CN102365383A

CN102365383A - 奥氏体系不锈钢

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Publication number: CN102365383A
Application number: CN2010800139175A
Authority: CN
Inventors: 小薄孝裕; 竹田贵代子; 横山哲夫
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: WO2010110003A1; ES2705487T3; CN102365383B; KR20110128924A; EP2412841B1; CA2754425A1; EP2412841A1; EP2412841A4; US20120003116A1

Abstract

本发明提供一种奥氏体系不锈钢。该奥氏体系不锈钢含有Nb≤0.30％和V≤0.40％中的一种或两种、C≤0.02％、Si：0.01％～0.50％、Mn：0.01％～2.0％、Cr：24％～26％、Ni：19％～22％、Mo：大于0.10％且小于0.50％以及N：大于0.04％且小于等于0.15％，其余部分由Fe和杂质构成，杂质中的P、S和Sn分别为P≤0.030％、S≤0.002％及Sn≤0.015％，且满足[2.5≤36Nb+53V+15N≤25.0]及[S+{(P+Sn)/2}≤-5.76×10^-4×(36Nb+53V+15N)+0.0267，该奥氏体系不锈钢的耐腐蚀性、特别是耐晶界腐蚀性优良，焊接热影响部的耐裂纹敏感性也很优良。该奥氏体系不锈钢特别是作为原子能设备的构造构件的原料较为理想。

Description

奥氏体系不锈钢

技术领域

本发明涉及一种奥氏体系不锈钢。更详细地讲，本发明涉及一种原子能设备的构造构件所采用的、耐腐蚀性(特别是耐晶界腐蚀性)优良且焊接热影响部的耐裂纹敏感性也很优良的奥氏体系不锈钢，尤其是Cr和Ni含有量较多的SUS310型的、特别适合于在高温水环境中采用的构造构件的奥氏体系不锈钢。

背景技术

与SUS316不锈钢和SUS304不锈钢相比，SUS310不锈钢的耐晶界腐蚀性、耐整面腐蚀性等耐腐蚀性优良，加工性和机械特性也很良好，因此，例如可用作原子能设备等在高温水环境中采用的构造构件的原料。但是，在焊接或者高温加热的情况下，有可能由该焊接和高温加热导致在热影响部产生明显的晶界腐蚀。其原因在于，产生该晶界腐蚀的现象被称作敏化，随着Cr碳化物向晶界中析出，晶界周围的Cr浓度降低，生成耐腐蚀性不充分的Cr缺乏层。

以往，作为该敏化对策，采取这样的方法：将C含有量抑制得较低或者将C做成Ti、Nb的化合物而固定在粒内，抑制Cr碳化物在晶界中析出，从而抑制生成Cr缺乏层。但是，在SUS310不锈钢的情况下，Cr含有量有时也较多，对于抑制敏化的研究并不充分。

对于Cr含有量较多的奥氏体系不锈钢，例如在专利文献1～6中有所公开。

即，在专利文献1中，作为氯离子(Cl^-)浓度为10ppm以下、在100℃以上的高温纯水中耐应力腐蚀裂纹性优良的材料，公开有一种含有20％～30％的Cr、20％～30％的Ni及0.5％～4％的Mo的奥氏体系不锈钢。

在专利文献2中公开有一种Cr和Ni含有量较多的奥氏体系不锈钢，其特征在于，从耐腐蚀性的方面考虑含有0.05％～3.0％的Mo，从形成碳化物及确保强度的方面考虑分别含有0.001％～1.0％范围内的Ti、Nb、V、Zr中的任一种以上。

在专利文献3中公开有一种将C、Si、P和S含有量抑制在最小限度且含有Mo及/或Nb的、耐晶界腐蚀性及耐晶界应力腐蚀裂纹性优良的奥氏体系不锈钢。

关于Cr含有量较多的SUS310不锈钢，在硝酸环境中，会由钢中的P和Zr引起晶界腐蚀。因此，在专利文献4中公开有一种通过添加Nb和特殊的热处理使P固定于粒内的“奥氏体系不锈钢的制造方法”。

在专利文献5中，为了防止由中子照射脆性或中子照射感应偏析引起机械强度及晶界腐蚀性变差，公开有一种减少了N和P的奥氏体系不锈钢。

在专利文献6中，为了改善耐中子照射脆化而公开有一种这样的SUS310不锈钢：积极地利用M₂₃C₆向晶界的析出，在固溶化热处理之后实施600℃～750℃的时效处理，积极地使M₂₃C₆在晶界中整合析出而使晶界牢固，提高了耐应力腐蚀裂纹性。

