JPH05263131A - 硝酸溶液中で優れた耐粒界腐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
硝酸溶液中で優れた耐粒界腐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法Info
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- JPH05263131A JPH05263131A JP239592A JP239592A JPH05263131A JP H05263131 A JPH05263131 A JP H05263131A JP 239592 A JP239592 A JP 239592A JP 239592 A JP239592 A JP 239592A JP H05263131 A JPH05263131 A JP H05263131A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、硝酸溶液中において優れた耐粒界
腐食性を有し、硝酸製造設備、核燃料再処理設備など高
温、高濃度の硝酸溶液中に晒される環境の構造用素材と
して長期間使用できるオーステナイト系ステンレス鋼を
製造することを目的とする。 【構成】 重量％で、Ｃ濃度０．０２５％以下、Ｓｉ濃
度１％以下、Ｍｎ濃度２％以下、Ｓ濃度０．０５％以
下、Ｃｒ濃度２０％以上２５％以下、Ｎｉ濃度１５％以
上２０％以下、Ｐ濃度０．０４５％以下、ＮｂをＰ濃度
に対して２倍以上含有し、さらにＺｒ濃度を０．００５
％以下に溶製したオーステナイト系ステンレス鋼を熱間
圧延後、固溶化熱処理を施し、さらに８００℃〜９００
℃の温度域で１時間以上加熱することを特徴とするオー
ステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
腐食性を有し、硝酸製造設備、核燃料再処理設備など高
温、高濃度の硝酸溶液中に晒される環境の構造用素材と
して長期間使用できるオーステナイト系ステンレス鋼を
製造することを目的とする。 【構成】 重量％で、Ｃ濃度０．０２５％以下、Ｓｉ濃
度１％以下、Ｍｎ濃度２％以下、Ｓ濃度０．０５％以
下、Ｃｒ濃度２０％以上２５％以下、Ｎｉ濃度１５％以
上２０％以下、Ｐ濃度０．０４５％以下、ＮｂをＰ濃度
に対して２倍以上含有し、さらにＺｒ濃度を０．００５
％以下に溶製したオーステナイト系ステンレス鋼を熱間
圧延後、固溶化熱処理を施し、さらに８００℃〜９００
℃の温度域で１時間以上加熱することを特徴とするオー
ステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は硝酸溶液中において優れ
た耐粒界腐食性を有し、硝酸製造設備、核燃料再処理設
備など高温、高濃度の硝酸溶液に晒される環境の構造用
素材として長期間使用できるオーステナイト系ステンレ
ス鋼の製造法に関するものである。
た耐粒界腐食性を有し、硝酸製造設備、核燃料再処理設
備など高温、高濃度の硝酸溶液に晒される環境の構造用
素材として長期間使用できるオーステナイト系ステンレ
ス鋼の製造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その優
れた耐食性、溶接性及び機械的性質により家庭製品から
化学プラントの構造材料まで広範囲に使用されている。
特に硝酸を扱う化学プラントでは、オーステナイト系ス
テンレス鋼は硝酸の酸化力によって容易に不働態化し、
優れた耐食性を示すので、構造材料として多量に使用さ
れており、硝酸工業の発展にはその存在が不可欠となっ
ている。
れた耐食性、溶接性及び機械的性質により家庭製品から
化学プラントの構造材料まで広範囲に使用されている。
特に硝酸を扱う化学プラントでは、オーステナイト系ス
テンレス鋼は硝酸の酸化力によって容易に不働態化し、
優れた耐食性を示すので、構造材料として多量に使用さ
れており、硝酸工業の発展にはその存在が不可欠となっ
ている。
【０００３】しかしながら、硝酸溶液中においては材料
の欠陥部分である粒界が選択的に腐食されることによっ
て、結晶粒の脱落が生じ、材料が著しい速度で減肉して
いく局部腐食損傷が問題となっており、かかる粒界腐食
を防止するために、粒界腐食の発生原因である鋼中Ｃを
粒内に固着するためにＮｂ及びＴｉの添加（ＳＵＳ３４
