施して使用されるが、
固溶化熱処理を施すと結晶粒径が大きくなり高温での耐
酸化性が低下する。すなわちオーステナイト系ステンレ
ス鋼の高温での耐酸化性は結晶粒度の影響を受け細粒鋼
ほど優れた特性を示すことが知られている。
た高温強度と耐食性を有するところから、原子炉、ボイ
ラーチューブなどの各種構造材料として広く利用されて
きている。ところで、オーステナイト系ステンレス鋼は
、通常熱間加工後固溶化熱処理を施して使用されるが、
固溶化熱処理を施すと結晶粒径が大きくなり高温での耐
酸化性が低下する。すなわちオーステナイト系ステンレ
ス鋼の高温での耐酸化性は結晶粒度の影響を受け細粒鋼
ほど優れた特性を示すことが知られている。
【０００３】一方、高温、長時間でのクリープ破断強度
は溶体化処理温度を高くすることにより確保されるが、
多くの場合は粗粒になることは避けられない。そこで上
記した耐酸化性と高温強度を満足させる製造方法として
は、たとえば「材料とプロセス」１９８７． Ｓ． ５
７１、「材料とプロセス」１９８８． Ｓ． ７０３お
よび「材料とプロセス」１９９０． Ｓ． ８３２に示
されるように、Ｔｉを添加した鋼材を熱間加工後ショッ
トピーニングあるいは冷間加工などの加工を加えた後、
Ｎ雰囲気中で固溶化熱処理を行って表面層を細粒化する
という方法が提案されている。
は溶体化処理温度を高くすることにより確保されるが、
多くの場合は粗粒になることは避けられない。そこで上
記した耐酸化性と高温強度を満足させる製造方法として
は、たとえば「材料とプロセス」１９８７． Ｓ． ５
７１、「材料とプロセス」１９８８． Ｓ． ７０３お
よび「材料とプロセス」１９９０． Ｓ． ８３２に示
されるように、Ｔｉを添加した鋼材を熱間加工後ショッ
トピーニングあるいは冷間加工などの加工を加えた後、
Ｎ雰囲気中で固溶化熱処理を行って表面層を細粒化する
という方法が提案されている。
【０００４】しかしながら、この方法では製造時Ｔｉを
添加したり、オフラインでＮ雰囲気中で再加熱固溶化熱
処理を施さなければならないため、製造コストが非常に
高くなる。したがって、熱間加工後ショットピーニング
や冷間加工などの加工およびＮ雰囲気中で再加熱固溶化
熱処理を施すことなく表面層のみを細粒化することがで
きれば、高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼が従来に比べて非常に安価に製造でき
る。
添加したり、オフラインでＮ雰囲気中で再加熱固溶化熱
処理を施さなければならないため、製造コストが非常に
高くなる。したがって、熱間加工後ショットピーニング
や冷間加工などの加工およびＮ雰囲気中で再加熱固溶化
熱処理を施すことなく表面層のみを細粒化することがで
きれば、高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼が従来に比べて非常に安価に製造でき
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、少なくとも従来技術と同等
の高温強度および耐酸化性を有するオーステナイト系ス
テンレス鋼を安価に製造する方法を提供することである
。
従来技術の問題点を解決し、少なくとも従来技術と同等
の高温強度および耐酸化性を有するオーステナイト系ス
テンレス鋼を安価に製造する方法を提供することである
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、重量比で、Ｃ
：０．０４％以下、Ｓｉ： １．０％以下、Ｍｎ： ２
．０％以下、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ｎｉ： ６
．０〜１６．０％、Ｎ：０．０４〜０．１２％を含有し
、残部が鉄および不可避的不純物からなるオーステナイ
ト系ステンレス鋼を熱間加工するに際して、熱間加工の
最終段階において、５％以下の圧下率で１０パス以上の
加工を施し、かつ最終の仕上加工を ９５０℃を超える
温度域で施した後、直ちに ５００℃以下の温度域まで
５℃／ｓｅｃ 以上の冷却速度で冷却することを特徴と
する高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法である。
：０．０４％以下、Ｓｉ： １．０％以下、Ｍｎ： ２
．０％以下、Ｃｒ：１６．０〜２０．０％、Ｎｉ： ６
．０〜１６．０％、Ｎ：０．０４〜０．１２％を含有し
、残部が鉄および不可避的不純物からなるオーステナイ
ト系ステンレス鋼を熱間加工するに際して、熱間加工の
最終段階において、５％以下の圧下率で１０パス以上の
加工を施し、かつ最終の仕上加工を ９５０℃を超える
温度域で施した後、直ちに ５００℃以下の温度域まで
５℃／ｓｅｃ 以上の冷却速度で冷却することを特徴と
する高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法である。
【０００７】
【作 用】本発明は鋼成分および各製造工程の規制か
らなるが、まず本発明における成分限定理由について説
明する。Ｃはオーステナイト相を安定にし、強度を増加
させるのに有効であるが、量が増大すると高温長時間使
用時に多量のＣｒ炭化物の析出、凝集粗大化が起こり、
強度低下を来すので０．０４％以下とした。