另一方面，例如在专利文献7中公开有一种Cr含有量较少的奥氏体系不锈钢的敏化抑制技术。

即，在专利文献7中公开有一种这样的技术：在含有16％～18％的Cr和大于10％且小于14％的Ni的SUS316型的不锈钢中，通过含有V、Nb、Ti中的一种或两种以上，而且使它们满足[0.0013≤(V/51)+(Nb/93)+(Ti/48)≤0.0025]和[{(C/12)+(N/14)}-{(V/51)+(Nb/93)+(Ti/48)}≤0.0058]这样的两个式，使C和N在粒内固定化来抑制敏化。

专利文献1：日本特开昭52-108316号公报

专利文献2：日本特开2005-15896号公报

专利文献3：日本特开昭62-287051号公报

专利文献4：日本特开平5-263131号公报

专利文献5：日本特开平8-165545号公报

专利文献6：WO99/09229号公报

专利文献7：WO2007/138815号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述专利文献1中公开有从抑制敏化的方面考虑而含有Ti、Nb、Ta等，但是仅对它们的绝对含量进行了限定，对于它们的含量与C含量的相关性并没有进行说明。并且，Mo仅是作为耐腐蚀性改善元素规定了含有量，从抑制敏化这样的方面考虑，其含有量较多，可能会导致热加工性降低。

在专利文献2中，Ti、Nb、V和Zr是有助于形成碳化物来提高强度的元素，对于为了抑制敏化而需要控制它们的含有量并没有进行研究。

在专利文献3中，不仅没有研究抑制Cr碳化物向晶界中析出，而且也没有研究对与降低焊接热影响部的裂纹敏感性对应的各元素的适当含有量的控制。

并且，在专利文献4中，对抑制敏化没有进行任何研究。

在专利文献5中，为了在中子的照射下维持耐腐蚀性，含有作为碳化物形成元素的Nb、Ti、Zr、Ta、Hf及V中的一种或两种以上合计1.0％以下，但是对于不仅考虑耐腐蚀性也考虑加工性的各元素的适当含有量没有进行任何研究。

在专利文献6中提出的技术并不是使C在粒内固定化来抑制敏化的技术。

在专利文献7中提出的技术作为上述SUS316型的不锈钢的敏化抑制对策极为有效。但是，与SUS316型的不锈钢相比，作为更高Cr-高Ni材料的SUS310不锈钢更容易敏化。因此，对于SUS310不锈钢，并不能说利用在专利文献7中提出的技术一定能够得到充分的效果。

因此，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性、特别是耐晶界腐蚀性优良且焊接热影响部的耐裂纹敏感性也很优良的奥氏体系不锈钢，尤其是Cr和Ni含有量较多的SUS310型的奥氏体系不锈钢。

用于解决问题的方案

本发明的基本思想在于一种SUS310型奥氏体系不锈钢，该奥氏体系不锈钢通过提高母材的Cr和Ni含有量而具有比SUS316型不锈钢更加优良的耐腐蚀性，其中，(a)通过使Cr作为氮化物在粒内析出，来降低粒内的Cr固溶量，从而抑制Cr系碳化物在晶界中析出，防止奥氏体系不锈钢的晶界腐蚀；(b)为了抑制由Cr系氮化物析出量的增加导致焊接热影响部的裂纹敏感性增大，控制晶界中的杂质元素量。

通常，为了抑制奥氏体系不锈钢中的Cr系碳化物向晶界中析出，一般考虑使作为碳化物形成之源的C与和C的亲和力较高的元素、例如Nb、V、Ti结合而以碳化物的形态将C固定在粒内的方法。

但是，在为了具有高耐腐蚀性而降低了C含有量的情况下，为了在比导致晶界敏化的温度区域高温的温度下使碳化物稳定地从粒内析出，必须含有大量的Nb、V、Ti等用于固定C的元素。并且，在上述的情况下，粒内和晶界的自由能量平衡会助长碳化物从晶界析出，结果耐腐蚀性有可能变差。

