JPS6164860A - 耐食性および強度等の優れたNbを含有するオ−ステナイト系耐熱鋼及びその製造法 - Google Patents
耐食性および強度等の優れたNbを含有するオ−ステナイト系耐熱鋼及びその製造法Info
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- JPS6164860A JPS6164860A JP18476484A JP18476484A JPS6164860A JP S6164860 A JPS6164860 A JP S6164860A JP 18476484 A JP18476484 A JP 18476484A JP 18476484 A JP18476484 A JP 18476484A JP S6164860 A JPS6164860 A JP S6164860A
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は耐粒界腐食性及び強度等に優れた含Nbオース
トナイト系耐熱鋼及びその製造方法に関する。
トナイト系耐熱鋼及びその製造方法に関する。
Nb i含有するオーステナイト系耐熱鋼管材料として
5US347H鋼が知られている。
5US347H鋼が知られている。
この鋼の諸性性は最終の熱処理温度(溶体化処理温度)
に大きな影響を受ける。すなわちこの鋼は、高温すなわ
ちNb炭化物の大部分がマトリックスに溶は込むような
高温で溶体化処理を行うとクリープ破断強度は増力口す
るが、結晶粒の粗大化防止作用をするNb炭化物が存在
しないことから結晶粒径が大きくなシ、クリープ破断延
性、耐水蒸気酸化性が低下する。また固溶炭素が増加す
るため鋭敏化を起し易く、十分な耐粒界腐食特性が得ら
nない。−万、低温、すなわちNb炭化物がマトリック
スにほとんど固溶することがない程度の低温で溶体処理
を行うと結晶粒が組粒化し、クリープ破断延性及び耐水
蒸気酸化性が向上するとともに、鋭敏化を起しにく〈耐
粒界腐食性が向上するが、逆にクリープ破断強度はやや
低くなる。このような5US347I(鋼の特性に対し
、炭化物をある程度溶は込ませた状態で細粒組織を得る
方法もあるが、耐粒界腐食特性は必ずしも大きくは改善
されない。ま7t、Nt−添力口した上、Nb炭化物は
固溶するがNb窒化物はその一部又は全部が固溶しない
程度の高温で溶体化処理を行った場合も細粒の高強度鋼
を得ることが可能であるが、この場合は耐粒界腐食性は
さらに低下してしまう。
に大きな影響を受ける。すなわちこの鋼は、高温すなわ
ちNb炭化物の大部分がマトリックスに溶は込むような
高温で溶体化処理を行うとクリープ破断強度は増力口す
るが、結晶粒の粗大化防止作用をするNb炭化物が存在
しないことから結晶粒径が大きくなシ、クリープ破断延
性、耐水蒸気酸化性が低下する。また固溶炭素が増加す
るため鋭敏化を起し易く、十分な耐粒界腐食特性が得ら
nない。−万、低温、すなわちNb炭化物がマトリック
スにほとんど固溶することがない程度の低温で溶体処理
を行うと結晶粒が組粒化し、クリープ破断延性及び耐水
蒸気酸化性が向上するとともに、鋭敏化を起しにく〈耐
粒界腐食性が向上するが、逆にクリープ破断強度はやや
低くなる。このような5US347I(鋼の特性に対し
、炭化物をある程度溶は込ませた状態で細粒組織を得る
方法もあるが、耐粒界腐食特性は必ずしも大きくは改善
されない。ま7t、Nt−添力口した上、Nb炭化物は
固溶するがNb窒化物はその一部又は全部が固溶しない
程度の高温で溶体化処理を行った場合も細粒の高強度鋼
を得ることが可能であるが、この場合は耐粒界腐食性は
さらに低下してしまう。
本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
耐粒界腐食性に優れるとともに、比較的低温域すなわち
常温及び600℃以下のクリープ変形金起さない温度域
における適度な強度(常温53 Kff/−程度)t−
有し、しかもクリープ変形の起る高温領域での優れた高
温強度又は耐高温水蒸気酸化性のいずnか一方の特性を
有する含Nbオーステナイト系耐熱鋼を提供せんとする
ものであシ、さらに、こnら特性の総て金兼ね備えたこ
の種の耐熱鋼の製造法を提供せんとするものである。
耐粒界腐食性に優れるとともに、比較的低温域すなわち
常温及び600℃以下のクリープ変形金起さない温度域
における適度な強度(常温53 Kff/−程度)t−
有し、しかもクリープ変形の起る高温領域での優れた高
温強度又は耐高温水蒸気酸化性のいずnか一方の特性を
有する含Nbオーステナイト系耐熱鋼を提供せんとする
ものであシ、さらに、こnら特性の総て金兼ね備えたこ
の種の耐熱鋼の製造法を提供せんとするものである。
このため本発明は、C量を従来の5US347H鋼に較
べ低減せしめるとともに・このC量の低減による強度、
すなわち常温及び600℃以下のクリープ変形を起さな
い温度域での強度(以下、単に常温強度と称す)及びク
リープ変形の起る温度域での高温強度(以下、単に高温
強度と称す)の低下をN全含有させることによシ防止し
さらには改善するものである。しかも本発明では、この
C量、N量及びN′b量を、耐粒界腐食にとって最も厳
しい最終溶体化処理条件、すなわち凪炭化物及びNb窒
化物が完全に固溶するような高温条件で最終溶体化処理
を行った場合においても、当該腐食が問題とならないよ
う調整することによシ、従来技術をもってしては両立が
不可能であつ念優T″Lfr:、耐粒界腐食割n性と優
nた高温強度を兼ね備えた含Nbオーステナイト系耐熱