７，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３１０Ｎｂ鋼）及び鋼中Ｃ濃
度を低減したオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｌ鋼）が開発されてきた。しか
し、特に高温、高濃度の硝酸溶液中においては、かかる
オーステナイト系ステンレス鋼においても粒界腐食の発
生を防止することができず、鋼中Ｃでは説明できない粒
界腐食機構の解明及び耐粒界腐食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼の開発が待たれていた。
の欠陥部分である粒界が選択的に腐食されることによっ
て、結晶粒の脱落が生じ、材料が著しい速度で減肉して
いく局部腐食損傷が問題となっており、かかる粒界腐食
を防止するために、粒界腐食の発生原因である鋼中Ｃを
粒内に固着するためにＮｂ及びＴｉの添加（ＳＵＳ３４
７，ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３１０Ｎｂ鋼）及び鋼中Ｃ濃
度を低減したオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４Ｌ，ＳＵＳ３１６Ｌ鋼）が開発されてきた。しか
し、特に高温、高濃度の硝酸溶液中においては、かかる
オーステナイト系ステンレス鋼においても粒界腐食の発
生を防止することができず、鋼中Ｃでは説明できない粒
界腐食機構の解明及び耐粒界腐食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼の開発が待たれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、かかる
現状を鑑み、鋭意研究した結果、鋼中Ｃでは説明できな
い粒界腐食が鋼中Ｐ及びＺｒによって引き起こされてい
ることを明らかにした。本発明はかかる知見に基づき高
温、高濃度の硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性
を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供すること
を目的とするものである。
現状を鑑み、鋭意研究した結果、鋼中Ｃでは説明できな
い粒界腐食が鋼中Ｐ及びＺｒによって引き起こされてい
ることを明らかにした。本発明はかかる知見に基づき高
温、高濃度の硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性
を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供すること
を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述のごとく、高温、高
濃度の硝酸溶液中におけるオーステナイト系ステンレス
鋼の粒界腐食を抑制するには、鋼中Ｃの低減あるいは安
定化だけでは十分ではなく、鋼中Ｐ及びＺｒに起因する
粒界腐食を防止することが必要となる。しかしながら、
現状プロセスでは、低Ｐ化は非常なコストアップにつな
がるため、本発明者らは第３元素添加による鋼中Ｐの粒
内固定を目的として、丹念に実験を行った結果、鋼中Ｐ
濃度に対して２倍以上のＮｂの添加及び固着熱処理によ
って図１に示すごとくをＰを無害化できることを見いだ
した。さらにＺｒについては、０．００５％以下に限定
すると、図２に示すごとく、粒界腐食の発生を防止でき
ることを明らかにした。すなわち、本発明の特徴は、鋼
中炭素濃度を低減することに加えて、鋼中Ｐを無害化す
るために、鋼中Ｐ（Ｘ％）に対して２Ｘ％以上のＮｂの
添加及び固着化熱処理を行い、かつＺｒは０．００５％
以下に低減することにある。
濃度の硝酸溶液中におけるオーステナイト系ステンレス
鋼の粒界腐食を抑制するには、鋼中Ｃの低減あるいは安
定化だけでは十分ではなく、鋼中Ｐ及びＺｒに起因する
粒界腐食を防止することが必要となる。しかしながら、
現状プロセスでは、低Ｐ化は非常なコストアップにつな
がるため、本発明者らは第３元素添加による鋼中Ｐの粒
内固定を目的として、丹念に実験を行った結果、鋼中Ｐ
濃度に対して２倍以上のＮｂの添加及び固着熱処理によ
って図１に示すごとくをＰを無害化できることを見いだ