因此，本发明人构想，不仅通过将Nb、V等碳氮化物固定在粒内、抑制Cr系碳化物向晶界中析出来防止晶界腐蚀，而且通过提高N含有量而使Cr(Nb、V)及/或固溶了一部分Nb和V中的一种以上的Cr₂N氮化物等Cr系氮化物在粒内析出，从而能够进一步体现敏化抑制效果。

其基于这样的理由：通过在高温下使上述Cr系氮化物析出，粒内的Cr的固溶度降低，因此，结果能够降低敏化温度区中的晶界的Cr主体的M₂₃C₆的析出量，改善了耐腐蚀性。

而且可知，特别是通过含有Nb及/或V，能够使Cr(Nb、V)N、CrNbN、CrVN(以下，将这些氮化物统统简称作“Cr(Nb、V)N”)的析出温度高温化，从而能够显著提高耐腐蚀性的改善效果。

另一方面，Ti虽然能增大Cr₂N的析出，但是不存在促进在更高温下稳定地使Cr(Nb、V)N析出的效果。因此，特别是含有Nb和V的效果较大。

本发明人为了进一步提高耐腐蚀性，对Mo的作用也进行了研究。

即，众所周知，通常Mo作为耐腐蚀性改善元素而添加到不锈钢中，但含有2.0％～3.0％的Mo的SUS316的敏化比SUS304的情况发生得晚，因此，Mo存在抑制敏化的效果。

因此，着眼于作为Cr系氮化物形成元素的Nb和V及作为敏化抑制元素的Mo的作用，对于含有24％～26％的Cr和19％～22％的Ni的SUS310型不锈钢研究了能得到敏化抑制效果的适当的含有量。结果，能够得到下述(a)的新见解。

(a)在Mo含有量大于0.10％时，对于敏化抑制有效果，但在0.50％以上时，虽说抑制Cr(Nb、V)N和Cr₂N氮化物析出的作用变大，但耐腐蚀性的改善效果已经饱和。因此，SUS310型不锈钢的情况下的Mo含有量优选为大于0.10％且小于0.50％。

因此，使用含有上述范围的Mo、并含有各种量的N、Nb和V的SUS310型不锈钢对耐晶界腐蚀性和焊接性进行了调查。结果，明确了下述(b)～(d)的事项。

(b)在提高N含有量的基础之上，对于N、Nb和V含有量的上限进行管理，将式中的元素符号作为该元素按质量％计的含有量，使以下式表示的Fn1的值满足[2.5≤Fn1]，

Fn1＝36Nb+53V+15N

从而得到耐晶界腐蚀性优良的不锈钢。这是基于这一点：通过使Cr(Nb、V)N及/或固溶了一部分Nb和V中的一种以上的Cr₂N氮化物等Cr系氮化物在粒内析出，粒内的Cr的固溶度降低，因此，结果能够降低敏化温度区中的晶界的Cr主体的M₂₃C₆的析出量。

(c)但是，在Nb、V和N含有量变多而Fn1的值过大时，不仅发生粒内析出，而且Cr系氮化物也自晶界析出，因此，耐晶界腐蚀性会变差。因此，以上式表示的Fn1的值也需要满足[Fn1≤25.0]。

(d)通过以氮化物的形态将Cr固定在粒内，能抑制晶界中的M₂₃C₆的析出量，能够提高SUS310型奥氏体系不锈钢的耐晶界腐蚀性，但是另一方面，产生焊接性降低、即焊接热影响部的裂纹敏感性显著增大的危险性。即，在Nb、V和N含有量增加的同时，粒内氮化物的析出量增加，随之，在粒内出现析出强化而使粒内强度急剧增加，因此，粒内和晶界中的强度有可能产生不平衡，而在焊接热影响部产生延展性降低的裂纹。

因此，本发明人也着眼于特别是作为使晶界脆化的元素公知的S、P和Sn，对它们与Nb、V和N含有量的关系进行了详细的研究。结果，得到了下述(e)和(f)的重要见解。

(e)若与由Nb、V和N含有量的增加导致粒内强度上升相结合地适当管理S、P和Sn含有量，就能够使耐晶界腐蚀性的提高和焊接热影响部的裂纹敏感性的降低同时成立。

(f)特别是，若与Nb、V和N含有量相应地，将式中的元素符号作为该元素按质量％计的含有量，使以下式表示的Fn2的值满足[Fn2≤-5.76×10^-4×Fn1+0.0267]，能够保持晶界和粒内的强度平衡，

