JPH0830247B2 - 高温強度の優れたオーステナイト鋼 - Google Patents
高温強度の優れたオーステナイト鋼Info
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- JPH0830247B2 JPH0830247B2 JP60272838A JP27283885A JPH0830247B2 JP H0830247 B2 JPH0830247 B2 JP H0830247B2 JP 60272838 A JP60272838 A JP 60272838A JP 27283885 A JP27283885 A JP 27283885A JP H0830247 B2 JPH0830247 B2 JP H0830247B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、優れた高温強度を有し、したがって高温
装置用構造材料として用いた場合に優れた性能を発揮す
るオーステナイト鋼に関するものである。
装置用構造材料として用いた場合に優れた性能を発揮す
るオーステナイト鋼に関するものである。
従来、一般に高温環境下で使用されるボイラや化学プ
ラント等の装置の構造材料として、18−8系オーステナ
イトステンレス鋼を主体としたオーステナイト鋼が広く
用いられている。
ラント等の装置の構造材料として、18−8系オーステナ
イトステンレス鋼を主体としたオーステナイト鋼が広く
用いられている。
一方、近年のボイラや化学プラント等の高性能化およ
び大型化はめざましく、これに伴ない、これらの装置の
操業条件は一段と苛酷さを増し、より高温での操業が行
なわれる状況にあり、したがって前記装置の構造材料に
は優れた高温強度が要求されるが、上記の18−8系オー
ステナイトステンレス鋼を主体としてオーステナイト鋼
においては、十分な高温強度を具備するものでないため
に、これらの要求に満足に対応することができない。
び大型化はめざましく、これに伴ない、これらの装置の
操業条件は一段と苛酷さを増し、より高温での操業が行
なわれる状況にあり、したがって前記装置の構造材料に
は優れた高温強度が要求されるが、上記の18−8系オー
ステナイトステンレス鋼を主体としてオーステナイト鋼
においては、十分な高温強度を具備するものでないため
に、これらの要求に満足に対応することができない。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、高温
強度の優れたオーステナイト鋼を開発すべく研究を行な
った結果、 (a)N含有オーステナイト鋼では、Cu,B、およびMgの
含有によって高温強度が一層向上すること。
強度の優れたオーステナイト鋼を開発すべく研究を行な
った結果、 (a)N含有オーステナイト鋼では、Cu,B、およびMgの
含有によって高温強度が一層向上すること。
(b)上記(a)のオーステナイト鋼の高温強度向上に
はSiおよびAl含有量の低減が有効であり、特にSiは窒化
物の析出を促進して強度低下や靱性劣化をもたらすこと
から、その含有量を0.3%以下に抑える必要があるこ
と。
はSiおよびAl含有量の低減が有効であり、特にSiは窒化
物の析出を促進して強度低下や靱性劣化をもたらすこと
から、その含有量を0.3%以下に抑える必要があるこ
と。
(c)上記(b)のオーステナイト鋼に、炭窒化物分散
強化元素としてNb、あるいは固溶強化元素としてMoおよ
び/またはWを、単独で、あるいは複合で含有させる
と、高温強度が一段と向上すること。
強化元素としてNb、あるいは固溶強化元素としてMoおよ
び/またはWを、単独で、あるいは複合で含有させる
と、高温強度が一段と向上すること。
以上(a)〜(c)に示される研究結果を得たのであ
る。
る。
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたも
のであって、重量割合で(以下、%は重量割合を示す) C:0.15%以下、Si:0.3%以下、 Mn:10%以下、Cr:14〜27%、 Ni:6〜30%、Cu:2〜6%、 Al:0.003〜0.030%、Ag:0.001〜0.015%、 B:0.001〜0.010%、N:0.05〜0.35%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Mo:0.3〜3.0%、W:0.5〜5.0%、 Nb:0.05〜1.5%、 のうちの1種以上を含有し、 Feおよび不可避的不純物:残り から成る成分組成を有する、高温強度の優れたオーステ
ナイト鋼に特徴を有するものである。