らなるが、まず本発明における成分限定理由について説
明する。Ｃはオーステナイト相を安定にし、強度を増加
させるのに有効であるが、量が増大すると高温長時間使
用時に多量のＣｒ炭化物の析出、凝集粗大化が起こり、
強度低下を来すので０．０４％以下とした。
【０００８】Ｓｉは通常脱酸元素として添加されるが、
１．０％を超える添加は熱間加工性を低下させるので
１．０％以下とした。Ｍｎは脱酸と熱間加工性向上の
ため添加されるが、 ２．０％を超える添加は耐食性を
阻害するので ２．０％以下に限定した。Ｃｒは耐酸化
性と高温強度を向上させるのに有効であるが、１６．０
％未満ではその効果が不十分であり、２０％を超えて添
加するとδフェライト量が増加し、熱間加工性を低下さ
せるので１６．０〜２０．０％の範囲に限定した。
１．０％を超える添加は熱間加工性を低下させるので
１．０％以下とした。Ｍｎは脱酸と熱間加工性向上の
ため添加されるが、 ２．０％を超える添加は耐食性を
阻害するので ２．０％以下に限定した。Ｃｒは耐酸化
性と高温強度を向上させるのに有効であるが、１６．０
％未満ではその効果が不十分であり、２０％を超えて添
加するとδフェライト量が増加し、熱間加工性を低下さ
せるので１６．０〜２０．０％の範囲に限定した。
【０００９】Ｎｉはオーステナイト形成元素であると共
に耐食性を向上させるのに有効であるが、 ６．０％未
満ではその効果が不十分であり、１６％を超える添加は
コスト上昇になるので ６．０〜１６．０％に限定した
。Ｎはクリープ破断強度改善に有効な元素であり、この
効果を発揮させるためには０．０４％以上必要であるが
、０．１２％を超える添加は製造性およびクリープ破断
延性を低下させるので０．０４〜０．１２％に限定した
。
に耐食性を向上させるのに有効であるが、 ６．０％未
満ではその効果が不十分であり、１６％を超える添加は
コスト上昇になるので ６．０〜１６．０％に限定した
。Ｎはクリープ破断強度改善に有効な元素であり、この
効果を発揮させるためには０．０４％以上必要であるが
、０．１２％を超える添加は製造性およびクリープ破断
延性を低下させるので０．０４〜０．１２％に限定した
。
【００１０】次に製造条件の限定理由について説明する
。本発明者らはオーステナイト系ステンレス鋼で表面層
を細粒化し、高温強度および耐酸化性の優れた鋼材を得
るためには、熱間加工条件の制御が重要であることを見
出した。すなわち熱間加工の初期においては、大圧下に
より加工を行い、表層部および中心部とも均一な再結晶
組織を得、最終段階においては５％以下の圧下率で１０
パス以上の加工を施して表面層のみを再結晶させて細粒
化させる。
。本発明者らはオーステナイト系ステンレス鋼で表面層
を細粒化し、高温強度および耐酸化性の優れた鋼材を得
るためには、熱間加工条件の制御が重要であることを見
出した。すなわち熱間加工の初期においては、大圧下に
より加工を行い、表層部および中心部とも均一な再結晶
組織を得、最終段階においては５％以下の圧下率で１０
パス以上の加工を施して表面層のみを再結晶させて細粒
化させる。
【００１１】５％を超える圧下率では板厚の中心部まで
細粒化するので、５％以下に限定される。また圧下率の
下限は圧延効率を考慮すると１％以上が望ましい。また
９パス以下では、表層部の再結晶による細粒化が十分で
ないので、１０パス以上に限定される。以上の通りの熱
間加工を行った場合の最終の熱間仕上加工は、 ９５０
℃以上の温度にしなければならない。 ９５０℃未満の
温度では加工時の歪が蓄積されるために、高温、長時間
においてクリープ破断強度が低下する。
細粒化するので、５％以下に限定される。また圧下率の
下限は圧延効率を考慮すると１％以上が望ましい。また
９パス以下では、表層部の再結晶による細粒化が十分で
ないので、１０パス以上に限定される。以上の通りの熱
間加工を行った場合の最終の熱間仕上加工は、 ９５０
℃以上の温度にしなければならない。 ９５０℃未満の
温度では加工時の歪が蓄積されるために、高温、長時間
においてクリープ破断強度が低下する。
【００１２】また熱間加工後の冷却は、 ５００℃以下
までの冷却速度が５℃／ｓｅｃ 未満の場合は冷却中に
粒界に炭化物が析出し、耐食性が劣化する。したがって
熱間加工終了後 ５００℃以下までの冷却速度を５℃／
ｓｅｃ 以上に限定した。
までの冷却速度が５℃／ｓｅｃ 未満の場合は冷却中に
粒界に炭化物が析出し、耐食性が劣化する。したがって
熱間加工終了後 ５００℃以下までの冷却速度を５℃／
ｓｅｃ 以上に限定した。
【００１３】
【実施例】表１に示す４種類のオーステナイト系ステン
レス鋼を１２５０℃に加熱し、続いて表２に示す加工条
件および冷却条件で熱間加工を行った。これらの鋼材の
高温特性、１０％しゅう酸電解エッチ試験および水蒸気
酸化試験を実施し、その結果を表３に示した。
レス鋼を１２５０℃に加熱し、続いて表２に示す加工条
件および冷却条件で熱間加工を行った。これらの鋼材の
高温特性、１０％しゅう酸電解エッチ試験および水蒸気
酸化試験を実施し、その結果を表３に示した。
【００１４】表２、表３において、供試材Ｎｏ． １、
２、５、１０は本発明例、Ｎｏ． ３、６、７、８は比
較例、Ｎｏ． ４、９は従来例である。比較例３、７は