Fn2＝S+{(P+Sn)/2}

能够提高奥氏体系不锈钢的耐晶界腐蚀性，并且，能够可靠地降低其焊接热影响部的裂纹敏感性。

本发明即是以上述见解为基础做成的，其主旨在于下述(1)和(2)所示的奥氏体系不锈钢。

(1)一种奥氏体系不锈钢，其特征在于，按质量％计含有Nb：0.30％以下和V：0.40％以下中的一种或两种、C：0.02％以下、Si：0.01％～0.50％、Mn：0.01％～2.0％、Cr：24％～26％、Ni：19％～22％、Mo：大于0.10％且小于0.50％以及N：大于0.04％且小于等于0.15％，其余部分由Fe和杂质构成，杂质中的P、S和Sn分别为P：0.030％以下、S：0.002％以下、及Sn：0.015％以下，而且，各元素的含有量满足下述(1)式和(2)式表示的关系。

2.5≤Fn1≤25.0…(1)

Fn2≤-5.76×10^-4×Fn1+0.0267…(2)

其中，(1)式和(2)式中的Fn1和Fn2分别是由下述(3)式和(4)式求出的值，(3)式和(4)式中的元素符号表示该元素按质量％计的含有量。

Fn1＝36Nb+53V+15N…(3)

Fn2＝S+(P+Sn)/2…(4)

(2)根据上述(1)所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于，该奥氏体系不锈钢用作原子能设备的构造构件。

另外，作为其余部分的“Fe和杂质”中的“杂质”是指在工业上制造钢铁材料时，因矿石、废料等原料以及因其他各种原因而混入的物质。

发明的效果

本发明的奥氏体系不锈钢是Cr和Ni含有量较多的SUS310型的奥氏体系不锈钢，该奥氏体系不锈钢的耐腐蚀性、特别是耐晶界腐蚀性优良，而且，焊接热影响部的耐裂纹敏感性也很优良。因而，极为适合作为在有可能引起晶界腐蚀损伤的环境中使用的构件、特别是原子能设备的构造构件。

具体实施方式

下面，对规定本发明的奥氏体系不锈钢的化学组成的理由进行说明。另外，以下说明中的各元素含有量的“％”是指“质量％”的意思。

C：0.02％以下

C是出于钢脱氧及确保强度的目的而使用的。但是，从耐腐蚀性的方面考虑，为了防止碳化物析出，其含有量最好尽可能地低。因而，使C的含量为0.02％以下。更优选的C含有量为0.015％以下。另外，考虑到钢的脱氧及确保强度和碳化物析出，C的含有量更优选为0.005％～0.010％。

Si：0.01％～0.50％

Si是出于钢脱氧的目的而使用的。在本发明钢中，使Si的含有量为0.01％以上。但是，由于过量含有Si时会促进生成夹杂物，因此，Si的含有量较低为好，为0.01％～0.50％。Si的含有量更优选为0.15％～0.30％。

Mn：0.01％～2.0％

Mn是有助于钢脱氧及奥氏体相稳定的元素，Mn的含有量在0.01％以上能得到该效果。另一方面，Mn与S形成硫化物，该硫化物成为非金属夹杂物。并且，Mn在钢材焊接时最先在焊接部的表面变浓而使钢材的耐腐蚀性降低。因而，使Mn的含有量为0.01％～2.0％。更理想的Mn含有量为0.30％以上。Mn的含有量更理想一些为0.40％～0.80％。

Cr：24％～26％

Cr是为了确保钢的耐腐蚀性而不可缺少的元素。在Cr含有量小于24％时，无法得到充分的耐腐蚀性。另一方面，在本发明钢的假想的使用环境下，Cr达到26％的含有量就足够，在大于26％时，会导致加工性降低，并且，从作为实用钢的价格及奥氏体相稳定的方面来说存在问题。因而，使Cr的含有量为24％～26％。

Ni：19％～22％

Ni是用于使奥氏体相稳定而维持耐腐蚀性的重要的元素。从耐腐蚀性的方面考虑，需要19％以上的Ni含有量。另一方面，在Cr含有量为24％～26％的本发明中，在Ni含有量增多而大于22％时，会导致焊接性降低。因此，从焊接性的方面考虑，使Ni含有量的上限为22％。

Mo：大于0.10％且小于0.50％

Mo具有敏化抑制作用，Mo的含有量大于0.10％能得到效果。但是，即使Mo的含有量增多而达到0.50％以上，上述效果也会饱和，因此只会引起成本上升。因此，使Mo含有量大于0.10％且小于0.50％。另外，Mo含有量的更优选的上限为0.40％。

N：大于0.04％、小于等于0.15％

N在本发明中是重要的元素。通过含有N，能够提高钢的强度，并且，通过提高N的含有量，不仅形成用于将C固定在粒内的Nb及/或V的碳氮化物，而且形成能够将Cr固定在粒内的氮化物，从而能够抑制敏化。为了得到这样的效果，需要使N含有量大于0.04％。但是，在N的含有量过剩、特别是大于0.15％时，不仅是粒内，也会促进从晶界析出Cr氮化物而降低耐晶界腐蚀性。因而，使N的含有量大于0.04％且小于等于0.15％。N含有量的下限更优选为0.05％，再优选一些为0.07％。另外，更优选的上限为0.13％。

Nb、V：Nb：0.3％以下及V：0.4％以下中的一种或两种

Nb和V在本发明中也是重要的元素，通过含有这些元素，不仅是Nb和V的碳氮化物析出，也会促进Cr(Nb、V)N析出。因此，能够使Cr(Nb、V)N及固溶了一部分Nb和V中的一种以上的Cr₂N这两类氮化物在粒内析出。能够降低C和Cr的粒内固溶量而抑制敏化。

但是，在过量含有这些元素时，具体地讲，在Nb的含有量大于0.3％或V的含有量大于0.4％时，在任一种情况下，都不仅会促进Cr系氮化物自晶界析出而使耐晶界腐蚀性变差，也有可能使热影响部的裂纹敏感性显著增大。因而，Nb和V各自的含有量为Nb是0.3％以下及V是0.4％以下。另外，Nb和V的更优选的含有量上限分别为Nb是0.26％、V是0.35％。

上述Nb和V单独或者两种混合地含有即可，但为了得到通过Cr系氮化物析出而降低粒内Cr浓度的效果，在单独含有这两种元素的情况下，Nb和V的含有量的下限均优选为0.01％。

另外，在混合含有Nb和V的情况下，在合计含有量大于0.6％时，有可能促进Cr系氮化物自晶界析出而使耐晶界腐蚀性变差，因此，合计含有量的上限优选为0.6％。

另外，在混合含有Nb和V的情况下，Nb和V的含有量的下限以合计含有量计优选为0.01％。

本发明的奥氏体系不锈钢除上述元素之外，其余部分由Fe和杂质构成。另外，杂质中的P、S和Sn必须将其含有量分别限制在特定的值以下。

P：0.030％以下

P是作为杂质而含有的元素，在其含有量增多、特别是大于0.030％时，会引起晶界脆化，而且，也使耐腐蚀性变差。并且，本发明的奥氏体系不锈钢主要以氮化物的形态将Cr固定在粒内来抑制晶界敏化，通过促进粒内氮化物析出而使粒内强度上升，因此，特别是在P的含有量大于0.030％的情况下，粒内强度与因P偏析而脆化的晶界的强度差变大，也会导致焊接热影响部的裂纹敏感性增大。因而，P的含有量需要限制在0.030％以下。另外，P的含有量优选为0.020％以下。

S：0.002％以下

S是作为杂质而含有的元素，在其含有量增多、特别是大于0.002％时，会引起晶界脆化，而且，也使耐腐蚀性变差。并且，本发明的奥氏体系不锈钢主要以氮化物的形态将Cr固定在粒内来抑制晶界敏化，通过促进粒内氮化物析出而使粒内强度上升，因此，特别是在S的含有量大于0.002％的情况下，粒内强度与因S偏析而脆化的晶界的强度差变大，也会导致焊接热影响部的裂纹敏感性增大。因而，S的含有量需要限制在0.002％以下。另外，S的含有量优选为0.001％以下。