した。さらにＺｒについては、０．００５％以下に限定
すると、図２に示すごとく、粒界腐食の発生を防止でき
ることを明らかにした。すなわち、本発明の特徴は、鋼
中炭素濃度を低減することに加えて、鋼中Ｐを無害化す
るために、鋼中Ｐ（Ｘ％）に対して２Ｘ％以上のＮｂの
添加及び固着化熱処理を行い、かつＺｒは０．００５％
以下に低減することにある。
【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。 Ｃ：Ｃは粒界へのＣｒ炭化物の析出に伴いＣｒ欠乏層を
形成し、耐粒界腐食性を劣化させる元素であるので、そ
の含有量は０．０２５％以下とする。 Ｓｉ：Ｓｉは清浄な鋼を製造するのに有用であるが、１
％を超えて添加すると得られるオーステナイト系ステン
レス鋼の加工性や靭性を損なうことになるので好ましく
ない。 Ｍｎ：ＭｎもＳｉ同様に２％を超えて添加するとオース
テナイト系ステンレス鋼の加工性や靭性を損なうので好
ましくない。 Ｓ：Ｓはオーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を
劣化させる元素であるので、０．０５％以下が望まし
い。
形成し、耐粒界腐食性を劣化させる元素であるので、そ
の含有量は０．０２５％以下とする。 Ｓｉ：Ｓｉは清浄な鋼を製造するのに有用であるが、１
％を超えて添加すると得られるオーステナイト系ステン
レス鋼の加工性や靭性を損なうことになるので好ましく
ない。 Ｍｎ：ＭｎもＳｉ同様に２％を超えて添加するとオース
テナイト系ステンレス鋼の加工性や靭性を損なうので好
ましくない。 Ｓ：Ｓはオーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を
劣化させる元素であるので、０．０５％以下が望まし
い。
【０００７】Ｃｒ：Ｃｒはステンレス鋼の耐食性を向上
させるのに必要な基本元素であり、少なくとも２０％以
上は必要である。ただし２５％を超えると、加熱時、金
属間化合物の析出が生じ、靭性及び耐食性の劣化を引き
起こすので好ましくない。 Ｎｉ：Ｎｉはオーステナイト組織を安定にするために必
要な元素であり、少なくとも１５％以上は必要である。
ただし、Ｎｉは非常に高価な元素であり、その含有量の
増加は著しいコストアップをもたらすので２０％を超え
て添加することは好ましくない。
させるのに必要な基本元素であり、少なくとも２０％以
上は必要である。ただし２５％を超えると、加熱時、金
属間化合物の析出が生じ、靭性及び耐食性の劣化を引き
起こすので好ましくない。 Ｎｉ：Ｎｉはオーステナイト組織を安定にするために必
要な元素であり、少なくとも１５％以上は必要である。
ただし、Ｎｉは非常に高価な元素であり、その含有量の
増加は著しいコストアップをもたらすので２０％を超え
て添加することは好ましくない。
【０００８】Ｐ：Ｐは高温、高濃度硝酸溶液中における
オーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食の発生原因で
あるが、本発明では、Ｎｂの添加及び固着熱処理により
Ｐを無害化することが可能となるため、特に鋼中Ｐを低
減することは必要ではない。しかしながら鋼の靭性等を
鑑み０．０４５％以下が好ましい。
オーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食の発生原因で
あるが、本発明では、Ｎｂの添加及び固着熱処理により
Ｐを無害化することが可能となるため、特に鋼中Ｐを低
減することは必要ではない。しかしながら鋼の靭性等を
鑑み０．０４５％以下が好ましい。
【０００９】Ｎｂ：Ｎｂは本発明の根幹をなす重要元素
で、鋼中Ｐに起因する粒界腐食を防止するために必要不
可欠な元素である。図１は固溶体処理後８５０℃×１hr
の固着熱処理と６５０℃×２hr空冷の鋭敏化処理を施し
たオーステナイト系ステンレス鋼を沸騰６５％硝酸溶液
に浸漬し、最大粒界侵食深さに及ぼす鋼中ＰとＮｂの含
有濃度の影響を調べたものであり、有効に粒界腐食を防
ぐためには、その添加量は鋼中Ｐ（Ｘ％）に対して、２
Ｘ％以上とするのがよいことがわかる。
で、鋼中Ｐに起因する粒界腐食を防止するために必要不
可欠な元素である。図１は固溶体処理後８５０℃×１hr
の固着熱処理と６５０℃×２hr空冷の鋭敏化処理を施し
たオーステナイト系ステンレス鋼を沸騰６５％硝酸溶液