鋼を得ることに成功したものである。また本発明では、
粒度の如何、すなわち細粒状態でもまた比較的粗粒状態
でも耐粒界腐食性と優nた強度を得ることができる。こ
のような本発明の特徴とするところは、C: 0.02
〜0.05wt%、Si:2 wt%以下、Mn :
2 wt %以下、Nl:9〜35wt%、cr :
15〜26wl、%、N : 0.05〜0.15wt
チ、Nb:2wt%以下、さらに必要に応じてMO:3
wt%以下、Al:1wt%以下、Cu:3wt%以下
の1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避不純
物からなり、且つNbft、N量及びC量が、 Nb/N≧loo[c]+5 の関係を満足するよう調整され、結晶粒度番号が6番未
満となるようにした点にあわ、これによシ優wfcit
粒界腐食特性と、常温強度及び高温強度とが適切に得ら
れる。
べ低減せしめるとともに・このC量の低減による強度、
すなわち常温及び600℃以下のクリープ変形を起さな
い温度域での強度(以下、単に常温強度と称す)及びク
リープ変形の起る温度域での高温強度(以下、単に高温
強度と称す)の低下をN全含有させることによシ防止し
さらには改善するものである。しかも本発明では、この
C量、N量及びN′b量を、耐粒界腐食にとって最も厳
しい最終溶体化処理条件、すなわち凪炭化物及びNb窒
化物が完全に固溶するような高温条件で最終溶体化処理
を行った場合においても、当該腐食が問題とならないよ
う調整することによシ、従来技術をもってしては両立が
不可能であつ念優T″Lfr:、耐粒界腐食割n性と優
nた高温強度を兼ね備えた含Nbオーステナイト系耐熱
鋼を得ることに成功したものである。また本発明では、
粒度の如何、すなわち細粒状態でもまた比較的粗粒状態
でも耐粒界腐食性と優nた強度を得ることができる。こ
のような本発明の特徴とするところは、C: 0.02
〜0.05wt%、Si:2 wt%以下、Mn :
2 wt %以下、Nl:9〜35wt%、cr :
15〜26wl、%、N : 0.05〜0.15wt
チ、Nb:2wt%以下、さらに必要に応じてMO:3
wt%以下、Al:1wt%以下、Cu:3wt%以下
の1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避不純
物からなり、且つNbft、N量及びC量が、 Nb/N≧loo[c]+5 の関係を満足するよう調整され、結晶粒度番号が6番未
満となるようにした点にあわ、これによシ優wfcit
粒界腐食特性と、常温強度及び高温強度とが適切に得ら
れる。
また本発明の他の特徴とするところは、C: 0.02
〜0.05 wt%、Si:2wt%以下、Mn:2w
t%以下、Ni : 9〜35 wt%、Cr: l
5〜26wtチ、N : 0.05〜0.15wt %
、Nb : 2wt%以下、さらに必要に応じてMo
: 3 wt%以下、A4:1wt%以下、C’u:3
wtチ以下の1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び
不可避不純物からな)、且つNbi、N量及びC量が、 Nb/N≧100CC)+5 の関係を満足するよう調整さn、結晶粒度番号が6番以
上となるようとした点にあシ、これによシ、優れた耐粒
界腐食特性と適切な常温強度が得られるとともに1優n
た耐水蒸気酸化性が得らルる。
〜0.05 wt%、Si:2wt%以下、Mn:2w
t%以下、Ni : 9〜35 wt%、Cr: l
5〜26wtチ、N : 0.05〜0.15wt %
、Nb : 2wt%以下、さらに必要に応じてMo
: 3 wt%以下、A4:1wt%以下、C’u:3
wtチ以下の1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び
不可避不純物からな)、且つNbi、N量及びC量が、 Nb/N≧100CC)+5 の関係を満足するよう調整さn、結晶粒度番号が6番以
上となるようとした点にあシ、これによシ、優れた耐粒
界腐食特性と適切な常温強度が得られるとともに1優n
た耐水蒸気酸化性が得らルる。
さらに本発明の他の特徴とするところは、上記諸物件、
すなわち、耐粒界腐食性、強度及び耐水蒸気酸化性の総
てを高度に満足させ得るこの種の耐熱鋼の製造法に関す
るものであフ、その特徴とするところは、C:0.02
〜0.05wt%、Si:2wt%以下、MH: 2
wt%以下、Ni : 9〜35 wt%、Cr:15
〜26wt%、N:o、os〜0.15wt%、Nb
: 2wt%以下、さらに必要に応じてMo:3wt%
以下、Al: l wt%以下、Cu:3wt%以下の
1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避不純物
からなり、且つNbi、N量及びC量が、 Nb/N≧xoo[c)+s の関係を満足するよう調整さ几た調音、冷間加工途中で
1150℃以上の温度で軟化処理し、その後の冷間加工
”t−15%以上の冷間加工度で行った後、1150℃
以上の温度で最終溶体化処理を行うようKしたことにあ
る。
すなわち、耐粒界腐食性、強度及び耐水蒸気酸化性の総
てを高度に満足させ得るこの種の耐熱鋼の製造法に関す
るものであフ、その特徴とするところは、C:0.02
〜0.05wt%、Si:2wt%以下、MH: 2
wt%以下、Ni : 9〜35 wt%、Cr:15
〜26wt%、N:o、os〜0.15wt%、Nb
: 2wt%以下、さらに必要に応じてMo:3wt%
以下、Al: l wt%以下、Cu:3wt%以下の
1種又は2種以上を含有し、残部Fe及び不可避不純物
からなり、且つNbi、N量及びC量が、 Nb/N≧xoo[c)+s の関係を満足するよう調整さ几た調音、冷間加工途中で
1150℃以上の温度で軟化処理し、その後の冷間加工
”t−15%以上の冷間加工度で行った後、1150℃
以上の温度で最終溶体化処理を行うようKしたことにあ
る。
以下本発明の詳細及びその限定理由について説明する。
本発明鋼はボイラ等で使用される場合に総合的に優れ比
特性を持つことをその上次る目的としている。高温にお
いて使用さnる材料においても粒界型の割tが起ること
がち)、耐粒界腐食性は最重点を置くべき特性の1つで
ある。粒界腐食はC量が増加子ると大きくなる傾向があ
るが、この傾向は高温のりIJ−ブ(破断)強度を上げ
る次めの高温溶体化を行うと著しくなる。このため本発
明は粒界腐食に有害々CiNで置換するものでちり、こ
のような観点からCはその上限を0.05wt%に抑え
ら几る。しかし、高温クリープ(破断)強度を確保する
ため、Cはその下限をO’、02wt係とする。
特性を持つことをその上次る目的としている。高温にお
いて使用さnる材料においても粒界型の割tが起ること
がち)、耐粒界腐食性は最重点を置くべき特性の1つで
ある。粒界腐食はC量が増加子ると大きくなる傾向があ
るが、この傾向は高温のりIJ−ブ(破断)強度を上げ
る次めの高温溶体化を行うと著しくなる。このため本発
明は粒界腐食に有害々CiNで置換するものでちり、こ
のような観点からCはその上限を0.05wt%に抑え
ら几る。しかし、高温クリープ(破断)強度を確保する
ため、Cはその下限をO’、02wt係とする。
cl置換するNは、常・高温強度を確保するため0.0
5 wt 1以上必要であるが、0.15wt%を超え
てもその効果が飽和するため、0.05〜0.15wt
%の範囲とする。第2図は高温強度に及ぼすN量の影響
を0.03wt%C−x7wt%Cr 12wt%Ni
−0,85wt%Nbfi4(図中呂は第1表中の供
試材鋼Nαを示す)について調べたものであシ、Nb炭
化物は勿論Nb窒化物を和尚固溶させるため最終溶体化
処理温度11190℃lc選んでいる。jfLによn、
u、N k O,05wtチ以上含有させることによシ
、650℃、20 Kg/1han”負荷のもとてのク
リープ破断時間が1000時間以上と、高温強度が改善
さnていることが示さしている。第3図は常温強度に及
はすNの影響を同じ(0,03wt%C17wt%Cr
−12wt%Ni −0,85wt%Nb鋼(図中醜は
第1表中の供試材鋼m’6示す)について調べたもので
、常温で引張試験を行った結果を示すものである。図中
○印は1220℃、e印は1050℃でそnぞれ最終溶
体処理を行ったものであるが、両者ともにほぼ同一線上
にあり、53 Kg/arm2以上の強度を得るために
は0.05 wt%以上のNが必要なことが判る。セし
てNb炭化物及び窒化物が完全に固溶する温度で溶体化
処理した場合には主として固溶強化(析出強化)によシ
強度が向上し、炭窒化物が全く溶は込まない温度で溶体
化処理しfc場合には、主として細粒効果によって強度
が向上していると考えられるが、その強化作用はほぼ同
一であることが判る。したがってクリープ変形を伴わな
い温度域での強度はいかなる場合でもNの添加で改善さ
nる。
5 wt 1以上必要であるが、0.15wt%を超え
てもその効果が飽和するため、0.05〜0.15wt
%の範囲とする。第2図は高温強度に及ぼすN量の影響
を0.03wt%C−x7wt%Cr 12wt%Ni
−0,85wt%Nbfi4(図中呂は第1表中の供
試材鋼Nαを示す)について調べたものであシ、Nb炭
化物は勿論Nb窒化物を和尚固溶させるため最終溶体化
処理温度11190℃lc選んでいる。jfLによn、
u、N k O,05wtチ以上含有させることによシ
、650℃、20 Kg/1han”負荷のもとてのク
リープ破断時間が1000時間以上と、高温強度が改善
さnていることが示さしている。第3図は常温強度に及
はすNの影響を同じ(0,03wt%C17wt%Cr
−12wt%Ni −0,85wt%Nb鋼(図中醜は
第1表中の供試材鋼m’6示す)について調べたもので
、常温で引張試験を行った結果を示すものである。図中
○印は1220℃、e印は1050℃でそnぞれ最終溶
体処理を行ったものであるが、両者ともにほぼ同一線上
にあり、53 Kg/arm2以上の強度を得るために
は0.05 wt%以上のNが必要なことが判る。セし
てNb炭化物及び窒化物が完全に固溶する温度で溶体化
処理した場合には主として固溶強化(析出強化)によシ
強度が向上し、炭窒化物が全く溶は込まない温度で溶体
化処理しfc場合には、主として細粒効果によって強度
が向上していると考えられるが、その強化作用はほぼ同
一であることが判る。したがってクリープ変形を伴わな
い温度域での強度はいかなる場合でもNの添加で改善さ
nる。
Nbは粒界腐食を防止するためC1Nとの関係でその量
全規制されつつ添加さnる。すなわち、本発明ではNb
量、N量及びC量が、Nb/N≧100 CC〕+ 5 の関係t−満足するよう調整さnる。第1図は17wt
%Cr−12wt%Ni −N : 0.05〜0.1
5wt1鋼において、C量及びN量を変化させた鋼につ
いて、1220℃で溶体化処理してNb窒化物を完全に
固溶させた後、650℃、2hrの鋭敏化処理し、こn
についてJIS G O575に従ってストラウス試i
l1行い、割nの発生状況を調べたものである(なお、
図中の随が付さnたものはC景、Nb/Hに関して後述
する実施例の同raの鋼と対応している)。同図によれ
ば、C量が0.05wt%を超える鋼はNb/Nの値に
かかわらず粒界腐食を生じ、逆に0.02wt%未満の
範囲ではNb / Hの値にかかわらず粒界腐食を生じ
ていない。そして本発明の範囲であるC : 0.02
〜0.05wt%の範囲では、C:0.03wt%では
Nb/N 二8以上、C: 0.05wt %ではNb
/N : 10以上というようにCmが多くなるほど同
−Niに対してNb、t’e多量に含有させる必要があ
り、具体的にはNb/N≧loO〔c:1+5vi″満
足させるようNb、C,Hの各含有量を調整しなけnば
ならないことが判る。前述のように粒界腐食は炭窒化物
が完全に固溶した状態で最も生じ易いものであるから、
この状態で粒界腐食を生じないようにNb、N1Cの量
的関係を調整しておくことによシ、その粒度の如何、最
終溶体化処理の如何にかかわらず粒界腐食のおそnはな
くなる。なお、C:0.02wt1未満の領域は粒界腐
食は生じないが、前述したように強度(クリープ強度及
び常温強度)が劣るため本発明の範囲外とされる。
全規制されつつ添加さnる。すなわち、本発明ではNb
量、N量及びC量が、Nb/N≧100 CC〕+ 5 の関係t−満足するよう調整さnる。第1図は17wt
%Cr−12wt%Ni −N : 0.05〜0.1
5wt1鋼において、C量及びN量を変化させた鋼につ
いて、1220℃で溶体化処理してNb窒化物を完全に
固溶させた後、650℃、2hrの鋭敏化処理し、こn
についてJIS G O575に従ってストラウス試i
l1行い、割nの発生状況を調べたものである(なお、
図中の随が付さnたものはC景、Nb/Hに関して後述
する実施例の同raの鋼と対応している)。同図によれ
ば、C量が0.05wt%を超える鋼はNb/Nの値に
かかわらず粒界腐食を生じ、逆に0.02wt%未満の
範囲ではNb / Hの値にかかわらず粒界腐食を生じ
ていない。そして本発明の範囲であるC : 0.02
〜0.05wt%の範囲では、C:0.03wt%では
Nb/N 二8以上、C: 0.05wt %ではNb
/N : 10以上というようにCmが多くなるほど同
−Niに対してNb、t’e多量に含有させる必要があ
り、具体的にはNb/N≧loO〔c:1+5vi″満
足させるようNb、C,Hの各含有量を調整しなけnば
ならないことが判る。前述のように粒界腐食は炭窒化物
が完全に固溶した状態で最も生じ易いものであるから、
この状態で粒界腐食を生じないようにNb、N1Cの量
的関係を調整しておくことによシ、その粒度の如何、最
終溶体化処理の如何にかかわらず粒界腐食のおそnはな
くなる。なお、C:0.02wt1未満の領域は粒界腐
食は生じないが、前述したように強度(クリープ強度及
び常温強度)が劣るため本発明の範囲外とされる。
さらに励は2 wt%を超えて添加してもこnに見合う
効果が得らnず、却って溶接性が悪化するという問題が
あシ、このため、その上限が2wtチに規制さnる。
効果が得らnず、却って溶接性が悪化するという問題が
あシ、このため、その上限が2wtチに規制さnる。
Niはオーステナイト単相組織を得るたあには少なくと
も9 wt%必要であるが、35wt%を超えると経済
性を損うため、9〜a s wt %とする。
も9 wt%必要であるが、35wt%を超えると経済
性を損うため、9〜a s wt %とする。
Crは、所望の耐食性を得るためには15wt%以上必
要であるが、26wt%’を超えて添加するとオーステ
ナイト単相組織が得られなくな)、このため15〜26
wt%とする。
要であるが、26wt%’を超えて添加するとオーステ
ナイト単相組織が得られなくな)、このため15〜26
wt%とする。
その他の成分について説明すると、まずMnは脱酸作用
を有しオーステナイト系耐熱鋼に通常含有される元素で
あるが、2wt%を超えて含有させると溶接性が劣化す
るため、2wt%全上限とする。Stも脱酸元素として
オーステナイト系耐熱鋼に含まnる元素であシ、オース
テナイト単相組織が得らnる々らば2wt俤を限度とし
て含有させることができる。
を有しオーステナイト系耐熱鋼に通常含有される元素で
あるが、2wt%を超えて含有させると溶接性が劣化す
るため、2wt%全上限とする。Stも脱酸元素として
オーステナイト系耐熱鋼に含まnる元素であシ、オース
テナイト単相組織が得らnる々らば2wt俤を限度とし
て含有させることができる。
本発明では以上のような成分に、必要に応じMo :
3 wt%以下、Cu二3wt%以下、Al:1wt%
以下の1種または2種以上を含有させることができる。
3 wt%以下、Cu二3wt%以下、Al:1wt%
以下の1種または2種以上を含有させることができる。
MO、cuは常温ならびに高温強度を向上させる効果が
あるが、そn(J−n awt%でほぼその効果が飽和
し、このためそれぞfL 3 wtチを上限とする。ま
たAlは耐酸化往管向上させるが、1 wt%を超える
と銅の溶製が困難となる。
あるが、そn(J−n awt%でほぼその効果が飽和
し、このためそれぞfL 3 wtチを上限とする。ま
たAlは耐酸化往管向上させるが、1 wt%を超える
と銅の溶製が困難となる。
以上のような成分組成の規制に加え、本発明では目的と
する特性忙応じ結晶粒度が規制さ【る。すなわち、耐粒
界腐食性及び常温強度という基本特性に加え、特に高温
強度に優れた鋼とする場合には、結晶粒度番号が6番未
満となるように、it上記基本特性に加え、特に耐水蒸
気酸化性に優−nfc鋼とする場合には、結晶粒度番号
が6番以上となるように規制される。
する特性忙応じ結晶粒度が規制さ【る。すなわち、耐粒
界腐食性及び常温強度という基本特性に加え、特に高温
強度に優れた鋼とする場合には、結晶粒度番号が6番未
満となるように、it上記基本特性に加え、特に耐水蒸
気酸化性に優−nfc鋼とする場合には、結晶粒度番号
が6番以上となるように規制される。
結晶粒度は、基本的には最終溶体化処理条件によ)支配
さn、最終溶体化処理温度を1150’C’lr超える
高温で行うとNb窒化物の固溶がはじ1シ、このため結
晶粒粗大化防止作用が弱まり、結晶粒度も6番未満にな
る傾向を有する。このような鋼では特に優れた高温強度
が得られるものであシ、これが本願第1の発明である。
さn、最終溶体化処理温度を1150’C’lr超える
高温で行うとNb窒化物の固溶がはじ1シ、このため結
晶粒粗大化防止作用が弱まり、結晶粒度も6番未満にな
る傾向を有する。このような鋼では特に優れた高温強度
が得られるものであシ、これが本願第1の発明である。
一万、最終溶体化処理i Nb窒化物がほとんど固溶し
ない1150℃未満で行えばNb窒化物による結晶粒粗
大化防止作用によシ粒反番号6番以上のものが得られる
。このような鋼はその細粒化によシ優nた耐水蒸気酸化
性が得らnる。耐水蒸気酸化性は結晶粒度に支配さnる
。すなわち水蒸気酸化によるスケールの剥離は、そのス
ケールが70μmft超えると起シはじめ、100μr
nl超えると著しくなる。
ない1150℃未満で行えばNb窒化物による結晶粒粗
大化防止作用によシ粒反番号6番以上のものが得られる
。このような鋼はその細粒化によシ優nた耐水蒸気酸化
性が得らnる。耐水蒸気酸化性は結晶粒度に支配さnる
。すなわち水蒸気酸化によるスケールの剥離は、そのス
ケールが70μmft超えると起シはじめ、100μr
nl超えると著しくなる。
そしてCr含有量が20%以下のオーステナイト系ステ
ンレス鋼にあっては、長時間使用時のスケールの成長は
550〜600℃においては結晶粒径の2倍程度で止ま
ることが多く、シたがって粒度6番の場合のスケール厚
さは概ね80〜100μm1同8番の場合のスケール厚
さは40〜50μ扉となる。このようなことから、スケ
ールの厚さを剥離の生じない70μm以下の厚さにとど
める九めには粒度t−6番以上に調整する必要があるも
のであ)、こnが特に耐水蒸気酸化性の優れ念ものとし
て規定した本創第2の発明である。
ンレス鋼にあっては、長時間使用時のスケールの成長は
550〜600℃においては結晶粒径の2倍程度で止ま
ることが多く、シたがって粒度6番の場合のスケール厚
さは概ね80〜100μm1同8番の場合のスケール厚
さは40〜50μ扉となる。このようなことから、スケ
ールの厚さを剥離の生じない70μm以下の厚さにとど
める九めには粒度t−6番以上に調整する必要があるも
のであ)、こnが特に耐水蒸気酸化性の優れ念ものとし
て規定した本創第2の発明である。
次に本発明の製造法について説明する。
前述したように、結晶粒度は基本的には最終溶体化処理
条件により支配されるが、よp具体的には、最終溶体化
処理条件、その直前の冷間加工度、さらにはその前の軟
化処理条件の影響を受ける。一方、高温クリープ(破断
強度)は炭化物の溶は込みに影響さn、実質的には最終
溶体化処理温度によシ決定される。
条件により支配されるが、よp具体的には、最終溶体化
処理条件、その直前の冷間加工度、さらにはその前の軟
化処理条件の影響を受ける。一方、高温クリープ(破断
強度)は炭化物の溶は込みに影響さn、実質的には最終
溶体化処理温度によシ決定される。
第4図は0.03 wt%C−17wt%cr−izv
t*Ni−0,095wt%N−0,85wt%Wb
ill をl l 50゛℃及び1175℃で軟化処
理後、15%の加工度で冷間加工し、それぞれ10(0
0〜1200℃で最終溶体化処理を行った場合得らnる
結晶粒度を示し念ものである。また参考のため、119
0℃で軟化処理を行い同様に加工を行つたものKついて
も、1190℃で最終溶体化処理全行った。この図から
、最終溶体化処理温度及び冷間加工度が同一であっても
、結晶粒度は同一ではなく、軟化処理温度が高いものほ
ど最終溶体化処理後の結晶粒が微細になっていることが
判る。こnは、冷間加工で鋼材に充分な転移が導入さn
ている場合は、最終溶体化処理の昇温過程において前段
の軟化処理で固溶していたNb窒化物が格子欠陥に析出
することとなるが、軟化処理温度が高くなる程、格子欠
陥に析出可能な固溶Nbi化物が多くなるためと考えら
nる。軟化処理時に未固溶のNb窒化物は、上述した最
終焼鈍昇熱工程−7′m祈出1てビス掛9什物r紳べて
す央すがすきく且つその数も極めて少ないため、オース
テナイト結晶粒の粗大化防止作用も格段に差が出てくる
。
t*Ni−0,095wt%N−0,85wt%Wb
ill をl l 50゛℃及び1175℃で軟化処
理後、15%の加工度で冷間加工し、それぞれ10(0
0〜1200℃で最終溶体化処理を行った場合得らnる
結晶粒度を示し念ものである。また参考のため、119
0℃で軟化処理を行い同様に加工を行つたものKついて
も、1190℃で最終溶体化処理全行った。この図から
、最終溶体化処理温度及び冷間加工度が同一であっても
、結晶粒度は同一ではなく、軟化処理温度が高いものほ
ど最終溶体化処理後の結晶粒が微細になっていることが
判る。こnは、冷間加工で鋼材に充分な転移が導入さn
ている場合は、最終溶体化処理の昇温過程において前段
の軟化処理で固溶していたNb窒化物が格子欠陥に析出
することとなるが、軟化処理温度が高くなる程、格子欠
陥に析出可能な固溶Nbi化物が多くなるためと考えら
nる。軟化処理時に未固溶のNb窒化物は、上述した最
終焼鈍昇熱工程−7′m祈出1てビス掛9什物r紳べて
す央すがすきく且つその数も極めて少ないため、オース
テナイト結晶粒の粗大化防止作用も格段に差が出てくる
。
第5図は第4図て用い次と同一の鋼を軟化処理温度:
1190℃、最終溶体化処理温度:1190℃で処理し
、軟化処理後の冷間加工度と溶体化処理後の粒度との関
係を調べたものである。こnlcよれば、冷間加工度が
大きくなるにつnて結晶粒度は微細になシ%15’J以
上で十分な微細化効果が得られている。また、その効果
の向上は加工度が15%を超えるとゆるやかとなる。先
に説明したようK。
1190℃、最終溶体化処理温度:1190℃で処理し
、軟化処理後の冷間加工度と溶体化処理後の粒度との関
係を調べたものである。こnlcよれば、冷間加工度が
大きくなるにつnて結晶粒度は微細になシ%15’J以
上で十分な微細化効果が得られている。また、その効果
の向上は加工度が15%を超えるとゆるやかとなる。先
に説明したようK。
最終焼鈍過程でNb窒化物の析出サイトとなる転移密度
が増加するほど結晶粒が微細になるものであシ、上記し
たように微細化効果の向上がゆるやかになるのは、固溶
Nb量との関係もあるかも知乳ないが、ある一定の加工
度以上の加工では転移密度のほうも飽和してくるととt
意味している。
が増加するほど結晶粒が微細になるものであシ、上記し
たように微細化効果の向上がゆるやかになるのは、固溶
Nb量との関係もあるかも知乳ないが、ある一定の加工
度以上の加工では転移密度のほうも飽和してくるととt
意味している。
ここで、第4図からも判るように軟化処理−冷間加工−
穀終溶体化処理という工程でNb含有オーステナイト鋼
を製造する場合、最終溶体化処理後の結晶粒度が同一の
もの(例えば粒度番号6番)が異った条件(軟化処理温
度−最終溶体化処理温度の組み合せって製造される。例
えば軟化処理1150℃−溶体化処理1170℃のもの
と、軟化処理1175℃−溶体化処理1190℃のもの
はいずれも粒度番号は6番である。しかし後者のほうが
最終溶体化処理温度が高いためNb窒化物の固溶が進み
、高温強度は高くなるはずである。
穀終溶体化処理という工程でNb含有オーステナイト鋼
を製造する場合、最終溶体化処理後の結晶粒度が同一の
もの(例えば粒度番号6番)が異った条件(軟化処理温
度−最終溶体化処理温度の組み合せって製造される。例
えば軟化処理1150℃−溶体化処理1170℃のもの
と、軟化処理1175℃−溶体化処理1190℃のもの
はいずれも粒度番号は6番である。しかし後者のほうが
最終溶体化処理温度が高いためNb窒化物の固溶が進み
、高温強度は高くなるはずである。
このような観点から、結晶粒度番号と650℃、20に
9/−負荷によるクリープ試験における破断時間との関
係を軟化処理温度別にみたのが第6図である。供試鋼は
前記第4図及び第5図と同一で冷間加工度は15%でち
る。
9/−負荷によるクリープ試験における破断時間との関
係を軟化処理温度別にみたのが第6図である。供試鋼は
前記第4図及び第5図と同一で冷間加工度は15%でち
る。
同図によnば、同一の粒度でみた場合軟化処理温度が高
いほど高い高温強度が得られることが判る。すなわち、
前述し次本発明鋼(本願第1発明)では結晶粒度が6番
未満で高い高温強度(650℃、20 K47mmで1
000hr以上のクリープ破断時間)が得らnたもので
あるが、軟化処理−冷間加工−最終溶体化処理という工
程において、軟化処理11150℃以上で行った場合は
、結晶粒度が6番以上でも650℃、20 Kg/lt
Jで1000.hr以上のクリープ破断時間が得らnる
ものである。既に説明し念ように、1150℃以上で最
終溶体化処理を行えばNb窒化物の固溶がはじまシ高温
強度が向上するのであるから、1150℃以上で最終溶
体化処理を行う限シその時の結晶粒度が6番以上の細粒
であっても高い高温強度を有することはむしろ当然であ
ると言える。
いほど高い高温強度が得られることが判る。すなわち、
前述し次本発明鋼(本願第1発明)では結晶粒度が6番
未満で高い高温強度(650℃、20 K47mmで1
000hr以上のクリープ破断時間)が得らnたもので
あるが、軟化処理−冷間加工−最終溶体化処理という工
程において、軟化処理11150℃以上で行った場合は
、結晶粒度が6番以上でも650℃、20 Kg/lt
Jで1000.hr以上のクリープ破断時間が得らnる
ものである。既に説明し念ように、1150℃以上で最
終溶体化処理を行えばNb窒化物の固溶がはじまシ高温
強度が向上するのであるから、1150℃以上で最終溶
体化処理を行う限シその時の結晶粒度が6番以上の細粒
であっても高い高温強度を有することはむしろ当然であ
ると言える。
以上のことから本発明では、従来1150℃未満の温度
域で行わ几ていた軟化処理を特に1150℃以上で行う
ようにするとともに、1150℃以上の軟化処理−加工
度15%以上の冷間加ニー1150℃以上の最終溶体化
処理という一連の条件を規定することにより、耐粒界腐
食性、常温強度、耐水蒸気酸化性、及び高温強度の各特
性においていずれも優れた含穐耐熱鋼の製造を可能なら
しめたものである。なお、本発明では軟化処理温度及び
最終溶体化処理温度11175℃以上とし、また冷間加
工度を20%以上とすることによシ、よシ優れた特性を
得ることが可能となる。
域で行わ几ていた軟化処理を特に1150℃以上で行う
ようにするとともに、1150℃以上の軟化処理−加工
度15%以上の冷間加ニー1150℃以上の最終溶体化
処理という一連の条件を規定することにより、耐粒界腐
食性、常温強度、耐水蒸気酸化性、及び高温強度の各特
性においていずれも優れた含穐耐熱鋼の製造を可能なら
しめたものである。なお、本発明では軟化処理温度及び
最終溶体化処理温度11175℃以上とし、また冷間加
工度を20%以上とすることによシ、よシ優れた特性を
得ることが可能となる。
第1表は本発明の実施例を示すもので、同表に示される
成分及び処理条件で鋼材を製造し、各供試材について高
温強度、常温強度及び粒界腐食性を調べた。表中、凰1
鋼〜N15鋼が本願第1発明鋼、NILG鋼及び随7鋼
が本願第2発明鋼であシ、結晶粒度6番未満のll鋼〜
Na、5鋼は耐粒界腐食性及び常温強度とともに、優n
た高温強度が得らnておシ、特に窒化物が完全に溶は込
む温度で最終溶体化処理を行ったN11Ls鋼は特に優
几た高温強度が得らnている。一方、結晶粒度6番以上
の高6鋼及び随7鋼はNを添加しただけの高温強麿力面
μH徂瓜1外臥萌;−矛の鈷、乱飴険九戯優nた耐水蒸
気酸化性が得られていることが判る。こnに対して瀧1
0鋼及びNa1l鋼は第1甲に示すようK Nb/N≧
1oo[C]+5の条件金外tた比較材であり、これら
はいずれも耐粒界腐食性が劣っている。
成分及び処理条件で鋼材を製造し、各供試材について高
温強度、常温強度及び粒界腐食性を調べた。表中、凰1
鋼〜N15鋼が本願第1発明鋼、NILG鋼及び随7鋼
が本願第2発明鋼であシ、結晶粒度6番未満のll鋼〜
Na、5鋼は耐粒界腐食性及び常温強度とともに、優n
た高温強度が得らnておシ、特に窒化物が完全に溶は込
む温度で最終溶体化処理を行ったN11Ls鋼は特に優
几た高温強度が得らnている。一方、結晶粒度6番以上
の高6鋼及び随7鋼はNを添加しただけの高温強麿力面
μH徂瓜1外臥萌;−矛の鈷、乱飴険九戯優nた耐水蒸
気酸化性が得られていることが判る。こnに対して瀧1
0鋼及びNa1l鋼は第1甲に示すようK Nb/N≧
1oo[C]+5の条件金外tた比較材であり、これら
はいずれも耐粒界腐食性が劣っている。
また随8鋼、Pa9鋼、N112鋼へN1114鋼はい
ずnも本発明製造法によシ得らnたもので、こnらは耐
粒界腐食性、常温強度、耐水蒸気酸化性及び高温強度と
いう総ての面で優nた特性を得ていることが判る。
ずnも本発明製造法によシ得らnたもので、こnらは耐
粒界腐食性、常温強度、耐水蒸気酸化性及び高温強度と
いう総ての面で優nた特性を得ていることが判る。
第1図は17wt%Cr−12wt%Ni −N :
0.05〜0.15.、wt%鋼において粒界腐食性に
対するNb/N 、 Cの影響を示すものである。第2
図は0.03wt%C17wt%Cr−12wt%Ni
−0,85wt%Nb鋼において高温強度に及ぼすN量
の影響を示すものである。第3図は同じ(o、o3wt
%C−17wt%Cr−12wt%Ni −0,85w
t%Nb鋼において常温強度に及ぼすN量の影響を示す
ものである。第4図は0、03 wt%C−17wt%
Cr−12wt%Ni −0,85wt%Nb −0,
095wt S N鋼における熱処理条件と結晶粒度と
の関係含水すものである。 第5図は同じ(0,03wt%C−x7wt%Cr −
12wt%Ni −0,85wt%Nb−0,095w
t%N鋼において冷間加工度と最終溶体化処理後の結晶
粒度との関係を示すものである。第6図は同じ(0,0
3wt % C−17wt%Cr−12wt%Ni −
0,85wt%Nb−0,095wt%N鋼において結
晶粒度とクリープ破断強度との関係を示すものである。 特許出願人 日本銅管株式会社 発 明 者 遠 山 見回
峯 岸 初回
服 部 圭 肋間
加根魯 和 宏 代理人弁理士 吉 原 省 三同
1司 高 橋 清同
弁護士 吉 原 弘 子(’ON)
マl管採
0.05〜0.15.、wt%鋼において粒界腐食性に
対するNb/N 、 Cの影響を示すものである。第2
図は0.03wt%C17wt%Cr−12wt%Ni
−0,85wt%Nb鋼において高温強度に及ぼすN量
の影響を示すものである。第3図は同じ(o、o3wt
%C−17wt%Cr−12wt%Ni −0,85w
t%Nb鋼において常温強度に及ぼすN量の影響を示す
ものである。第4図は0、03 wt%C−17wt%
Cr−12wt%Ni −0,85wt%Nb −0,
095wt S N鋼における熱処理条件と結晶粒度と
の関係含水すものである。 第5図は同じ(0,03wt%C−x7wt%Cr −
12wt%Ni −0,85wt%Nb−0,095w
t%N鋼において冷間加工度と最終溶体化処理後の結晶
粒度との関係を示すものである。第6図は同じ(0,0
3wt % C−17wt%Cr−12wt%Ni −
0,85wt%Nb−0,095wt%N鋼において結
晶粒度とクリープ破断強度との関係を示すものである。 特許出願人 日本銅管株式会社 発 明 者 遠 山 見回
峯 岸 初回
服 部 圭 肋間
加根魯 和 宏 代理人弁理士 吉 原 省 三同
1司 高 橋 清同
弁護士 吉 原 弘 子(’ON)
マl管採
Claims (3)
- (1)C:0.02〜0.05wt%、Si:2wt%
以下、Mn:2wt%以下、Ni:9〜35wt%、C
r:15〜26wt%、N:0.05〜0.15wt%
、Nb:2wt%以下、さらに必要に応じてMo:3w
t%以下、Al:1wt%以下、Cu:3wt%以下の
1種又は2種以上を含有し、残 部Fe及び不可避不純物からなり、且つNb量、N量及
びC量が、 Nb/N≧100〔C〕+5 の関係を満足するよう調整され、結晶粒 度番号が6番未満である耐食性および強 度等の優れたNbを含有するオーステナイ ト系耐熱鋼。 - (2)C:0.02〜0.05wt%、Si:2wt%
以下、Mn:2wt%以下、Ni:9〜35wt%、C
r:15〜26wt%、N:0.05〜0.15wt%
、Nb:2wt%以下、さらに必要に応じてMo:3w
t%以下、Al:1wt%以下、Cu:3wt%以下の
1種又は2種以上を含有し、残部 Fe及び不可避不純物からなり、且つNb量、N量及び
C量が、 Nb/N≧100〔C〕+5 の関係を満足するよう調整され、結晶粒 度番号が6番以上である耐食性および強 度等の優れたNbを含有するオーステナイ ト系耐熱鋼。 - (3)C:0.02〜0.05wt%、Si:2wt%
以下、Mn:2wt%以下、Ni:9〜35wt%、C
r:15〜26wt%、N:0.05〜0.15wt%
、Nb:2wt%以下、さらに必要に応じてMo:3w
t%以下、Al:1wt%以下、Cu:3wt%以下の
1種又は2種以上を含有し、残 部Fe及び不可避不純物からなり、且つNb量、N量及
びC量が、 Nb/N≧100〔C〕+5 の関係を満足するよう調整された鋼を、 冷間加工途中で1150℃以上の温度で軟 化処理し、その後の冷間加工を15%以 上の冷間加工度で行った後、1150℃以 上の温度で最終溶体化処理することを特 徴とする耐食性および強度等の優れたNb を含有するオーステナイト系耐熱鋼の製 造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18476484A JPS6164860A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 耐食性および強度等の優れたNbを含有するオ−ステナイト系耐熱鋼及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18476484A JPS6164860A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 耐食性および強度等の優れたNbを含有するオ−ステナイト系耐熱鋼及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6164860A true JPS6164860A (ja) | 1986-04-03 |
Family
ID=16158917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18476484A Pending JPS6164860A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | 耐食性および強度等の優れたNbを含有するオ−ステナイト系耐熱鋼及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6164860A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369946A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オ−ステナイト系耐熱鋼 |
| JPH05195126A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ボイラ伝熱管用高耐食合金 |
| JP2009293063A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高Crフェライト系耐熱鋼材の製造方法 |
| CN102021486A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-04-20 | 南昌硬质合金有限责任公司 | 一种降低钨粉杂质的耐高温舟皿 |
| KR20190016629A (ko) * | 2017-08-08 | 2019-02-19 | 한국기계연구원 | 오스테나이트계 내열강 및 그 제조 방법 |
-
1984
- 1984-09-04 JP JP18476484A patent/JPS6164860A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6369946A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オ−ステナイト系耐熱鋼 |
| JPH05195126A (ja) * | 1992-01-22 | 1993-08-03 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ボイラ伝熱管用高耐食合金 |
| JP2009293063A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高Crフェライト系耐熱鋼材の製造方法 |
| CN102021486A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-04-20 | 南昌硬质合金有限责任公司 | 一种降低钨粉杂质的耐高温舟皿 |
| KR20190016629A (ko) * | 2017-08-08 | 2019-02-19 | 한국기계연구원 | 오스테나이트계 내열강 및 그 제조 방법 |
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