Sn：0.015％以下

Sn也是作为杂质而含有的元素，在其含有量增多、特别是大于0.015％时，会引起晶界脆化，而且，也使耐腐蚀性变差。并且，本发明的奥氏体系不锈钢主要以氮化物的形态将Cr固定在粒内固定来抑制晶界敏化，通过促进粒内氮化物析出而使粒内强度上升，因此，特别是在Sn的含有量大于0.015％的情况下，粒内强度与因Sn偏析而脆化的晶界的强度差变大，也会导致焊接热影响部的裂纹敏感性增大。因而，Sn的含有量需要限制在0.015％以下。另外，Sn的含有量优选为0.010％以下。

本发明的奥氏体系不锈钢的Nb和V中的一种或两种及N、杂质中的P、S和Sn的含有量分别处于上述范围内，而且，这些元素的含有量需要满足上述(1)式和(2)式表示的关系即

2.5≤Fn1≤25.0…(1)

Fn2≤-5.76×10^-4×Fn1+0.0267…(2)

(1)式和(2)式中的Fn1和Fn2分别是由上述(3)式和(4)式即

Fn1＝36Nb+53V+15N…(3)

Fn2＝S+(P+Sn)/2…(4)

求出的值，(3)式和(4)式中的元素符号表示该元素的按质量％计的含有量。

对于Nb和V，在单独含有其中任一种元素的情况下，将不含有的元素的含有量设为0(零)地求出以上述(3)式表示的Fn1的值即可。

对于Nb和V中的一种或两种及N，在以上述(3)式表示的Fn1的值小于2.5的情况下，无法确保降低Cr的粒内固溶量来抑制敏化的效果，因此，无法得到耐晶界腐蚀性优良的不锈钢。

另一方面，在Fn1的值大于25.0的情况下，不仅氮化物在粒内析出，Cr系氮化物也自晶界析出，因此，反而会助长敏化，导致耐晶界腐蚀性变差。

以上述(3)式表示的Fn1的值的下限优选为4.0，更优选为6.0。Fn1的值的上限优选为23.0，更优选为20.0。

即使P、S和Sn的含有量处于上述说明的范围内，在以上述(4)式表示的Fn2的值大于[-5.76×10^-4×Fn1+0.0267]时，也无法确保晶界和粒内的强度平衡，无法避免焊接热影响部的耐裂纹敏感性变小而产生裂纹。

以上述(4)式表示的Fn2的值越小越理想。

对熔化所使用的原料实施缜密详细地分析，特别是选择杂质中的P、S和Sn的含有量分别为上述P：0.030％以下、S：0.002％以下及Sn：0.015％以下、且以上述(4)式表示的Fn2满足上述(2)式的材料之后，可以使用电炉、AOD炉、VOD炉等来熔炼制造本发明的奥氏体系不锈钢。

下面，利用实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。

实施例

将表1所示的化学组成的不锈钢熔化，利用热锻造和热轧制造出厚度14mm的钢板。

表1也一并表示了(4)式的右边的值、即[-5.76×10^-4×Fn1+0.0267]的值。

表1中的钢1～8是化学组成处于本发明中规定的范围内的钢。另一方面，钢A～F是成分元素的含有量、Fn1和Fn2的值中的至少任一个违背本发明中规定的条件的比较例的钢。

表1

接着，对于各钢，在分别以1100℃对上述厚度14mm的钢板实施固溶化热处理之后，利用机械加工制作出对接部1.5mm、实施了60°V坡口加工的厚度12mm、宽度50mm及长度100mm的拘束焊接裂纹试验用试验片。

使用如上所述地得到的各拘束焊接裂纹试验用试验片，将日本JIS Z 3224(1999)所规定的“DNiCrFe-3”用作包剂焊条，将四周拘束焊接在厚度25mm、宽度200mm、长度200mm的日本JIS G 3106(2004)所规定的SM400C的市面上销售的钢板上。

接着，不使用焊接材料而利用根部TIG焊接，在线能量9kJ/cm的条件下将坡口内焊接。

之后，再使用“DNiCrFe-3”的包剂焊条，在19KJ/cm的条件下将坡口内层叠焊接。此时的焊道间温度为150℃以下。

在上述焊接施工之后，自各试验体各自选取5个接头的截面微观组织观察用试验片，在对截面进行镜面研磨之后对其进行腐蚀，使用光学显微镜，将倍率设为500倍地观察焊接热影响部是否产生裂纹。

拘束裂纹试验的评价是将观察的5个截面中的、即使看到产生一个裂纹的截面也作为不合格，将完全没有看到产生裂纹的截面作为合格。

表2表示上述拘束裂纹试验结果。

在表2的“拘束裂纹试验结果”栏中，分别用符号“○”和符号“×”表示上述“合格”和“不合格”。

表2

并且，对于各钢，分别通过平面磨削将上述热轧制造成的厚度14mm的钢板减厚至厚度4mm，对该钢板实施在以1060℃保持30分钟之后水冷的熔体化处理。

接着，实施在700℃下加热两小时之后气冷的敏化热处理，进行日本JIS G 0571(2003)所规定的代表性的耐晶界腐蚀性的评价法、即10％草酸蚀刻试验，调查了晶界腐蚀的状况。

10％草酸蚀刻试验结果的评价是将上述JIS的“表示晶界状态的分类”的表所记载的记号A的“阶梯状组织”和记号B的“混合组织”视为合格，将记号C的“槽状组织”视为不合格。

表2一并表示10％草酸蚀刻试验结果。

由表2可明确，使用本发明例的钢1～8的试验编号1～8的耐晶界腐蚀性和焊接热影响部的耐裂纹性均很优良。

相对于此，在使用违背本发明中规定的条件的比较例的钢A～F的试验编号9～14的情况下，耐晶界腐蚀性和焊接热影响部的耐裂纹性中的至少任一个较差。

即，在试验编号9的情况下，钢A的Mo含有量低到0.01％，违背本发明中规定的条件，并且，Fn1的值也低到2.06，小于本发明中规定的下限值，因此耐晶界腐蚀性较差。

在试验编号10的情况下，虽然钢B的各元素的含有量在本发明中规定的范围内，但是Fn1的值高到26.65，大于本发明中规定的上限值，并且，Fn2的值不满足(2)式，因此，不仅促进氮化物在晶界析出而导致耐晶界腐蚀性较差，而且焊接热影响部的裂纹敏感性增大而产生裂纹。

在试验编号11的情况下，钢C的各元素的含有量及Fn1的值在本发明中规定的范围内，因此耐晶界腐蚀性良好，但Fn2的值不满足(2)式，因此，焊接热影响部的裂纹敏感性变大而产生裂纹。

在试验编号12的情况下，钢D的Sn含有量高到0.024％，违背本发明规定的条件，并且，Fn1的值低到2.32，小于本发明中规定的下限值。并且，Fn2的值也不满足(2)式。因此，耐晶界腐蚀性和焊接热影响部的耐裂纹性这两者都较差。

在试验编号13的情况下，钢E虽然Fn1的值和Fn2的值均在本发明中规定的范围内，但是不含有Mo。因此，10％草酸蚀刻试验结果的评价为“C”，耐晶界腐蚀性较差。

在试验编号14的情况下，钢F除了不含有Nb和V这两个元素之外，Fn1的值也低到1.38，小于本发明中规定的下限值，因此，耐晶界腐蚀性较差。

产业上的可利用性

采用本发明，能够得到Cr和Ni含有量较多的SUS310型的奥氏体系不锈钢，该奥氏体系不锈钢的耐腐蚀性、特别是耐晶界腐蚀性优良，而且焊接热影响部的耐裂纹性也很优良。该不锈钢特别是作为原子能设备的构造构件的原料发挥优良的效果。

Claims

1.一种奥氏体系不锈钢，其特征在于，

按质量％计含有Nb：0.30％以下和V：0.40％以下中的一种或两种、C：0.02％以下、Si：0.01％～0.50％、Mn：0.01％～2.0％、Cr：24％～26％、Ni：19％～22％、Mo：大于0.10％且小于0.50％以及N：大于0.04％且小于等于0.15％，其余部分由Fe和杂质构成，杂质中的P、S和Sn分别为P：0.030％以下、S：0.002％以下及Sn：0.015％以下，而且，各元素的含有量满足下述(1)式和(2)式表示的关系，

2.5≤Fn1≤25.0…(1)

Fn2≤-5.76×10^-4×Fn1+0.0267…(2)

其中，(1)式和(2)式中的Fn1和Fn2分别是由下述(3)式和(4)式求出的值，(3)式和(4)式中的元素符号表示该元素按质量％计的含有量，

Fn1＝36Nb+53V+15N…(3)

Fn2＝S+(P+Sn)/2…(4)。

2.根据权利要求1所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于，

该奥氏体系不锈钢用作原子能设备的构造构件。