のであって、重量割合で(以下、%は重量割合を示す) C:0.15%以下、Si:0.3%以下、 Mn:10%以下、Cr:14〜27%、 Ni:6〜30%、Cu:2〜6%、 Al:0.003〜0.030%、Ag:0.001〜0.015%、 B:0.001〜0.010%、N:0.05〜0.35%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Mo:0.3〜3.0%、W:0.5〜5.0%、 Nb:0.05〜1.5%、 のうちの1種以上を含有し、 Feおよび不可避的不純物:残り から成る成分組成を有する、高温強度の優れたオーステ
ナイト鋼に特徴を有するものである。
次いで、この発明のオーステナイト鋼において、各成
分の含有割合を上記の通り限定した理由を説明する。
分の含有割合を上記の通り限定した理由を説明する。
(a)C Cは、オーステナイト鋼として必要な引張強さおよび
クリープ破断強度を確保するのに有効な元素であるが、
0.15%を越えて含有させると溶体化状態での未固溶炭化
物量が増加して機械的性質に悪影響を及ぼすようになる
ことから、C含有量は0.15%以下と定めた。なお、C含
有量が微量であってもそれなりの効果を得られるが、好
ましくは0.01%以上を含有させるのが良い。
クリープ破断強度を確保するのに有効な元素であるが、
0.15%を越えて含有させると溶体化状態での未固溶炭化
物量が増加して機械的性質に悪影響を及ぼすようになる
ことから、C含有量は0.15%以下と定めた。なお、C含
有量が微量であってもそれなりの効果を得られるが、好
ましくは0.01%以上を含有させるのが良い。
(b)Si Siは脱酸剤として有効な元素であり、通常のオーステ
ナイト鋼では0.4〜0.8%程度含有されているが、含有量
が多くなると溶接性が劣化する上、高温強度および延性
・靱性の低下をも招くこととなる。つまり、Siを含有さ
せると、その増加に伴って長時間加熱中に生じるσ相量
が増加することに加えて、窒化物量も増加することとな
って機械的性質の劣化を甚だしくする。そして、この傾
向はSi含有量が0.3%を越えると顕著になるためにSi含
有量を0.3%以下と定めたが、できれば0.2%以下に抑え
ることが望ましい。
ナイト鋼では0.4〜0.8%程度含有されているが、含有量
が多くなると溶接性が劣化する上、高温強度および延性
・靱性の低下をも招くこととなる。つまり、Siを含有さ
せると、その増加に伴って長時間加熱中に生じるσ相量
が増加することに加えて、窒化物量も増加することとな
って機械的性質の劣化を甚だしくする。そして、この傾
向はSi含有量が0.3%を越えると顕著になるためにSi含
有量を0.3%以下と定めたが、できれば0.2%以下に抑え
ることが望ましい。
(c)Mn Mnは同じく脱酸剤として有効であり、また加工性改善
にも有効な元素であるが、10%を越えて含有させるとオ
ーステナイト鋼のもつ耐熱特性が劣化するようになるこ
とから、Mn含有量は10%以下と定めた。
にも有効な元素であるが、10%を越えて含有させるとオ
ーステナイト鋼のもつ耐熱特性が劣化するようになるこ
とから、Mn含有量は10%以下と定めた。
(d)Cr Crは耐酸化性および耐食性向上の点より必要な元素で
あり、その十分な効果を発揮させるためには14%以上の
含有量を確保する必要がある。ところで、耐食性の観点
からはCr含有量は多いほど望ましいが、27%を越えて含
有させると加工性の劣化を招く上、組織不安定を来たす
恐れがあることから、Cr含有量は14〜27%と定めた。
あり、その十分な効果を発揮させるためには14%以上の
含有量を確保する必要がある。ところで、耐食性の観点
からはCr含有量は多いほど望ましいが、27%を越えて含
有させると加工性の劣化を招く上、組織不安定を来たす
恐れがあることから、Cr含有量は14〜27%と定めた。
(e)Ni Niは安定なオーステナイト組織を確保するために必須
の成分であり、その適正量はCr,Mo,W,Nb等の含有量によ
って定まるが、その含有量が6%未満であるとオーステ
ナイト組織の安定確保が困難となり、一方30%を越えて
含有させることは経済的な不利につながることから、Ni
含有量は6〜30%と定めた。
の成分であり、その適正量はCr,Mo,W,Nb等の含有量によ
って定まるが、その含有量が6%未満であるとオーステ
ナイト組織の安定確保が困難となり、一方30%を越えて
含有させることは経済的な不利につながることから、Ni
含有量は6〜30%と定めた。
(f)Cu Cuは高温強度を改善する作用を有しているが、その含
有量が2%未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方、6%を越えて含有させると延性が低下し、しかも
加工性劣化をも招くことから、Cu含有量は2〜6%と定
めた。
有量が2%未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方、6%を越えて含有させると延性が低下し、しかも
