JP2000034546A - ニッケル含有量が低い耐腐食性に優れたオ―ステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

ニッケル含有量が低い耐腐食性に優れたオ―ステナイト系ステンレス鋼

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JP2000034546A JP11189124A JP18912499A JP2000034546A JP 2000034546 A JP2000034546 A JP 2000034546A JP 11189124 A JP11189124 A JP 11189124A JP 18912499 A JP18912499 A JP 18912499A JP 2000034546 A JP2000034546 A JP 2000034546A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニッケル含有量が低い耐腐食性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼 【解決方法】 重量組成: 0.01%<炭素<0.08%、0.1
%<珪素<1%、5%<マンガン<11%、15%<クロム<
17.5%、1%<ニッケル<4%、1%<銅<4%、1×10-4
%<硫黄<20×10-4%、1×10-4%<カルシウム<50×1
0-4%、0%<アルミニウム<0.03%、0.005%<リン<
0.1%、ホウ素<5×10-4%、酸素<0.01%、残部は鉄と
製造に起因する不純物を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は耐腐食性、特に一般
腐食(corrosion generalise)、孔食(corrosionpar pi
qure)および隙間腐食(corrosion caverneuse)に優れた
ニッケル含有量が低いオーステナイト系ステンレスに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレスの組織を与
える基本元素、例えばクロム、ニッケル、マンガン、銅
および珪素を含む鋼に関する特許は多数ある。
【0003】フランス特許出願第70/27928号に記載のオ
ーステナイト系ステンレス鋼は炭素:0.05%〜0.15%、
珪素:0.3%〜1.0%、マンガン:4%〜12%、ニッケ
ル:0.5%〜3%、クロム:13%〜16%、窒素:0.05%〜
0.2%の組成を有している。この組成はニッケル含有率
が低く、マンガン含有率が相対的に高く、塩化物媒体で
の浸漬試験およびSO2試験において従来の高ニッケル含
有率の市販グレードの鋼、例えばAISI304、301、201ま
たは202の耐腐食性と同等あるいはそれより優れた耐腐
食特性を示す。この特許には銅、モリブデンおよびニッ
ケルの影響が明確に記載されており、ニッケル含有率は
低くしなければならないことも記載されているが、カル
シウム、ホウ素および硫黄等の元素の影響については記
載がない。
【0004】日本国特許第JP54038217号には炭素:0.
04%以下、珪素:1%以下、マンガン:6%〜13%、ニッ
ケル:1.0%〜3.5%、クロム:13%〜19%、ニオブ:0.
3%以下、銅:1.0%〜3.5%、希有土類:0.005%〜0.3
%の組成を有するオーステナイト系マンガン鋼が開示さ
れている。この鋼はAISI304型のステンレス鋼の耐腐食
性に少なくとも等しい耐腐食性を示し、耐粒界腐食性が
高いが、硫黄、カルシウムおよびホウ素元素とこれら元
素の腐食に対する影響については記載がない。
【0005】日本国特許第JP52024914号には炭素:0.
11%〜0.15%、珪素:1%以下、マンガン:8.0%〜11
%、ニッケル:1.0%〜3.5%、クロム:16%〜18%、窒
素:0.05%〜0.15%、銅:0.5%〜3.5%、モリブデン:
0.5%以下の組成を有するオーステナイト系鋼が記載さ
れている。この特許にはニッケル含有率を下げても耐腐
食性が損なわれないと記載されているが、硫黄およびホ
ウ素等の元素の影響については記載がない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、AISI
304鋼の耐腐食性と同等な耐腐食性、特に孔食、隙間腐
食および一般腐食性を有する、ニッケル含有率が極めて
低いオーステナイト系鋼を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は下記重量
組成を有するニッケル含有量が低い耐腐食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼にある: 0.01%<炭素<0.08% 0.1%<珪素<1% 5%<マンガン<11% 15%<クロム<17.5% 1%<ニッケル<4% 1%<銅<4% 1×10-4%<硫黄<20×10-4% 1×10-4%<カルシウム<50×10-4% 0%<アルミニウム<0.03% 0.005%<リン<0.1% ホウ素<5×10-4% 酸素<0.01% 残部は鉄と製造に起因する不純物
【0008】
【発明の実施の形態】好ましい組成は下記重量組成であ
る: 0.01%<炭素<0.05% 0.1%<珪素<1% 5%<マンガン<11% 15%<クロム<17% 1%<ニッケル<2% 2%<銅<4% 1×10-4%<硫黄<10×10-4% 1×10-4%<カルシウム<10×10-4% 0%<アルミニウム<0.01% 0.005%<リン<0.1% 酸素<0.01% 残部は鉄と製造に起因する不純物
【0009】この鋼は0.01%〜2%のモリブデンをさら
に含むことができる。以下、本発明組成中の各合金元素
の効果を説明する。
【0010】硫黄の効果。 硫黄は一般腐食性に対する耐腐食性効果はない。粒界腐
食では腐食開始時および腐食伝搬時に耐食性をわずかに
低下させる。硫黄含有率が高くなると、2.0以上のpH
で臨界電流iが大きくなる。硫黄の効果は孔食の分野で
はるかに大きくなる。組成中にニッケルをほとんど含ま
ない組成の鋼で硫黄含有率を約10×10-4%に下げると耐
孔食開始性は大きく向上する。本発明鋼は孔食の観点か
ら約30×10-4%の硫黄を含むAISI 304鋼またはAISI 430
Ti鋼と同じ特性を有する。一方、30×10-4%の硫黄を
含む低ニッケル鋼はAISI 430 Nb鋼と似た挙動をする。
本発明組成で観察された硫黄の効果は予期し得ないもの
である。図3に示すように、この効果は対照のオーステ
ナイト系鋼または430Nb型のフェライト系鋼でははるか
に小さく、規則的である。
【0011】ニッケルの効果 ニッケルは一般腐食および隙間腐食で非常に有益である
ことがわかる。一般腐食では、1.6%のニッケル含有率
によってAISI 304鋼と似た挙動の鋼が得られ、一方、0.