熱間加工時の最終段階での５％以下の圧下率でのパス数
がゼロであるために、表層部および中心部とも細粒とな
り、高温長時間でのクリープ破断強度が低い。比較例６
は熱間仕上温度が低いために短時間において析出物が多
量に析出し、高温、長時間ではこの析出物が凝集、粗大
化し、析出分散強化がなくなるためにクリープ破断強度
が低い。比較例８は熱間加工後の冷却速度が１℃／ｓｅ
ｃ と遅いために、粒界に炭化物が析出し耐食性が劣る
。従来例４、９は表層部が細粒化していないためにクリ
ープ破断強度は高いが、水蒸気酸化試験で酸化スケール
が厚く、耐酸化性が劣る。
２、５、１０は本発明例、Ｎｏ． ３、６、７、８は比
較例、Ｎｏ． ４、９は従来例である。比較例３、７は
熱間加工時の最終段階での５％以下の圧下率でのパス数
がゼロであるために、表層部および中心部とも細粒とな
り、高温長時間でのクリープ破断強度が低い。比較例６
は熱間仕上温度が低いために短時間において析出物が多
量に析出し、高温、長時間ではこの析出物が凝集、粗大
化し、析出分散強化がなくなるためにクリープ破断強度
が低い。比較例８は熱間加工後の冷却速度が１℃／ｓｅ
ｃ と遅いために、粒界に炭化物が析出し耐食性が劣る
。従来例４、９は表層部が細粒化していないためにクリ
ープ破断強度は高いが、水蒸気酸化試験で酸化スケール
が厚く、耐酸化性が劣る。
【００１５】これに対して本発明の条件を全て満足して
いる本発明例Ｎｏ． １、２、５、１０は高温強度およ
び耐酸化性に優れている。表 １（ｗｔ％）表 ２ 表 ３
いる本発明例Ｎｏ． １、２、５、１０は高温強度およ
び耐酸化性に優れている。表 １（ｗｔ％）表 ２ 表 ３
【００１６】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、化学成分を限定するとともに製造条件を限定するこ
とにより、高温強度および耐酸化性の優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼を経済的に得ることを可能とした。 これによりオーステナイト系ステンレス鋼を高温酸化雰
囲気下で使用する構造部材へ有利に適用できるようにな
った。
に、化学成分を限定するとともに製造条件を限定するこ
とにより、高温強度および耐酸化性の優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼を経済的に得ることを可能とした。 これによりオーステナイト系ステンレス鋼を高温酸化雰
囲気下で使用する構造部材へ有利に適用できるようにな
った。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ
： １．０％以下、Ｍｎ： ２．０％以下、Ｃｒ：１６
．０〜２０．０％、Ｎｉ： ６．０〜１６．０％、Ｎ：
０．０４〜０．１２％を含有し、残部が鉄および不可避
的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼を熱間
加工するに際して、熱間加工の最終段階において、５％
以下の圧下率で１０パス以上の加工を施し、かつ最終の
仕上加工を ９５０℃を超える温度域で施した後、直ち
に ５００℃以下の温度域まで５℃／ｓｅｃ以上の冷却
速度で冷却することを特徴とする高温強度および耐酸化
性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP108891A JPH04235220A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP108891A JPH04235220A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04235220A true JPH04235220A (ja) | 1992-08-24 |
Family
ID=11491748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP108891A Pending JPH04235220A (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 高温強度および耐酸化性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04235220A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104060186A (zh) * | 2014-07-09 | 2014-09-24 | 上海大学兴化特种不锈钢研究院 | 节铬节镍型高铝耐热不锈钢 |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP108891A patent/JPH04235220A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104060186A (zh) * | 2014-07-09 | 2014-09-24 | 上海大学兴化特种不锈钢研究院 | 节铬节镍型高铝耐热不锈钢 |
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