加工性劣化をも招くことから、Cu含有量は2〜6%と定
めた。
(g)Al Alは脱酸剤として必要な元素であって0.003%以上含
有させる必要があるが、0.030%を越えて含有させると
高温・長時間使用時のσ相析出が促進され、機械的性質
の劣化を招くこととなる。従って、Al含有量は0.003〜
0.030%と定めたが、できれば0.003〜0.020%に調整す
るのが望ましい。
有させる必要があるが、0.030%を越えて含有させると
高温・長時間使用時のσ相析出が促進され、機械的性質
の劣化を招くこととなる。従って、Al含有量は0.003〜
0.030%と定めたが、できれば0.003〜0.020%に調整す
るのが望ましい。
(h)Mg Mgは脱酸剤として、そして加工性改善成分として必要
な元素であるが、この発明のオーステナイト鋼では脱酸
元素としてのSiおよびAl量を低目に制限する場合には欠
くことのできない成分であり、しかも高温強度の改善に
も寄与するものである。そして、Mg含有量が0.001%未
満ではその十分な効果を発揮させることができず、一
方、0.015%を越えて含有させると加工性が再び劣化す
るようになることから、Mg含有量は0.001〜0.015%と定
めた。
な元素であるが、この発明のオーステナイト鋼では脱酸
元素としてのSiおよびAl量を低目に制限する場合には欠
くことのできない成分であり、しかも高温強度の改善に
も寄与するものである。そして、Mg含有量が0.001%未
満ではその十分な効果を発揮させることができず、一
方、0.015%を越えて含有させると加工性が再び劣化す
るようになることから、Mg含有量は0.001〜0.015%と定
めた。
(i)B Bは炭窒化物分散強化および粒界強化により高温強度
を改善する作用を有しているが、その含有量が0.001%
未満では前記作用に十分な効果が得られず、一方、0.01
0%を越えて含有させると溶接性を劣化させることか
ら、B含有量は0.001〜0.010%と定めた。
を改善する作用を有しているが、その含有量が0.001%
未満では前記作用に十分な効果が得られず、一方、0.01
0%を越えて含有させると溶接性を劣化させることか
ら、B含有量は0.001〜0.010%と定めた。
(j)N Nは、Cと同様に引張強さやクリープ破断強度改善に
有効な元素であるが、その含有量が0.05%未満では十分
な効果を得ることができず、一方、NはCに比較して固
溶できる量は多いが0.35%を越えて含有させると高温長
時間使用中に析出する窒化物量が増加し、機械的性質の
劣化を招くことから、N含有量は0.05〜0.35%と定め
た。
有効な元素であるが、その含有量が0.05%未満では十分
な効果を得ることができず、一方、NはCに比較して固
溶できる量は多いが0.35%を越えて含有させると高温長
時間使用中に析出する窒化物量が増加し、機械的性質の
劣化を招くことから、N含有量は0.05〜0.35%と定め
た。
(k)Mo、及びW これらの元素には高温強度を改善する作用があるの
で、必要により1種又は2種含有されるが、Mo含有量が
0.3%未満であったりW含有量が0.5%未満であると前記
作用に所望の効果を得ることができない。一方、高温強
度改善の観点からはこれらの含有量は多いほど好ましい
が、Mo含有量が3.0%を越えたり、W含有量が5.0%を越
えるとその効果は飽和する傾向をみせる上、加工性の劣
化を招くようになり、しかも経済性の点からも不利であ
ることから、Mo含有量は0.3〜3.0%と、W含有量は0.5
〜5.0%とそれぞれ定めた。
で、必要により1種又は2種含有されるが、Mo含有量が
0.3%未満であったりW含有量が0.5%未満であると前記
作用に所望の効果を得ることができない。一方、高温強
度改善の観点からはこれらの含有量は多いほど好ましい
が、Mo含有量が3.0%を越えたり、W含有量が5.0%を越
えるとその効果は飽和する傾向をみせる上、加工性の劣
化を招くようになり、しかも経済性の点からも不利であ
ることから、Mo含有量は0.3〜3.0%と、W含有量は0.5
〜5.0%とそれぞれ定めた。
(l)Nb Nbは炭窒化物微細分散強化により高温強度を改善する
のに有効な元素であるが、その含有量が0.05%未満では
上記効果が十分に発揮されず、一方、1.5%を越えて含
有させると溶体化状態での未固溶窒化物量が増加して機
械的性質を劣化させることから、Nb含有量は0.05〜1.5
%と定めた。
のに有効な元素であるが、その含有量が0.05%未満では
上記効果が十分に発揮されず、一方、1.5%を越えて含
有させると溶体化状態での未固溶窒化物量が増加して機
械的性質を劣化させることから、Nb含有量は0.05〜1.5
%と定めた。
次に、この発明のオーステナイト鋼を実施例により具
体的に説明する。
体的に説明する。
〔実施例〕 まず、真空溶解にて第1〜4表に示される成分組成の
本発明鋼1〜35、従来鋼および比較鋼1〜12を溶製し、
鍛造及び冷間圧延を経た後溶体化処理を施した。なお、
第3表において、従来鋼は18−8系のオーステナイトス
テンレス鋼中で最も高温強度の優れたSUS316H鋼であ
り、第4表における比較鋼1〜12は少なくとも1種類の
成分が本願発明の範囲から外れた組成を有するオーステ
ナイト鋼である。
本発明鋼1〜35、従来鋼および比較鋼1〜12を溶製し、
鍛造及び冷間圧延を経た後溶体化処理を施した。なお、
第3表において、従来鋼は18−8系のオーステナイトス
テンレス鋼中で最も高温強度の優れたSUS316H鋼であ
り、第4表における比較鋼1〜12は少なくとも1種類の
成分が本願発明の範囲から外れた組成を有するオーステ
ナイト鋼である。
続いて、本発明鋼1〜35、従来鋼および比較鋼1〜12
について、高温強度を評価する目的で、750℃でのクリ
ープ破断試験を行い、1000時間クリープ破断強度を求め
るとともに、さらに、組織安定性を評価するために750
℃×1000時間の長時間加熱後、0℃でシャルピー衝撃試
験を行った。
について、高温強度を評価する目的で、750℃でのクリ
ープ破断試験を行い、1000時間クリープ破断強度を求め
るとともに、さらに、組織安定性を評価するために750
℃×1000時間の長時間加熱後、0℃でシャルピー衝撃試
験を行った。
これらの試験結果を第5表および第6表に示す。
第5表および第6表に示される結果から、本発明鋼1
〜35はいずれも18−8系オーステナイトステンレス鋼の
中で最も高温強度に優れたSUS316H鋼(従来鋼)よりも
著しく高いクリープ破断強度を示し、また、本発明鋼1
〜35は衝撃特性も良好であること、さらに本発明の範囲
から外れた組成を有する比較鋼1〜12はクリープ破断強
度が低下し好ましくないことなどがわかる。
〜35はいずれも18−8系オーステナイトステンレス鋼の
中で最も高温強度に優れたSUS316H鋼(従来鋼)よりも
著しく高いクリープ破断強度を示し、また、本発明鋼1
〜35は衝撃特性も良好であること、さらに本発明の範囲
から外れた組成を有する比較鋼1〜12はクリープ破断強
度が低下し好ましくないことなどがわかる。
上述のように、この発明のオーステナイト鋼は、優れ
た高温強度を有し、かつ良好な組織安定性も具備するの
で、ボイラや化学プラント等の高温装置の構造材料とし
て用いた場合に、一段と苛酷な高温操業でも長期に亘っ
て優れた性能を発揮するのである。
た高温強度を有し、かつ良好な組織安定性も具備するの
で、ボイラや化学プラント等の高温装置の構造材料とし
て用いた場合に、一段と苛酷な高温操業でも長期に亘っ
て優れた性能を発揮するのである。
Claims (4)
- 【請求項1】重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:0.3%以下、 Mn:10%以下、Cr:14〜27%、 Ni:6〜30%、Cu:2〜6%、 Al:0.003〜0.030%、 Mg:0.001〜0.015%、 B:0.001〜0.010%、 N:0.05〜0.35%、 Feおよび不可避的不純物:残り から成る成分組成を有することを特徴とする、高温強度
の優れたオーステナイト鋼。 - 【請求項2】重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:0.3%以下、 Mn:10%以下、Cr:14〜27%、 Ni:6〜30%、Cu:2〜6%、 Al:0.003〜0.030%、 Mg:0.001〜0.015%、 B:0.001〜0.010%、 N:0.05〜0.35%、 を含有し、さらに、 Mo:0.3〜3.0%、 W:0.5〜5.0% のうちの1種以上を含有し、 Feおよび不可避的不純物:残り から成る成分組成を有することを特徴とする、高温強度
の優れたオーステナイト鋼。 - 【請求項3】重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:0.3%以下、 Mn:10%以下、Cr:14〜27%、 Ni:6〜30%、Cu:2〜6%、 Al:0.003〜0.030%、 Mg:0.001〜0.015%、 B:0.001〜0.010%、 N:0.05〜0.35%、 Nb:0.05〜1.5%、 Feおよび不可避的不純物:残り から成る成分組成を有することを特徴とする、高温強度
の優れたオーステナイト鋼。 - 【請求項4】重量割合にて、 C:0.15%以下、Si:0.3%以下、 Mn:10%以下、Cr:14〜27%、 Ni:6〜30%、Cu:2〜6%、 Al:0.003〜0.030%、 Mg:0.001〜0.015%、 B:0.001〜0.010%、 N:0.05〜0.35%、 Nb:0.05〜1.5%、 を含有し、さらに、 Mo:0.3〜3.0%、 W:0.5〜5.0% のうちの1種以上を含有し、 Feおよび不可避的不純物:残り から成る成分組成を有することを特徴とする、高温強度
の優れたオーステナイト鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60272838A JPH0830247B2 (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | 高温強度の優れたオーステナイト鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60272838A JPH0830247B2 (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | 高温強度の優れたオーステナイト鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133048A JPS62133048A (ja) | 1987-06-16 |
| JPH0830247B2 true JPH0830247B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17519476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60272838A Expired - Lifetime JPH0830247B2 (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | 高温強度の優れたオーステナイト鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830247B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2510206B2 (ja) * | 1987-07-03 | 1996-06-26 | 新日本製鐵株式会社 | Si含有量の少ない高強度オ−ステナイト系耐熱鋼 |
| JP3543366B2 (ja) * | 1994-06-28 | 2004-07-14 | 住友金属工業株式会社 | 高温強度の良好なオーステナイト系耐熱鋼 |
| SE516137C2 (sv) * | 1999-02-16 | 2001-11-19 | Sandvik Ab | Värmebeständigt austenitiskt stål |
| EP2010754A4 (en) * | 2006-04-21 | 2016-02-24 | Shell Int Research | ADJUSTING ALLOY COMPOSITIONS FOR SELECTED CHARACTERISTICS IN TEMPERATURE-LIMITED HEATERS |
| CN101553640B (zh) * | 2006-04-21 | 2013-05-29 | 国际壳牌研究有限公司 | 加热器、利用所述加热器加热含烃地层的方法及所生产的烃组合物和运输燃料 |
| CN115461483B (zh) | 2020-04-30 | 2024-08-06 | 日本制铁株式会社 | 奥氏体系耐热钢 |
| US20230220508A1 (en) | 2020-04-30 | 2023-07-13 | Nippon Steel Corporation | Method for producing austenitic heat resistant steel |
| CN116607084A (zh) * | 2023-04-21 | 2023-08-18 | 武汉重工铸锻有限责任公司 | 提高大口径厚壁z2cnd18-12奥氏体型不锈钢350℃高温强度的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5521547A (en) * | 1978-08-01 | 1980-02-15 | Hitachi Metals Ltd | Austenite stainless steel having high strength and pitting corrosion resistance |
-
1985
- 1985-12-04 JP JP60272838A patent/JPH0830247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62133048A (ja) | 1987-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |