JPS6350403B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6350403B2 JPS6350403B2 JP57183289A JP18328982A JPS6350403B2 JP S6350403 B2 JPS6350403 B2 JP S6350403B2 JP 57183289 A JP57183289 A JP 57183289A JP 18328982 A JP18328982 A JP 18328982A JP S6350403 B2 JPS6350403 B2 JP S6350403B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stainless steel
- ferrite
- duplex stainless
- ferritic
- degrees
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は、ステンレス鋼の耐応力腐食割れに優
れたフエライト・オーステナイトからなる２相ス
テンレス鋼の性質改善方法に関する。
れたフエライト・オーステナイトからなる２相ス
テンレス鋼の性質改善方法に関する。
(ロ) 従来の技術
一般SUS304で代表されるオーステナイト系ス
テンレス鋼は耐全面腐食性に優れているという性
質を有するため種々な化学ブラント、温水タンク
等に広範囲に使用されている。しかしこれらのス
テンレス鋼は塩化物環境下における局部腐食抵抗
が小さく、特にかかる環境下においては耐応力腐
食割れ感受性が低いために使用する環境が制限さ
れるという致命的欠陥をもつ。その結果全面腐食
等の一般腐食や耐応力腐食割れ性の優れたフエラ
イト・オーステナイト２相ステンレス鋼
（SUS329J1）が開発されてきたが、これらの２
相ステンレス鋼も高負荷応力あるいは強い冷間加
工を受けた条件下では十分な対応力腐食割れ性を
有するとは限らず、これら改良の必要性が生じて
いた。
テンレス鋼は耐全面腐食性に優れているという性
質を有するため種々な化学ブラント、温水タンク
等に広範囲に使用されている。しかしこれらのス
テンレス鋼は塩化物環境下における局部腐食抵抗
が小さく、特にかかる環境下においては耐応力腐
食割れ感受性が低いために使用する環境が制限さ
れるという致命的欠陥をもつ。その結果全面腐食
等の一般腐食や耐応力腐食割れ性の優れたフエラ
イト・オーステナイト２相ステンレス鋼
（SUS329J1）が開発されてきたが、これらの２
相ステンレス鋼も高負荷応力あるいは強い冷間加
工を受けた条件下では十分な対応力腐食割れ性を
有するとは限らず、これら改良の必要性が生じて
いた。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点
フエライト・オーステナイト系２相ステンレス
鋼の耐応力腐食割れ性を時効熱処理及び結晶粒微
細化と、時効熱処理の組み合せによつて大幅に向
上させる。
鋼の耐応力腐食割れ性を時効熱処理及び結晶粒微
細化と、時効熱処理の組み合せによつて大幅に向
上させる。
(ニ) 問題点を解決するための手段
本発明は、オーステナイト相の体積率が20〜80
パーセントの範囲にある鋳造組織または熱間加工
工程を経た金属組織を有するフエライト・オース
テナイト２相ステンレス鋼、あるいは該フエライ
ト・オーステナイト２相ステンレス鋼をフエライ
ト単相組織にしてそのフエライト単相組織のステ
ンレス鋼に30〜70パーセントの冷間加工率を与え
た後、950〜1150度Ｃの温度範囲で30分以内の時
間加熱保持して後に急冷して得た微細フエライ
ト・オーステナイト２相ステンレス鋼を、更に
460〜500度Ｃの温度範囲で５時間〜100時間加熱
したフエライト・オーステナイト２相ステンレス
鋼の性質改善方法である。
パーセントの範囲にある鋳造組織または熱間加工
工程を経た金属組織を有するフエライト・オース
テナイト２相ステンレス鋼、あるいは該フエライ
ト・オーステナイト２相ステンレス鋼をフエライ
ト単相組織にしてそのフエライト単相組織のステ
ンレス鋼に30〜70パーセントの冷間加工率を与え
た後、950〜1150度Ｃの温度範囲で30分以内の時
間加熱保持して後に急冷して得た微細フエライ
ト・オーステナイト２相ステンレス鋼を、更に
460〜500度Ｃの温度範囲で５時間〜100時間加熱
したフエライト・オーステナイト２相ステンレス
鋼の性質改善方法である。
(ホ) 作用
本発明は、一般のフエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼、あるいはこのフエライト・オ
ーステナイト２相ステンレス鋼をフエライト単相
組織にして30〜70パーセントの冷間加工を与え、
950〜1150度Ｃの範囲で30分以内の時間加熱した
後急冷して得た微細フエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼を、460〜500度Ｃで５時間〜
100時間加熱する。
２相ステンレス鋼、あるいはこのフエライト・オ
ーステナイト２相ステンレス鋼をフエライト単相
組織にして30〜70パーセントの冷間加工を与え、
950〜1150度Ｃの範囲で30分以内の時間加熱した
後急冷して得た微細フエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼を、460〜500度Ｃで５時間〜
100時間加熱する。
(ヘ) 実施例
次に本発明に関しステンレス鋼板材の顕微鏡組
織を示す写真及び図面に基づき説明する。
織を示す写真及び図面に基づき説明する。
本発明は、特にオーステナイト相の体積率が20
〜80パーセントの範囲にある鋳造組織、または熱
間加工の工程を経た金属組織を有するいわゆる一
般的なフエライト・オーステナイト２相ステンレ
ス鋼、あるいはこのフエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼をフエライト単相組織の状態ま
で1300度Ｃで15分間加熱した後、水中で急冷し、
それに再結晶温度以下で30パーセント〜70パーセ
ントの冷間加工率を与えたのち、950〜1150度Ｃ
のフエライト・オーステナイト２相域の温度範囲
で30分以内の時間加熱保持し、その後急冷して形
成された微細フエライト・オーステナイト２相混
合組織ステンレス鋼を、それぞれ460〜500度Ｃの
温度範囲で５時間〜100時間加熱して効果を得る
性質改善方法である。
〜80パーセントの範囲にある鋳造組織、または熱
間加工の工程を経た金属組織を有するいわゆる一
般的なフエライト・オーステナイト２相ステンレ
ス鋼、あるいはこのフエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼をフエライト単相組織の状態ま
で1300度Ｃで15分間加熱した後、水中で急冷し、
それに再結晶温度以下で30パーセント〜70パーセ
ントの冷間加工率を与えたのち、950〜1150度Ｃ
のフエライト・オーステナイト２相域の温度範囲
で30分以内の時間加熱保持し、その後急冷して形
成された微細フエライト・オーステナイト２相混
合組織ステンレス鋼を、それぞれ460〜500度Ｃの
温度範囲で５時間〜100時間加熱して効果を得る
性質改善方法である。
すなわち、フエライト単相組織にしたステンレ
ス鋼に30〜70パーセントの冷間加工を与えること
は、冷間加工後のフエライト・オーステナイト２
相域に加熱した場合に、析出反応の起点となる格
子欠陥を多量に導入することになる。その結果、
析出の核を多く生成せしめることができ、結晶の
成長を抑制して結晶粒を微細になお、950〜1150
度Ｃのフエライト・オーステナイト２相域の温度
範囲で30分以内の時間加熱保持する目的は、冷間
加工されたフエライト単相組織から微細なフエラ
イト・オーステナイトの２相組織を得ることにあ
る。950度Ｃ以下では成分元素の拡散が不充分と
なり、30分以内に均一な２相組織を得られない場
合がある。更に、800度Ｃ付近の温度で析出する
シグマ相やクロム炭化物によつて耐食性や種々の
機械的性質が害される恐れがある。一方、1150度
Ｃ以上の温度では、せつかく得られたフエライ
ト・オーステナイト微細組織が粗大化すると同時
に、フエライトとオーステナイトのバランスがく
ずれ、フエライト量が増加してくるために耐応力
腐食割れ性が劣化するなどの問題が起る。なお、
30分以上の加熱保持は、結晶粒を粗大化させるこ
とになる。そして、この微細フエライト・オース
テナイト２相ステンレス鋼、または前記一般的な
フエライト・オーステナイト２相ステンレス鋼
を、460〜500度Ｃの温度範囲で５時間〜100時間
加熱することにより、フエライト相に後述するス
ピノーダル分解を生じせしめ、それによつて強度
の上昇とともにアノード効果によつて耐応力腐食
割れ性を改善することができる。すなわち、スピ
ノーダル分解によつてフエライトの耐溶解性が低
下し、フエライト相が優先的に溶解する。すなわ
ち、オーステナイト相に対してフエライト相がア
ノードとなり、応力腐食割れを起しやすいオース
テナイト相をカソード防食することによつて、耐
応力腐食割れ性を改善する。
ス鋼に30〜70パーセントの冷間加工を与えること
は、冷間加工後のフエライト・オーステナイト２
相域に加熱した場合に、析出反応の起点となる格
子欠陥を多量に導入することになる。その結果、
析出の核を多く生成せしめることができ、結晶の
成長を抑制して結晶粒を微細になお、950〜1150
度Ｃのフエライト・オーステナイト２相域の温度
範囲で30分以内の時間加熱保持する目的は、冷間
加工されたフエライト単相組織から微細なフエラ
イト・オーステナイトの２相組織を得ることにあ
る。950度Ｃ以下では成分元素の拡散が不充分と
なり、30分以内に均一な２相組織を得られない場
合がある。更に、800度Ｃ付近の温度で析出する
シグマ相やクロム炭化物によつて耐食性や種々の
機械的性質が害される恐れがある。一方、1150度
Ｃ以上の温度では、せつかく得られたフエライ
ト・オーステナイト微細組織が粗大化すると同時
に、フエライトとオーステナイトのバランスがく
ずれ、フエライト量が増加してくるために耐応力
腐食割れ性が劣化するなどの問題が起る。なお、
30分以上の加熱保持は、結晶粒を粗大化させるこ
とになる。そして、この微細フエライト・オース
テナイト２相ステンレス鋼、または前記一般的な
フエライト・オーステナイト２相ステンレス鋼
を、460〜500度Ｃの温度範囲で５時間〜100時間
加熱することにより、フエライト相に後述するス
ピノーダル分解を生じせしめ、それによつて強度
の上昇とともにアノード効果によつて耐応力腐食
割れ性を改善することができる。すなわち、スピ
ノーダル分解によつてフエライトの耐溶解性が低
下し、フエライト相が優先的に溶解する。すなわ
ち、オーステナイト相に対してフエライト相がア
ノードとなり、応力腐食割れを起しやすいオース
テナイト相をカソード防食することによつて、耐
応力腐食割れ性を改善する。
一方、微細フエライト・オーステナイト２相ス
テンレス鋼についてみれば、30パーセント以下の
冷間加工では、導入される格子欠陥の量が不十分
で、結晶の微細化に寄与しない。また、70パーセ
ント以上では逆に格子欠陥の量が多くなりすぎ、
その結果、材料が割れたりするなどの問題を生
じ、実用的でない。
テンレス鋼についてみれば、30パーセント以下の
冷間加工では、導入される格子欠陥の量が不十分
で、結晶の微細化に寄与しない。また、70パーセ
ント以上では逆に格子欠陥の量が多くなりすぎ、
その結果、材料が割れたりするなどの問題を生
じ、実用的でない。
また、時効条件についてみれば、460度Ｃ以下
ではスピノーダル分解が起らず、また起つたとし
ても本発明の条件以上の長時間を必要とし、500
度Ｃ以上ではクロム炭化物の析出反応が優先し
て、材料の一般耐食性、例えば、全面腐食、孔
食、隙間腐食に対する抵抗を極端に低下せしめ、
さらに材料の脆化の原因となり、実用的でない。
ではスピノーダル分解が起らず、また起つたとし
ても本発明の条件以上の長時間を必要とし、500
度Ｃ以上ではクロム炭化物の析出反応が優先し
て、材料の一般耐食性、例えば、全面腐食、孔
食、隙間腐食に対する抵抗を極端に低下せしめ、
さらに材料の脆化の原因となり、実用的でない。
第１図は上記のようにして性質改善をした２相
ステンレス鋼の硬度変化の一例を示す。ここで用
いた試料はSUS329J1に相当する市販のフエライ
ト・オーステナイト２相ステンレス鋼であり、そ
の化学成分は炭素が0.025％、ケイ素が0.61％、
マンガンが0.51％、リンが0.022％、イオウが
0.005％、ニツケルが6.40％、クロムが25.29％、
モリブデンが2.24％、銅が0.36％、窒素が0.17％
である。第１図によれば470度Ｃの温度範囲内に
おいて時効の進行に伴つて効果が認められ、特に
フエライトの多い場合は効果が著しい。また長時
間時効によつて硬度は上昇するが低下を起さない
ことから、効果の原因はフエライトのスピノーダ
ル分解で生じた高クロム・ゾーンと低クロム・ゾ
ーンの２相分離にあるものと考えられている。第
２図は同様に沸騰42パーセント塩化マグネシウム
中における２相混合組織ステンレス鋼を470度Ｃ
で時効した場合の応力腐食割れ抵抗の変化を示
す。すなわち、微細結晶粒組織鋼を470度Ｃで時
効したものは、粗大結晶組織の鋼を時効処理した
場合に比して、破断に至るまでの時間が著しく長
いことがわかり、耐応力腐食割れ性が優れている
とがわかる。更に、470度Ｃでの時効時間が長く
なるにつれて破断に至るまでの時間が長くなり、
耐応力腐食割れ性が優れてくる。例えば470度Ｃ
時効した場合（第２図において100時間に相当す
る割れ時間）は、時効しない場合（第２図におい
て０時間に相当する割れ時間）に比して約10倍程
度割れにくくなつていることが明らかである。こ
れは第３図と第４図の写真の比較からも明らかで
ある。すなわち、結晶粒を微細にし、さらに470
度Ｃで時効することは耐応力腐食割れ性の改善に
顕著な効果があることがわかる。470度Ｃ時効に
伴う応力腐食割れ感受性の低下はフエライトの効
果によるところが大きく、フエライトの２相分離
が種々な割れ抑制作用として働いている。例えば
未時効及び475度Ｃ×690時間等温時効したものを
沸騰42パーセントの塩化マグネシウム中に350時
間浸せきし、その後試料表面のＸ線解析結果から
フエライトを定量すると多少のばらつきはあるも
のの、未時効材は浸せき試験前と同量であるが、
690時間時効材料は浸せき試験前に比較してフエ
ライト量が５〜10パーセント減少している。これ
は、時効後のフエライトが優先的に溶解したこと
を示したもので、18―８ステンレス鋼の加工誘発
マルテンサイト（フエライト）についても、当該
腐食環境中でフエライトが優先溶解することが判
明している。更に時効後のフエライトは、組織観
察用腐食液等による腐食も促進される。
ステンレス鋼の硬度変化の一例を示す。ここで用
いた試料はSUS329J1に相当する市販のフエライ
ト・オーステナイト２相ステンレス鋼であり、そ
の化学成分は炭素が0.025％、ケイ素が0.61％、
マンガンが0.51％、リンが0.022％、イオウが
0.005％、ニツケルが6.40％、クロムが25.29％、
モリブデンが2.24％、銅が0.36％、窒素が0.17％
である。第１図によれば470度Ｃの温度範囲内に
おいて時効の進行に伴つて効果が認められ、特に
フエライトの多い場合は効果が著しい。また長時
間時効によつて硬度は上昇するが低下を起さない
ことから、効果の原因はフエライトのスピノーダ
ル分解で生じた高クロム・ゾーンと低クロム・ゾ
ーンの２相分離にあるものと考えられている。第
２図は同様に沸騰42パーセント塩化マグネシウム
中における２相混合組織ステンレス鋼を470度Ｃ
で時効した場合の応力腐食割れ抵抗の変化を示
す。すなわち、微細結晶粒組織鋼を470度Ｃで時
効したものは、粗大結晶組織の鋼を時効処理した
場合に比して、破断に至るまでの時間が著しく長
いことがわかり、耐応力腐食割れ性が優れている
とがわかる。更に、470度Ｃでの時効時間が長く
なるにつれて破断に至るまでの時間が長くなり、
耐応力腐食割れ性が優れてくる。例えば470度Ｃ
時効した場合（第２図において100時間に相当す
る割れ時間）は、時効しない場合（第２図におい
て０時間に相当する割れ時間）に比して約10倍程
度割れにくくなつていることが明らかである。こ
れは第３図と第４図の写真の比較からも明らかで
ある。すなわち、結晶粒を微細にし、さらに470
度Ｃで時効することは耐応力腐食割れ性の改善に
顕著な効果があることがわかる。470度Ｃ時効に
伴う応力腐食割れ感受性の低下はフエライトの効
果によるところが大きく、フエライトの２相分離
が種々な割れ抑制作用として働いている。例えば
未時効及び475度Ｃ×690時間等温時効したものを
沸騰42パーセントの塩化マグネシウム中に350時
間浸せきし、その後試料表面のＸ線解析結果から
フエライトを定量すると多少のばらつきはあるも
のの、未時効材は浸せき試験前と同量であるが、
690時間時効材料は浸せき試験前に比較してフエ
ライト量が５〜10パーセント減少している。これ
は、時効後のフエライトが優先的に溶解したこと
を示したもので、18―８ステンレス鋼の加工誘発
マルテンサイト（フエライト）についても、当該
腐食環境中でフエライトが優先溶解することが判
明している。更に時効後のフエライトは、組織観
察用腐食液等による腐食も促進される。
これらの点からも、フエライトは時効の進行に
伴い腐食性が増し、アノード効果等が増大し、割
れ感受性低下に関与していることが判明した。た
だしこの程の腐食は通常の環境においては問題と
はならず、更に活性域における耐食性は470度Ｃ
時効によつて悪化することなく、かえつて若干良
好になるとの説もある。
伴い腐食性が増し、アノード効果等が増大し、割
れ感受性低下に関与していることが判明した。た
だしこの程の腐食は通常の環境においては問題と
はならず、更に活性域における耐食性は470度Ｃ
時効によつて悪化することなく、かえつて若干良
好になるとの説もある。
第３図（写真）は470度Ｃ時効材の沸騰42パー
セント塩化マグネシウム中応力腐食割れ試験後の
顕微鏡組織を示すもので、割れは時効材（第３
図）にはみとめられず、未時効材（第４図）では
明瞭にみとめられ、上述の製造工程によつてフエ
ライト・オーステナイト２相のステンレス鋼の応
力腐食割れ抵抗が著しく増大する。
セント塩化マグネシウム中応力腐食割れ試験後の
顕微鏡組織を示すもので、割れは時効材（第３
図）にはみとめられず、未時効材（第４図）では
明瞭にみとめられ、上述の製造工程によつてフエ
ライト・オーステナイト２相のステンレス鋼の応
力腐食割れ抵抗が著しく増大する。
(ト) 発明の効果
本発明は上記したように、一般のフエライト・
オーステナイト２相ステンレス鋼、あるいはこの
フエライト・オーステナイト２相ステンレス鋼を
フエライト単相組織にして30〜70パーセントの冷
間加工を与え、950〜1150度Ｃの範囲で30分以内
の時間加熱した後急冷して形成された微細フエラ
イト・オーステナイト２相ステンレス鋼を、460
〜500度Ｃで５時間〜100時間加熱することによつ
て得たステンレス鋼は優れた耐腐食性を有するも
のであつてその効果は極めて大きなものである。
オーステナイト２相ステンレス鋼、あるいはこの
フエライト・オーステナイト２相ステンレス鋼を
フエライト単相組織にして30〜70パーセントの冷
間加工を与え、950〜1150度Ｃの範囲で30分以内
の時間加熱した後急冷して形成された微細フエラ
イト・オーステナイト２相ステンレス鋼を、460
〜500度Ｃで５時間〜100時間加熱することによつ
て得たステンレス鋼は優れた耐腐食性を有するも
のであつてその効果は極めて大きなものである。
第１図は本発明の方法によつて得た硬さの数値
を示す線図、第２図は同じく二つの組織の場合の
破断時間の数値を示す線図で、第３図及び第４図
は本発明による試料の一例を示す顕微鏡写真であ
る。
を示す線図、第２図は同じく二つの組織の場合の
破断時間の数値を示す線図で、第３図及び第４図
は本発明による試料の一例を示す顕微鏡写真であ
る。
Claims (1)
- １ オーステナイト相の体積率が20〜80パーセン
トの範囲にある鋳造組織または熱間加工工程を経
た金属組織を有するフエライト・オーステナイト
２相ステンレス鋼において、前記フエライト・オ
ーステナイト２相ステンレス鋼を加熱後急冷によ
りフエライト単相組織にしてそのフエライト単相
組織のステンレス鋼に30〜70パーセントの冷間加
工率を与えた後、950〜1150度Ｃの温度範囲で30
分以内の時間加熱保持し後に急冷して形成された
微細フエライト・オーステナイト２相ステンレス
鋼を、更に460〜500度Ｃの温度範囲で５時間〜
100時間加熱することを特徴とするフエライト・
オーステナイト２相ステンレス鋼の性質改善方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183289A JPS5970719A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | フェライト・オーステナイト２相ステンレス鋼の性質改善方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183289A JPS5970719A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | フェライト・オーステナイト２相ステンレス鋼の性質改善方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5970719A JPS5970719A (ja) | 1984-04-21 |
| JPS6350403B2 true JPS6350403B2 (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=16133043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57183289A Granted JPS5970719A (ja) | 1982-10-18 | 1982-10-18 | フェライト・オーステナイト２相ステンレス鋼の性質改善方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5970719A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4637841A (en) * | 1984-06-21 | 1987-01-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Superplastic deformation of duplex stainless steel |
| JP2783504B2 (ja) * | 1993-12-20 | 1998-08-06 | 神鋼鋼線工業株式会社 | ステンレス鋼線状体 |
| JP6115935B2 (ja) * | 2013-01-25 | 2017-04-19 | セイコーインスツル株式会社 | 二相ステンレス鋼からなる時効熱処理加工材とそれを用いたダイヤフラムと圧力センサとダイヤフラムバルブ及び二相ステンレス鋼の製造方法 |
-
1982
- 1982-10-18 JP JP57183289A patent/JPS5970719A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5970719A (ja) | 1984-04-21 |
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