6%のニッケル含有率では不十分であることがわかる。
隙間腐食では、許容可能な耐食性を有し且つAISI 430 T
i型鋼よりはるかに優れた耐性を得るためには1%のニッ
ケル含有率が最低必要である。しかし、良好な耐孔食性
を得るために2%以下のニッケル含有率が好ましい。図
4は対照鋼および本発明鋼の耐隙間腐食性を塩化物溶液
のpHを関数として活性電流値を示す曲線の形で示した
ものである。活性電流は腐食速度に比例する。曲線がX
軸に近づくほど腐食速度が遅くなり、従って耐腐食性が
良い。
【0012】銅の効果 銅は一般腐食で有益な効果を有する。AISI 304型鋼の挙
動と同じ挙動を得るために、鋼804の挙動は2%の銅含有
率では不十分であるが、鋼801の挙動から分かるように3
%の銅含有率で充分である。活性電流の測定値は表3に
示してある。鋼804の場合、第2の活性ピークが約-390mV
/SCEの電位で観察されることに注目すべきである。H2SO
4酸中での腐食速度を評価する際にはこのピークも考慮
に入れなければならない。しかし、図1および表2また
は表3に示すように、銅は耐孔食性に対して有害な作用
を有する。銅含有率が3%の鋼801は銅含有率が2%の鋼8
04より孔食電位が低い。従って、本発明の銅含有率は4
%に制限するのが好ましい。
【0013】ホウ素の効果 ホウ素は一般腐食に対して全く効果がない。図5および
図6に示すように、孔食に関しては鋼841等の少量のカ
ルシウムを含む鋼に対してわずかに有益であるようにみ
えるが、カルシウムを全く含まない881および801等の鋼
に対しては有害である。ホウ素を含み、カルシウムは含
まない鋼でホウ素もカルシウムも含まない鋼の耐孔食性
と同様な耐孔食性を得るためには、1100℃に急速に焼き
なました後に、水冷しなければならない。粒界腐食に関
しては、表4に示すようにわずかに有害に作用する場合
もある。本発明組成はホウ素元素を含まないか、常に5
×10-4%以下の含有率にするのが好ましい。
【0014】カルシウムの効果 カルシウムは孔食、特に適度な塩化物媒体すなわち0.02
M規定のNaClを用いた塩化物媒体中で有害であることが
証明されている。この挙動は表3に示されている。それ
ぞれ23×10-4%および20×10-4%のカルシウムを含む鋼
836および鋼840はカルシウムを含まない鋼881(空冷)
および鋼805の孔食電位より低い孔食電位を有する。対
照のAISI304鋼およびAISI430Ti鋼に近い耐孔食性を得る
ためにはカルシウム含有率を極めて低くし、20×10-4
以下、好ましくは10×10-4%以下にしなければならな
い。
【0015】クロムの効果 クロムは、鋼584、723、801および806で得られた値と比
較した表3から明らかなように、一般腐食、孔食および
隙間腐食に関して有益である。15%の最小含有率は良好
な耐腐食性を確実にするのに必要であるが、対照のAISI
304鋼またはAISI403Ti型に匹敵する耐腐食性に対応する
耐腐食性を得るためには16.5%の含有率が好ましい。鋼
806等の17%以上のクロム含有率では腐食はさらに良好
であるが、完全にオーステナイト組織を有する鋼を得る
のが困難になる。
【0016】窒素および炭素の効果 炭素は粒界腐食に関して鋼に対して優れた効果がある。
炭素および窒素含有率を変えた鋼を溶接後または鋭敏化
熱処理した後にSTRAUSS試験にかけた結果は表4に示し
てある。0.07%の最大炭素含有率が望ましく、且つ0.05
%の好ましい含有率によってAISI304基準鋼の耐腐食性
と同様の耐腐食性が得られることが理解できよう。0.1
%〜0.3%の窒素含有率は許容可能である。本発明鋼の
耐腐食性は、その組成中にほとんどニッケルを含まない
が、AISI304基準鋼の耐腐食性に匹敵するものである。
さらに、本発明鋼の挙動は一般腐食および隙間腐食の分
野でAISI430Ti型の鋼の挙動に比べて非常に優れてい
る。本発明は、非限定的な例として挙げる下記の説明お
よび添付図面からより明確に理解できよう。
【0017】
【実施例】本発明鋼は腐食基準、特に孔食、一般腐食お
よび隙間腐食の基準に合うように開発されたものであ
る。下記の合金元素の効果を分析した:15.5〜17.5%の
クロム、0.5〜2.7%のニッケル、0.05〜0.11%の炭素、
0.12〜0.26%の窒素、0.001〜0.007%の硫黄、2〜3%の
銅、濃度0.0025%および0.0005%以下のホウ素、濃度0.
0025%および0.0005%以下のカルシウム。
【0018】被試験鋼の化学組成は表1に示してある。
第1列には被試験鋼の熱の参照番号を示し、本発明鋼は
星印(*)で示している。表2には比較例として周知な
被試験鋼の化学組成を示している。
【0019】下記腐食をテストした: 1 pH6.6、23℃の0.02M NaClおよび0.5M NaCl媒体中で
の孔食、 2 各種酸性pH値での2M NaCl媒体中での分極曲線と活
性電流測定による23℃の塩化物媒体中での隙間腐食、 3 分極曲線と活性電流測定による23℃の2Mの濃縮硫酸
媒体中での一般腐食、 4 熱処理で感度を上げた鋼とTIG溶接鋼でのSTRAUSS試
験による粒界腐食。
【0020】表3および表4は本発明組成物を選択する
ことが正しいことを説明する腐食試験の結果を示してい
る。孔食の場合、電位E1は1cm2当たり1ピットの確率に
対応している。隙間腐食の場合、臨界電流密度iの値は
各種pHの2M NaCl溶液中で測定される。一般腐食の場
合、臨界電流密度iの値は2M H2SO4酸性溶液中で測定さ
れる。粒界腐食の結果は重量損失Δmおよび最大割れ深
さμmとして表4に示してある。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【図面の簡単な説明】
【図1】 対照として用いた各鋼および星印(*)で示
した本発明の3種類の組成のpH6.6、23℃の0.02M NaCl
およびpH6.6、23℃の0.5M NaCl中での孔食電位の比較値
を示す図。
【図2】 対照として用いた各鋼および星印(*)で示
した本発明の3種類の組成のpH6.6、23℃の0.02M NaCl
およびpH6.6、23℃の0.5M NaCl中での孔食電位の比較値
を示す図。
【図3】 1種類の組成はクロム含有率が低い2種類の
対照鋼と本発明の2種類の鋼のpH6.6、23℃の0.02M NaC
lでの孔食電位の変化を硫黄含有率の関数で表した図。
【図4】 対照として用いる3種類の鋼および星印
(*)で示した本発明の3種類の組成の組成中のニッケ
ル含有率を変え場合の塩化物媒体中での隙間腐食の特徴
を示す図。
【図5】 各種鋼でのpH6.6、23℃の0.02M NaClおよびp
H6.6、23℃の0.5M NaCl中での孔食電位の比較値を示す
図で、ホウ素の影響を示す図。
【図6】 各種鋼でのpH6.6、23℃の0.02M NaClおよびp
H6.6、23℃の0.5M NaCl中での孔食電位の比較値を示す
図で、ホウ素の影響を示す図。
フロントページの続き (72)発明者 パスカル オドルシ フランス国 73400 ユージヌ ソネ ル ゥト デ リップ(番地なし)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記重量組成を有するニッケル含有量が
    低い耐腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼: 0.01%<炭素<0.08% 0.1%<珪素<1% 5%<マンガン<11% 15%<クロム<17.5% 1%<ニッケル<4% 1%<銅<4% 1×10-4%<硫黄<20×10-4% 1×10-4%<カルシウム<50×10-4% 0%<アルミニウム<0.03% 0.005%<リン<0.1% ホウ素<5×10-4% 酸素<0.01% 残部は鉄と製造に起因する不純物
  2. 【請求項2】 下記重量組成を有する請求項1に記載の
    鋼: 0.01%<炭素<0.05% 0.1%<珪素<1% 5%<マンガン<11% 15%<クロム<17% 1%<ニッケル<2% 2%<銅<4% 1×10-4%<硫黄<10×10-4% 1×10-4%<カルシウム<10×10-4% 0%<アルミニウム<0.01% 0.005%<リン<0.1% 酸素<0.01% 残部は鉄と製造に起因する不純物
  3. 【請求項3】 0.01%〜2%のモリブデンをさらに含む
    請求項1又は2に記載の鋼。
JP11189124A 1998-07-02 1999-07-02 ニッケル含有量が低い耐腐食性に優れたオ―ステナイト系ステンレス鋼 Withdrawn JP2000034546A (ja)

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