に浸漬し、最大粒界侵食深さに及ぼす鋼中ＰとＮｂの含
有濃度の影響を調べたものであり、有効に粒界腐食を防
ぐためには、その添加量は鋼中Ｐ（Ｘ％）に対して、２
Ｘ％以上とするのがよいことがわかる。
【００１０】Ｚｒ：Ｐと共に粒界腐食の発生原因となる
元素である。図２は、図１と同様の処理をしたオーステ
ナイト系ステンレス鋼の沸騰６５％硝酸溶液中における
最大侵食深さに及ぼすＺｒの影響を示すものであり、粒
界腐食を防ぐには、Ｚｒ含有量を０．００５％以下にす
る必要があることがわかる。
元素である。図２は、図１と同様の処理をしたオーステ
ナイト系ステンレス鋼の沸騰６５％硝酸溶液中における
最大侵食深さに及ぼすＺｒの影響を示すものであり、粒
界腐食を防ぐには、Ｚｒ含有量を０．００５％以下にす
る必要があることがわかる。
【００１１】上記成分のごときオーステナイト系ステン
レス鋼を、所定の厚さまで熱間圧延し、１０１０℃から
１１５０℃の間の温度域で固溶化熱処理を施した後、鋼
板を８００℃から９００℃の間の温度域で１時間以上加
熱する。加熱後の冷却方法は特に規定しない。固溶化熱
処理温度を１０１０℃から１１５０℃に規定したのは、
１０１０℃より低い温度域では、熱間圧延中に形成され
たＣｒ炭化物の溶解が十分行われず、かつ再結晶も起こ
りにくく耐食性、機械的性質の劣化を招き、また１１５
０℃より高い温度域では結晶粒の粗大化が起こり、機械
的性質が劣化するためである。
レス鋼を、所定の厚さまで熱間圧延し、１０１０℃から
１１５０℃の間の温度域で固溶化熱処理を施した後、鋼
板を８００℃から９００℃の間の温度域で１時間以上加
熱する。加熱後の冷却方法は特に規定しない。固溶化熱
処理温度を１０１０℃から１１５０℃に規定したのは、
１０１０℃より低い温度域では、熱間圧延中に形成され
たＣｒ炭化物の溶解が十分行われず、かつ再結晶も起こ
りにくく耐食性、機械的性質の劣化を招き、また１１５
０℃より高い温度域では結晶粒の粗大化が起こり、機械
的性質が劣化するためである。
【００１２】固溶化熱処理後の熱処理の目的は鋼中Ｎｂ
によりＰを粒内に固着することであり、９００℃を超え
る温度域では、固溶Ｎｂ量が増えてＰを有効に固着する
ことができず、また８００℃以下では、Ｎｂが動きにく
いため、Ｐの粒界への拡散を防止することができないた
め、８００℃から９００℃の温度域での加熱が必要とな
る。また熱処理時間が１時間未満では、ＮｂによるＰの
固着が十分に行なわれないため、上記したＮｂの効果が
得られない。したがって、少なくとも１時間以上の加熱
時間が必要となる。
によりＰを粒内に固着することであり、９００℃を超え
る温度域では、固溶Ｎｂ量が増えてＰを有効に固着する
ことができず、また８００℃以下では、Ｎｂが動きにく
いため、Ｐの粒界への拡散を防止することができないた
め、８００℃から９００℃の温度域での加熱が必要とな
る。また熱処理時間が１時間未満では、ＮｂによるＰの
固着が十分に行なわれないため、上記したＮｂの効果が
得られない。したがって、少なくとも１時間以上の加熱
時間が必要となる。
【００１３】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表１
は比較鋼成分及び本発明鋼成分を示し、表２は熱処理条
件と、特に耐食性が劣化しやすい溶接熱影響部を模擬す
るために、かかる鋼を６５０℃×２時間、空冷処理した
後に、ヒューイ試験（沸騰６５％硝酸、浸漬時間：４８
時間×５サイクル＝２４０時間）に供し、試験後の最大
粒界侵食深さを光学顕微鏡により測定した結果を示す。
表１，表２より本発明法に従って鋼中成分を規定し、さ
らに固着熱処理を施した鋼は、比較鋼に比べて最大粒界
侵食深さの値は非常に低く、高温、高濃度の硝酸溶液中
においても優れた耐粒界腐食性を有することがわかる。
は比較鋼成分及び本発明鋼成分を示し、表２は熱処理条
件と、特に耐食性が劣化しやすい溶接熱影響部を模擬す
るために、かかる鋼を６５０℃×２時間、空冷処理した
後に、ヒューイ試験（沸騰６５％硝酸、浸漬時間：４８
時間×５サイクル＝２４０時間）に供し、試験後の最大
粒界侵食深さを光学顕微鏡により測定した結果を示す。
表１，表２より本発明法に従って鋼中成分を規定し、さ
らに固着熱処理を施した鋼は、比較鋼に比べて最大粒界
侵食深さの値は非常に低く、高温、高濃度の硝酸溶液中
においても優れた耐粒界腐食性を有することがわかる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明法により得
られたオーステナイト系ステンレス鋼は、高温、高濃度
の硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性を有するた
め、核燃料再処理設備や硝酸製造設備のごとく高温、高
濃度の硝酸溶液中に晒される環境の構造用素材として長
期間使用できる。
られたオーステナイト系ステンレス鋼は、高温、高濃度
の硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性を有するた
め、核燃料再処理設備や硝酸製造設備のごとく高温、高
濃度の硝酸溶液中に晒される環境の構造用素材として長
期間使用できる。
【図１】オーステナイト系ステンレス鋼の最大粒界侵食
深さに及ぼす鋼中Ｐ及びＮｂ濃度の影響を示す図であ
る。
深さに及ぼす鋼中Ｐ及びＮｂ濃度の影響を示す図であ
る。
【図２】オーステナイト系ステンレス鋼の最大侵食深さ
に及ぼすＺｒの影響を示す図である。
に及ぼすＺｒの影響を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０２５％以下、 Ｓｉ：１．０％以下、 Ｍｎ：２．０％以下、 Ｓ ：０．０５％以下、 Ｃｒ：２０％以上２５％以下、 Ｎｉ：１５％以上２０％以下含有し、 Ｐ ：０．０４５％以下、 Ｎｂ：Ｐ（Ｘ）の２Ｘ％以上を添加し、さらに Ｚｒを０．００５％以下 になるように溶製して製造したオーステナイト系ステン
レス鋼スラブを所定の厚さまで熱間圧延し、１０１０℃
〜１１５０℃の間の温度域で固溶化熱処理を施した後、
８００℃〜９００℃の温度域で１時間以上加熱すること
を特徴とする高温、高濃度の硝酸溶液中で優れた耐粒界
腐食性を示す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 |
|---|---|---|---|
| JP239592A JPH05263131A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 硝酸溶液中で優れた耐粒界腐食性を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP239592A JPH05263131A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 硝酸溶液中で優れた耐粒界腐食性を有する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 |
|---|---|
| JPH05263131A true JPH05263131A (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=11528055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP239592A Withdrawn JPH05263131A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 硝酸溶液中で優れた耐粒界腐食性を有する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) | JPH05263131A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010110003A1 (ja) | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 住友金属工業株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
-
1992
- 1992-01-09 JP JP239592A patent/JPH05263131A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010110003A1 (ja) | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 住友金属工業株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |