JPS6156234A - オ−ステナイト系ステンレス細粒鋼の製造法 - Google Patents

オ−ステナイト系ステンレス細粒鋼の製造法

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JPS6156234A
JPS6156234A JP59175539A JP17553984A JPS6156234A JP S6156234 A JPS6156234 A JP S6156234A JP 59175539 A JP59175539 A JP 59175539A JP 17553984 A JP17553984 A JP 17553984A JP S6156234 A JPS6156234 A JP S6156234A
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Hiroshi Teranishi
寺西 洋志
Kunihiko Yoshikawa
吉川 州彦
Yoshiatsu Sawaragi
椹木 義淳
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は5ボイラー用鋼管等として使用する際に問題
となる水蒸気酸化に対して著しい抵抗性を有し、かつ高
温強度が十分に高い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。
一般に、ボイラー用過熱器管には5US321HTBや
SUS 347HTB等のオーステナイト系ステンレス
鋼が使用されており、これら製品の製造にあたっては、
ASTM規格や火力技術基準を満足するように製造条件
が選択されている。
〈従来の技術〉− ところで、ボイラー用オーステナイト系ステンレス鋼管
は1通常5冷間加工によって所定の最終サイズにされる
が、その際に素材の硬化を伴うので何度かの軟化処理を
行って冷間加工を終了し、その後、溶体化処理を施して
所望の高温強度を確保するのが普通であった。
この場合、中間軟化温度や最終軟化温度に関する格別な
指定はなされていないが、溶体化処理温度が高くなると
高温強度も上昇することから。
JIS鋼管規格の指定温度よりも溶体化処理温度を高く
する傾向が目立っている。
しかし、溶体化処理温度を高くすると鋼の結晶粒が粗大
化すると言う不都合が生じゃすいことも知られていた。
鋼の結晶粒度は、水蒸気による腐食(°′水蒸気酸化″
と呼ばれる)と密接な関係があり、粗粒鋼はどこの腐食
が大きくなるものである。そして、水蒸気酸化により引
き起される問題点として材料の減肉並びに腐食生成物(
酸化スケール)の剥離があげられるが、ボイラー用鋼管
としては特に後者が重大な問題となりがちである。
即ち、スケールの剥離が生じると、剥離スケールは水蒸
気によって例えばタービン部に運ばれ、タービンブレー
ドの二ローション損傷を引き起したり、チューブ内に堆
積して水蒸気流を閉塞したりして、甚だしい場合にはチ
ューブの破裂事故を招きかねないものであった。
以上のように、ボイラー用鋼管は高温強度と耐食性とを
兼ね備える必要があるので、溶体化処理だけで調質する
場合には、所望とするクリープ破断強度から溶体化処理
の最低温度が、そして良好な耐食性を示す微細結晶粒(
GSAが7よりも細かいと十分な耐水蒸気酸化性を示す
とされている)を得ると言う観点から溶体化処理の最高
温度がそれぞれ決められることとなる。
しかしながら、クリープ強度から決まる最低温度が結晶
粒度から決まる最高温度よりも高い場合には、耐食性を
犠牲にし、満足できる強度が確保できるように溶体化温
度を選択した上で5表明処理等の1面倒でしかも安定性
に欠ける処理手段にて耐食性の改善を図るしか方法がな
かつだのである。
そこで5本発明者等は、このような問題点を解消すべく
5 rTjcやNbC等の炭化物が析出するタイプのオース
テナイト系ステンレス鋼を使用し、これに特  “定条
件の熱処理と加工とを施すことから成る、高温の溶体化
処理を施すにもかかわらず微細結晶粒がそのまま維持さ
れて、高温強度並びに耐食性が共に優れた鋼材が実現さ
れる方法」 を、特開昭58−16’7’i’26号として先に提案
した。
第2図は、上記提案に係るオーステナイト系ステンレス
細粒鋼の製造方法を模式化して示したものである。
〈発明が解決しようとする問題点〉 前記特開昭58−16’7726号として提案された方
法は、確かに1表面処理等の格別な後処理工程を必要と
することなく良好な耐食性と高温強度特性を兼備した鋼
材を安定して製造し得る有用な技術的手段ではあったが
、それでも、第2図からも明らかなように5作業能率上
並びに経済上好ましくないパ高温軟化処理″を必須とす
ることに加えて、該高温軟化処理にて軟化した素材の結
晶粒度が著しく粗粒化することから5所望の細粒銅製品
を安定確実に得るためにはその後の冷間加工の加工率を
出来れば30%以上と言う高い値に設定する必要のある
ことが、その後も続けられた本発明者等の検討によって
明らかとなったのである。
そして、前記冷間加工の加工率を30%以上としなけれ
ばならないと言うことは、例えば製造しようとする鋼管
等の寸法によっては該方法が適用できないことを意味す
るものでもあった。
〈問題点を解決するだめの手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、製品品質、作業
能率、経済性等に悪影響を及ぼすところの前記°′高高
温軟化処理管を要することなく、ボイラー用鋼管等とし
て好適な高温強度の高いオーステナイト系ステンレス細
粒鋼を安定・確実に製造すべく更に研究を続けた結果、 「特定量のNb及びT1の1種以上とCとを含むオース
テナイト系ステンレス鋼の熱間加工温度を十分に高める
とともに、熱間加工後の冷却を急速冷却とすれば、熱間
加工後の素材の結晶粒度はGS篇で3〜4(先に提案し
た方法での高温軟化処理後は、()SAO〜2程度)と
細かくなる上、十分に大きなTiやNbの固溶量を確保
することができ。
高温軟化処理や格別に高い加工率の冷間加工を施すこと
なく、溶体化処理にてクリープ強度の高い細粒鋼が得ら
れる」 との知見を得るに至ったのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり。
Nb:0.1%以上(以下、成分割合は重量基準で示す
こととする)、 Ti:0.1チ以上 を単独又は複合で含有し、かつ、 C:0.04%以上 をも含むオーステナイト系ステンレス鋼に加工終了温度
:1200℃以上の熱間加工を施した後、冷却速度:5
00℃/ hr以上にて急冷し、続いて加工率:20係
以上の冷間加工を施してから、熱間加工終了温度よりも
30℃以上低い温度で溶体化処理することにより、高温
強度及び耐食性(耐水蒸気酸化性)の優れだオーステナ
イト系ステンレス細粒鋼を簡単かつ安定して製造する点
。
に特徴を有するものである。
なお5第1図は、この発明のオーステナイト系ステンレ
ス細粒鋼の製造方法を模式化して示したものであり、第
2図と比較することでこの発明の特徴が一層明瞭に浮か
び上るはずである。
次に、この発明の方法において、 Nb、 Ti及びC
の含有量、熱間加工終了温度、冷却速度、冷間加工の加
工率、及び溶体化処理温度を、それぞれ前述の如くに数
値限定した理由を説明する。
(a) Nb、 Tj、及びC含有量 Nb、 T:i及びC成分は、溶体化処理中にNbCや
TiC等として析出し鋼材の組織を細粒化する作用を有
しているが、Nb及びT1の含有量がそれぞれ0.1係
未満であったり、或いはC含有量が0.04 %未満で
あったりすると、NbCやTiC等の析出量が不足して
鋼組織の所望の細粒化が達成できずに耐食性劣化を来た
すことから、鋼中に01係以−ヒのNb又は0.1 %
以上のTjを単独又は複合で含有させることとし、かつ
C量もo、 04 %以上と定めた。
なお、Nb又はTjの含有量が3%を越えると、加  
  □工性の劣化や、鋼材使用中にσ相の析出が顕著と
なって脆化を来たす恐れが生じ、またC含有量が03係
を越えると結晶粒界の炭化物(M2.、C6)析出が甚
だしくなって耐食性を損なう恐れがでてくることから、
 NbやT1の含有量はそれぞれ3係以下に、C含有量
は03係以下に抑えることが好ましい。
(b)  熱間加工終了温度 熱間加工終了温度が120C)C未満になると十分なN
b又はT1の固溶量を確保できなくなり、溶体化処理を
通して微細結晶粒を実現し難くなることから、熱間加工
終了温度を1200℃以上と定めた。
(C)熱間加工終了後の冷却速度 熱間加工終了後の冷却速度が、500 ℃/hrを下回
るとNbCやTjCの析出が起って、やはりNb又はT
jの十分な固溶量を確保できなくなることがら、上記冷
却速度は500℃/hr以上と定めた。
第3図は、SUS 321H鋼、5US34’7H鋼に
おけるNbC又u T i C析出と熱間加工終了後の
冷却速度との関係を示した線図であるが、熱間加工終了
後の鋼を冷却したときの12oO〜950℃間の冷却速
度が500℃/ hrの場合に炭素量の80%がNb、
C又はTj、Cとして析出するノーズに交叉している。
このように、第3図からも、熱間加工終了後の冷却速度
を500℃/1〕rより速くする必要のあることが明ら
かである。
(d)  冷間加工の加工率 熱間加工後の冷間加工は、溶体化処理時に生成する再結
晶粒を所望の細粒とするために欠かせないものであるが
、該冷間加工の加工率が20係未満では所望の微細組織
(GS扁が7以上の結晶粒度)を実現できないことから
、冷間加工の加工率を20係以−ヒと定めた。
なお、これまでの説明からも明らかなように、細粒鋼を
得るためには上記加工率は高いほど好ましく、この意味
からは加工率に上限は存在しない。
(e)溶体化処理温度 熱間加工終了温度と溶体化処理温度との差が30℃未満
では1両処理時の溶解度差が小さいので熱間加工工程で
固溶したNb−jTiが溶体化処理時にNbCやTiC
等となって析出する量が少なく、所望の細粒組織を達成
できないことから、溶体化処理温度を「熱間加工終了温
度よりも30℃以上低い温度」と定めた。
なお、溶体化処理温度が1100℃未満になると高温材
料として必要なりリープ破断強度を確保でき々い恐れが
あり、また1300℃を越えた場合にはNbCやTiC
等の固溶量が多くなって結晶粒の和犬化を招く傾向があ
ることから5溶体化処理温度ば1100−1300℃に
調整することが好ましい。
壕だ、言うまでもないことであるが、この発明の方法で
対象とする鋼は、SUS 321H鋼や5US347H
鋼のみに限られるものではなく、Nb及びT]を単独又
は複合で含有し、かつ所定量のCを含有するオーステナ
イト系ステンレス鋼であればいずれでも良いことはもち
ろんのことである次いで、この発明を実施例により比較
例と対比しながら説明する。
実施例 丑ず、第1表に示すよ“うな化学成分組成の鋼A〜Qを
用意した。
次に、これらの鋼に第1図の如き工程で、鍛造・熱間圧
延(熱間加工)、冷間圧延(冷間加工)、及び溶体化処
理を施し、冷延板を製造した。
これらの処理条件、並びに得られた冷延板の結晶粒度(
A、STMGSA)、クリープ破断強度を、第2表に示
しだ。
なお、第2表に1は、参考のため、同一成分組成鋼につ
いて先に提案した特開昭58−16’i”i’26号の
方法(第2図で示される方法)を適用して得られた冷延
板の結晶粒度とクリープ破断強度も併せて示した。
第2表に示された結果からも5次の事項が明らかである
。即ち5 (7)本発明の条件通りの方法によれば、クリープ強度
が高く、かつGSAが7以上の細粒鋼を安定して製造す
ることができること。
(イ)高温熱間加工を行ったとしても、その後の冷却速
度が遅いと、得られる鋼材の結晶粒度が粗大となること
(試験番号3及び7)。
(つ)熱間加工終了温度と溶体化処理温度との差が30
℃未満では鋼材の細粒化が困難であること(試験番号9
及び12)。
に)冷間加工率が20%未満では、得られる鋼材はやや
粗粒材となること(試験番号11)。
(2)Nb含有量或いはT1含有量が01%未満の鋼を
使用しても、所望の細粒鋼が得られないこと(試験番号
24及び25)。
(A C含有量が0,04%未満の鋼材を使用したので
は、Ti及びNb含有量が十分に高くても所望の細粒鋼
を実現できないこと(試験番号26)。
また、第4図は、冷間加工の加工率の観点からの本発明
方法により製造し得る鋼管寸法(鋼管の製造様式:熱間
押出後冷間抽伸仕上法)を、先に提案した特開昭58−
167726号の方法で可能な寸法範囲と比較した図面
であるが、第4図からも1本発明方法によって鋼管製造
可能寸法範囲が拡大していることは明白である。
〈総括的な効果〉 以上説明したように、この発明によれば、■ 高温軟化
処理工程の省略により、オーステナイト系ステンレス細
粒鋼の製造を簡単かつ経済的に行えるようになる、 ■ 冷間加工前の素材の結晶粒度が従来工程材に比べて
小さいため、冷間加工率をより低くすることができ、広
範な寸法範囲での鋼管等の製造が可能となる、 ■ 得られるオーステナイト系ステンレス鋼材は、細粒
鋼であるため、ボイラ用鋼管等で問題になる耐水蒸気酸
化抵抗が良好である。
等、産業上極めて有用な効果がもたらされるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の細粒鋼製造方法を示す概略模式図、 第2図は、従来の細粒鋼製造方法を示す概略模式図、 第3図は、オーステナイト系ステンレス鋼におけるNb
C又はTiC析出に及ぼす温度と冷却時間の関係を示す
線図、 第4図は1本発明方法により製造し得る鋼管寸法と従来
法で可能な該寸法とを比較した図面である。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  富  1) 和  夫 ほか1名cつ。) 
希?け ト

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 重量割合で、 Nb:0.1%以上、Ti:0.1%以上 を単独又は複合で含有し、かつ、 C:0.04%以上 をも含むオーステナイト系ステンレス鋼に加工終了温度
    :1200℃以上の熱間加工を施した後、冷却速度:5
    00℃/hr以上にて急冷し、続いて加工率:20%以
    上の冷間加工を施してから、熱間加工終了温度よりも3
    0℃以上低い温度で溶体化処理することを特徴とする、
    高温用オーステナイト系ステンレス細粒鋼の製造法。
JP59175539A 1984-08-23 1984-08-23 オ−ステナイト系ステンレス細粒鋼の製造法 Granted JPS6156234A (ja)

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