JPH046214A - 耐海水性に優れた高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は船体構造用、例えば高速船の水中翼等に用いら
れる耐海水性、耐力および海水中での疲労強度の優れた
オーステナイトステンレス鋼の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来、船体構造用には重防食を施した塗装鋼板が使用さ
れてきた。最近になって水中翼等を備えた高速船の需要
が増加しており、この用途では高速の海水流が接するた
め、塗装を認しない耐海水性の優れた材料が要求されて
いる。さらに船体重量を軽減するため高強度の材料か望
まれる。

耐海水性の優れた材料としてオーステナイトステンレス
鋼が有望であるか、従来の製造方法では熱間圧延後、溶
体化焼鈍を施すため軟質化し、耐力はせいぜい４０ｋｇ
ｆ／ｍｊで、海水中での疲労強度も低い。

この問題を解決するため特開昭６２−２６７４１８号あ
るいは特開昭８３−１９９８５１号の各公報では、溶体
化焼鈍を省略し強度あるいは腐食疲労強度を改善する方
法を提唱しているか、Ｑ、２９６耐力が８０ｋｇｆ／−
以下または海水中での疲労強度が４０ｋｇ　ｆ　／−以
下とその効果は十分てなく、この用途では使用が難しい
。

また溶体化焼鈍後も強度の高いマルテンサイト系ステン
レス鋼は耐蝕性、成形性、溶接性に問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は高速船の水中翼等で要求される耐海水性、耐力
、海水中での疲労強度の優れたオーステナイトステンレ
ス鋼を製造することを目的とする。

つまり孔食発生温度か３０℃以上、耐力が６０ｋｇ　ｆ
　／−１海水中ての疲労強度が４０ｋｇ　ｆ　／ｍＪを
超えるオーステナイトステンレス鋼を実現することであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は従来技術の問題点を克服し、耐海水性に優れ、
耐力および海水中での疲労強度の高いオーステナイトス
テンレス鋼を製造するために、成分の限定を行い、その
範囲で有効な制御圧延・制御冷却方法を見出したもので
ある。この製造方法によって強度の低下を招く溶体化焼
鈍を省略できる。

つまり、重；％でＣ０．０８％以下、Ｓ＋２．００％以
下、Ｍｎ２．０％以下、Ｃｒ２１％超〜３０％、Ｎ１１
０〜２０％、Ｍｏ　０．５〜３．０％、Ｎ００３％超〜
０．５％を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素からな
るオーステナイトステンレス鋼を、１１００℃〜１３０
０℃に加熱し、１０５０℃以上で全圧下量が５０％以上
となるように圧延し、ついて８００℃〜１０５０℃で全
圧下量が１０％以上となるよう仕上げ圧延を行い、さら
に圧延後８００℃〜５００℃の平均冷却速度が５０’Ｃ
／ｗｉｎ以上とすることである。

この製造方法によって耐海水性を劣化させることなく、
熱間圧延時に導入された歪を効果的に残留させ、耐力お
よび海水中での疲労強度を改善することができる。

ます、本発明において成分を限定した理由を説明する。

Ｃは強度を増加させる元素であるが、含有量が増大する
と熱間圧延時にＣｒ炭化物が形成し耐蝕性を劣化させる
ため、０．０８％以下とした。

Ｓｔは通常脱酸元素として添加されるが、２．００％を
超えると熱間加工性か低下するため、２．００％以下に
限定した。

Ｍｎは不可避的な不純物元素であるが、２．０％を超え
ると耐蝕性が低下するため、２．０％以下に限定した。

Ｃｒは海水中での耐蝕性を維持するのに必須の元素であ
り、海水中で十分な耐蝕性を保ち、さらに海水中での疲
労強度の低下を防止するためにはＣｒを２１％を超えて
添加する必要がある。しかしＣｒ含有量が３０９６を超
えると熱間加工性が低下し、製造が難しくなるためＣｒ
含自゛；を２１％超〜３０％に限定した。

Ｎｉは組織をオーステナイトに保つ基本的な元素で、そ
の含有量が１０％未満であるとオーステナイトが不安定
となり、フェライトが晶出し熱間加工性が低下する。し
かし２０％を超えて添加しても効果がなく、価格的に不
利になるだけである。

従ってＮｉ含有量を１０〜２０％に限定した。

Ｍｏは耐蝕性を向上させる有効な元素で、海水中での耐
蝕性および疲労強度を確保するためには０．５％以上添
加しなければならない。しかし３．０％を超えて添加す
ると熱間加工性が低下するため、Ｍｏ含有量は０．５〜
３，０％に限定した。

Ｎは鋼中に固溶し、強度を上昇させるために必須の元素
であり、また海水中での耐蝕性を向上させる効果がある
。本発明での製造方法で強度を確保するためにはＮを０
，３％超含有させる必要かあるか、０．５％を超えて添
加すると製造性を低下させるため、Ｎの含’ｆＷは０．
３％超〜０．５％に限定した。

本発明の製造方法で耐海水性の優れた高強度オーステナ
イトステンレス鋼を得るには上記成分だけでもよいが、
その他の添加元素として、Ｃｕは耐孔食性、Ｔｉおよび
Ｚｒは耐粒界腐食性、さらにＡｊｌｌ、Ｃａ、Ｍｇ、ラ
ンタノイド系希土類元素は製造性を改善する効果を有す
る。

以下に上記添加元素の成分範囲について述べる。

Ｃｕは耐蝕性、特に耐孔食性の向上に効果があるが、過
度の添加はコストの上昇を招くため２，０％以下に限定
した。

Ｔｉ、ＺｒはＣｒ炭化物の形成を抑制し、耐粒界腐食性
の向上に効果があるか、多量の添加は製造性の低下を招
くため０．５％以下に限定した。

さらにＡＮ、Ｃａ、Ｍｇ、ランタノイド系希土類元素の
適量添加はＳおよびＯによる熱間加工性の低下、地疵の
発生を抑制する。しかし過剰に添加すると、逆に地疵が
多くなるため、その含有量は、Ａｐ　０．旧〜０．２０
％、Ｃａ　０．００１〜０．０２０％、Ｍｇ　０．００
１〜０．０２０％、ランタノイド系希土類元素０．００
２〜０．０５０％に限定した。

ここでのランタノイド系希土類元素とはＬａ。

Ｃｃ等のランタン系元素の単独あるいは混合物を示す。

次に製造条件の限定理由を説明する。

本発明の制御圧延は、鋼塊を１１００℃〜１３００℃に
加熱し、１０５０℃以上で全圧下量が５０％以上とする
粗圧延段階と、続いて８００℃〜１０５０℃で全圧下；
が１０％以上とする仕上げ圧延段階から成る。

前者は主に凝固組織を壊し、均一な再結晶組織を得るだ
めの段階で、後右は圧延により加工歪を導入し、圧延後
の強度を上昇させる段階である。

そして圧延後８００℃〜５００℃までを５０℃／ｌｌ１
ｎ以上の平均冷却速度で制御冷却し、仕上げ圧延で導入
された加工歪が回復するのを抑制し、またこの温度領域
でのＣｒ炭化物析出を抑制することにより、耐海水性に
優れた高強度オーステナイトステンレス鋼を得ることが
できる。

さらに詳細に条件限定理由を述べる。

１０５０℃以上で全圧下量が５０％以上となる圧延を可
能にし、かつ変形抵抗を下げ圧延を容易にするために鋼
塊の加熱は１１００℃以上必要である。しかし１３００
℃を超えて加熱すると粒界部が溶融し、圧延時に割れを
生じるため加熱温度は１１００℃〜１３００℃に限定し
た。

粗圧延段階では、凝固組織を壊し均一な再結晶組織を得
るため、１０５０℃以上で全圧下量を５０％以上としな
ければならない。圧延温度が１０５０℃以下あるいは全
圧下量が５０％以下であると、均一な再結晶組織を得る
ことかできず、また凝固時の成分偏析が残るため海水中
ての耐蝕性が劣化する。

仕上げ圧延段階は高強度オーステナイトステンレス鋼を
得るのに最も重要な段階である。第１図に８００℃〜１
０５０℃での全圧下量と０゜２％耐力の関係を示し、第
２図に８００℃〜１０５０℃での全圧下量と海水中の腐
食疲労強度の関係を示す。

図中のＡは第１表に示すように本発明で限定した成分範
囲内にあり、Ｊ、Ｌ、Ｍは比較鋼種である。

この図より目標とする耐力が６０ｋｇ　ｆ　／　ｍａｉ
以上および海水中での疲労強度か４０ｋｇ　ｆ　／−以
上を満足する鋼を得るためには、本発明で限定した成分
範囲において８００℃〜１０５０℃での全圧下量が１０
％以上となる仕上げ圧延が必要である。また１０５０℃
超で圧延すると再結晶し、加工歪が蓄積できず、十分な
強度を得ることかできず、８００℃未満で圧延を行うこ
とは変形抵抗か上昇し、制御圧延が困難である。制御圧
延後の制御冷却は加工歪の回復による強度低下を抑制し
、さらにＣ「炭化物析出による耐蝕性劣化を防止する。

第３図に本発明で限定している成分範囲を満足する供試
鋼Ａについて８００℃〜５００℃までの平均冷却速度と
０．２％耐力の関係を示す。

この図から平均冷却速度が５０℃／ｗｉｎ未満では加工
歪の回復による強度罷工を招き、０．２％耐力を６０ｋ
ｇ　ｆ　／　＋＊＋ｉ以上とするためには、８００℃〜
５００℃までを平均５０℃／　ｍ　ｉ　ｎ以上で制御冷
却する必要かある。なお本発明の限定成分外でも上記の
製造方法によって強度を上昇させることは可能であるが
、その効果は不十分である。

耐海水性を確保し、かつ十分な耐力、腐食疲労強度を得
るためには、本発明で限定している成分範囲と製造方法
の両方を満足しなければならない。

（実　施　例） 第１表に供試鋼の化学成分を示す。なお表中に記載され
ている成分以外の不ロ■避的な不純物元素の含有量は通
當のステンレス鋼と同じ程度である。

つまり玉量％で硫黄含有量は０，０１％以下、燐含有量
は０．０５％以下、酸素含有量は０．０１％以下である
。また表中のＲＥＭはランタノイド系希土類元素を意味
し、含有量はそれら元素の合計を示している。

上記の供試鋼を各種条件で熱間圧延を実施した。

第２表に製品板厚、圧延終了温度、１０５０℃超での全
圧下量、８００℃〜１０５０℃での全圧下量と８００℃
〜５００℃までの平均冷却速度を示す。

なお圧延前の加熱は１１４０℃〜１２７０℃で行った。

表中の１〜１４番が本発明での製造条件範囲であり、１
５〜２２番が比較条件である。

以上の製造条件で得られた熱延鋼板について、耐海水性
、耐力、腐食疲労強度を評価した。耐海水性は３０℃の
人工海水中に１０００時間浸漬し、孔食発生の有無を調
べた。

耐力は板厚中央から圧延方向と直角にＪＩＳ４号試験片
を切り出し、０２％オフセット耐力を測定した。腐食疲
労強度は人工海水中で片振軸力疲労試験を行い、１０６
回の疲労強度で評価した。

なお疲労試験片の採取方法は耐力Ｍｉｌ＋定時と同じで
あり、得られた腐食疲労強度は振幅応力範囲で表中に示
す。

これらの評価結果も併せて第２表に示す。

第２表の結果から知られるように、本発明の範囲である
１〜１４番は、３０℃の人工海水中で孔食を発生せず、
０．２％耐力か６０ｋｇｆ／ＩＩＩＩｉ以上、腐食疲労
強度が４０ｋｇ　ｆ　／　ｍｌ１１以上をいずれも満足
しており、優れた耐海水性を示す高強度オーステナイト
ステンレス鋼である。

（発明の効果） 本発明は、最適な成分を限定し、その成分に適した条件
での制御圧延・制御冷却を実施することによって耐海水
性に優れた高強度オーステナイトステンレス鋼を製造可
能にした。

本発明は高速船の水中翼等に要求される耐海水性、耐力
および海水中での疲労強度を満足する船体構造に適した
オーステナイトステンレス鋼を実現し、産業上寄与する
ところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１表に示す供試鋼Ａ、Ｊ、Ｌにおける８０
０℃〜１０５０℃での全圧下量と０．２％耐力の関係を
示した図表、第２図は、第１表に示す供試鋼Ａ、Ｊ、Ｍ
における８００℃〜１０５０℃での全圧下量と海水中で
の腐食疲労強度の関係を示した図表、第３図は、第１表
に示す供試鋼Ａにおける８００℃〜５００℃でのｉＶ、
均冷却速度と０．２％耐力の関係を示した図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で Ｃ０．０８％以下、 Ｓｉ２．００％以下、 Ｍｎ２．０％以下、 Ｃｒ２１％超〜３０％、 Ｎｉ１０〜２０％、 Ｍｏ０．５〜３．０％、 Ｎ０．３％超〜０．５％ 残部Ｆｅならびに不純物元素からなる鋼を、１１００℃
   〜１３００℃に加熱し、１０５０℃以上で全圧下量が５
   ０％以上となるように圧延し、ついで８００℃〜１０５
   ０℃で全圧下量が１０％以上となるよう仕上げ圧延を行
   い、さらに圧延後８００℃〜５００℃の平均冷却速度が
   ５０℃／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする耐海水性に
   優れた高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法。 ２、重量％で Ｃｕ２．０％以下、 Ｔｉ０．５％以下、 Ｚｒ０．５％以下のうち１種ないし２種以上を含有する
   ことを特徴とする請求項１記載の耐海水性に優れた高強
   度オーステナイトステンレス鋼の製造方法。 ３、重量％で Ａｌ０．０１〜０．２０％、 Ｃａ０．００１〜０．０２０％、 Ｍｇ０．００１〜０．０２０％、 ランタノイド系希土類元素０．００２〜０．０５０％の
   うち１種ないし２種以上 を含有することを特徴とする請求項１記載の耐海水性に
   優れた高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法。 ４、重量％で Ｃｕ２．０％以下、 Ｔｉ０．５％以下、 Ｚｒ０．５％以下のうち１種ないし２種以上Ａｌ０．０
   １〜０．２０％、 Ｃａ０．００１〜０．０２０％、 Ｍｇ０．００１〜０．０２０％、 ランタノイド系希土類元素０．００２〜０．０５０％の
   うち１種ないし２種以上 を含有することを特徴とする請求項１記載の耐海水性に
   優れた高強度オーステナイトステンレス鋼の製造方法。