JP2000355738A - 耐熱疲労性・耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス鋼および製紙用サクションロール胴部材 - Google Patents
耐熱疲労性・耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス鋼および製紙用サクションロール胴部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】製紙機用サクションロール胴部材等として有用
な耐熱疲労性，耐腐食疲労性等にすぐれ、かつ良好なド
リル加工性を備えたフェライト−オーステナイト鋳鋼を
提供する。 【解決手段】この合金は、Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：
０．１〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜２．０％，Ｃｒ：２
０．０〜２３．０％，Ｎｉ：３．０〜３．９％，Ｍｏ：
０．５〜１．４％，Ｃｕ：２．０％以下，Ｎ：０．０５
〜０．２％、および所望により、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ａ
ｌ，Ｚｒ，Ｂ，ＲＥＭ，Ｃｏ，Ｔａ，Ｂｉの１種ないし
種以上の元素を微量含有し、残部はＦｅからなり、フェ
ライト量（％α）は４５〜８０面積％であり、 ％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ≦２８（％） ％α≧０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）＋２５ を満たす成分バランスを有する。
な耐熱疲労性，耐腐食疲労性等にすぐれ、かつ良好なド
リル加工性を備えたフェライト−オーステナイト鋳鋼を
提供する。 【解決手段】この合金は、Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：
０．１〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜２．０％，Ｃｒ：２
０．０〜２３．０％，Ｎｉ：３．０〜３．９％，Ｍｏ：
０．５〜１．４％，Ｃｕ：２．０％以下，Ｎ：０．０５
〜０．２％、および所望により、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ａ
ｌ，Ｚｒ，Ｂ，ＲＥＭ，Ｃｏ，Ｔａ，Ｂｉの１種ないし
種以上の元素を微量含有し、残部はＦｅからなり、フェ
ライト量（％α）は４５〜８０面積％であり、 ％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ≦２８（％） ％α≧０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）＋２５ を満たす成分バランスを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製紙用サクション
ロール材等として有用な耐熱疲労性および耐腐食疲労性
等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス
鋼およびサクションロール胴部材に関する。
ロール材等として有用な耐熱疲労性および耐腐食疲労性
等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス
鋼およびサクションロール胴部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】製紙用サクションロールは、抄紙された
湿潤紙の脱水処理に使用される多孔ロールであり、その
ロール胴部は湿潤紙から分離される水分、所謂「白水」
（Ｃｌ −，ＳＯ４ ２−等を含む強酸性腐食液）を吸引排
除するための小孔「サクションホール」（開孔率≒２０
〜５０面積％，ロール１本当たりの孔数は数十萬個にも
及ぶ）が分散穿設された中空円筒体である。ロール胴部
の表面には湿潤紙から水分を搾出するプレスロールの強
い押圧力（ニップ圧）が作用する。サクションロールは
このように厳しい腐食環境に曝され、かつ荷重の負荷も
大きいため、腐食疲労によるクラックを生じ易いことが
問題とされてきた。この問題は、二相ステンレス材料を
ベースとする材質改良、特に腐食疲労強度を高めること
により対処されてきた。
湿潤紙の脱水処理に使用される多孔ロールであり、その
ロール胴部は湿潤紙から分離される水分、所謂「白水」
（Ｃｌ −，ＳＯ４ ２−等を含む強酸性腐食液）を吸引排
除するための小孔「サクションホール」（開孔率≒２０
〜５０面積％，ロール１本当たりの孔数は数十萬個にも
及ぶ）が分散穿設された中空円筒体である。ロール胴部
の表面には湿潤紙から水分を搾出するプレスロールの強
い押圧力（ニップ圧）が作用する。サクションロールは
このように厳しい腐食環境に曝され、かつ荷重の負荷も
大きいため、腐食疲労によるクラックを生じ易いことが
問題とされてきた。この問題は、二相ステンレス材料を
ベースとする材質改良、特に腐食疲労強度を高めること
により対処されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、抄紙速度の高速
化に伴い、サクションロールの実機使用上の新たな問題
として、サクションボックスのシール材とロール胴部と
の接触界面の摩擦熱で、ロール胴部の内面温度が、例え
ば３００〜３５０℃に上昇し、熱サイクルに伴う熱疲労
によりロール胴部にクラックが生じ易くなっていること
が指摘されている。図１において、１はサクションロー
ルの胴部、３はその内部に配置されているサクションボ
ックスである。サクションボックス２は、シール材３１
（フェノール樹脂又はグラファイト製等の部材）を介し
てロール胴部１の内周面に当接している。フェルト４に
保持された湿潤紙５はロールの回転周速度に同期してサ
クションロール１とプレスロール２とのロール間を通過
し、搾出される水分は、サクションホール１１を介して
サクションボックス３の吸引作用により排除される。
化に伴い、サクションロールの実機使用上の新たな問題
として、サクションボックスのシール材とロール胴部と
の接触界面の摩擦熱で、ロール胴部の内面温度が、例え
ば３００〜３５０℃に上昇し、熱サイクルに伴う熱疲労
によりロール胴部にクラックが生じ易くなっていること
が指摘されている。図１において、１はサクションロー
ルの胴部、３はその内部に配置されているサクションボ
ックスである。サクションボックス２は、シール材３１
（フェノール樹脂又はグラファイト製等の部材）を介し
てロール胴部１の内周面に当接している。フェルト４に
保持された湿潤紙５はロールの回転周速度に同期してサ
クションロール１とプレスロール２とのロール間を通過
し、搾出される水分は、サクションホール１１を介して
サクションボックス３の吸引作用により排除される。
【０００４】前記したシール材３１の摩擦による発熱
は、シール材に対する潤滑水の供給不足、ロール内周面
に対するシール材の過度の押付け等、メンテナンスの問
題に主として起因している。しかし、抄紙速度の高速化
に伴う上記問題を防止するための完全なメンテナンスを
確保することは困難であり、シール材の擦れの危険性は
ますます高まり、サクションロールの熱疲労によるクラ
ック発生・ロール寿命の低下に対処し得る新たなロール
材料が要請されている。本発明は、上記要請に応えるた
めの改良された熱疲労性を有し、またＣｒ，Ｍｏ，Ｎｉ
などの高価かつ希少の元素を節減して経済性を高め、か
つサクションロールの製作における良好なドリル加工性
を具備せしめた二相ステンレス鋼を提供するものであ
る。
は、シール材に対する潤滑水の供給不足、ロール内周面
に対するシール材の過度の押付け等、メンテナンスの問
題に主として起因している。しかし、抄紙速度の高速化
に伴う上記問題を防止するための完全なメンテナンスを
確保することは困難であり、シール材の擦れの危険性は
ますます高まり、サクションロールの熱疲労によるクラ
ック発生・ロール寿命の低下に対処し得る新たなロール
材料が要請されている。本発明は、上記要請に応えるた
めの改良された熱疲労性を有し、またＣｒ，Ｍｏ，Ｎｉ
などの高価かつ希少の元素を節減して経済性を高め、か
つサクションロールの製作における良好なドリル加工性
を具備せしめた二相ステンレス鋼を提供するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のフェライト−オ
ーステナイト二相ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．
０５％以下，Ｓｉ：０．１〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜
２．０％，Ｃｒ：２０．０〜２３．０％，Ｎｉ：３．０
〜３．９％，Ｍｏ：０．５〜１．４％，Ｃｕ：２．０％
以下，Ｎ：０．０５〜０．２％、および所望により、Ｔ
ｉ：０．５％以下，Ｎｂ：０．５％以下，Ｖ：１．０％
以下，Ａｌ：０．５％以下，Ｚｒ：０．５％以下，Ｂ：
０．５％以下，希土類元素：０．２％以下，Ｃｏ：１．
０％以下，Ｔａ：１．０％以下，Ｂｉ：１．０％以下の
群から選ばれる１種ないし種以上の元素を含有し、残部
は実質的にＦｅからなり、金属組織に占めるフェライト
含有量（％α）は４５〜８０面積％であり、下式［１］
および［２］： ％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ≦２８（％）…［１］ ％α≧０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）＋２５ …［２］ を満足する成分バランスを有している。
ーステナイト二相ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．
０５％以下，Ｓｉ：０．１〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜
２．０％，Ｃｒ：２０．０〜２３．０％，Ｎｉ：３．０
〜３．９％，Ｍｏ：０．５〜１．４％，Ｃｕ：２．０％
以下，Ｎ：０．０５〜０．２％、および所望により、Ｔ
ｉ：０．５％以下，Ｎｂ：０．５％以下，Ｖ：１．０％
以下，Ａｌ：０．５％以下，Ｚｒ：０．５％以下，Ｂ：
０．５％以下，希土類元素：０．２％以下，Ｃｏ：１．
０％以下，Ｔａ：１．０％以下，Ｂｉ：１．０％以下の
群から選ばれる１種ないし種以上の元素を含有し、残部
は実質的にＦｅからなり、金属組織に占めるフェライト
含有量（％α）は４５〜８０面積％であり、下式［１］
および［２］： ％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ≦２８（％）…［１］ ％α≧０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）＋２５ …［２］ を満足する成分バランスを有している。
【０００６】二相ステンレス鋼において、Ｃｒ，Ｍｏ等
の元素は腐食抵抗性に大きな影響を与え、一般的にその
含有量が多いほど腐食抵抗性を高めるといわれている。
しかし、これらは高価かつ希少な元素であり、またその
添加量（いずれもフェライトフォーマである）を高くす
ると、成分バランスの点から、同じく希少元素であるＮ
ｉ（オーステナイトフォーマ）の添加量を増やす必要が
生じる。更に、これらの元素の増量はドリル加工性の低
下にもつながる。本発明はこれら希少元素を節減しなが
ら、改良された耐熱疲労性，耐腐食疲労特性および良好
なドリル加工性等を具備せしめている。
の元素は腐食抵抗性に大きな影響を与え、一般的にその
含有量が多いほど腐食抵抗性を高めるといわれている。
しかし、これらは高価かつ希少な元素であり、またその
添加量（いずれもフェライトフォーマである）を高くす
ると、成分バランスの点から、同じく希少元素であるＮ
ｉ（オーステナイトフォーマ）の添加量を増やす必要が
生じる。更に、これらの元素の増量はドリル加工性の低
下にもつながる。本発明はこれら希少元素を節減しなが
ら、改良された耐熱疲労性，耐腐食疲労特性および良好
なドリル加工性等を具備せしめている。
【０００７】まず、本発明の化学組成の限定理由を説明
する。元素の含有量（％）はすべて重量基準である。 Ｃ：０．０５％以下 Ｃは、固溶強化作用により合金の強度を高めるが、含有
量が多くなると、クロム炭化物の析出により、靭性の低
下および耐食性の劣化をきたす。従って０．０５％を超
えてはならない。
する。元素の含有量（％）はすべて重量基準である。 Ｃ：０．０５％以下 Ｃは、固溶強化作用により合金の強度を高めるが、含有
量が多くなると、クロム炭化物の析出により、靭性の低
下および耐食性の劣化をきたす。従って０．０５％を超
えてはならない。
【０００８】Ｓｉ：０．１〜２．０％ Ｓｉは、合金溶製時の脱酸剤であり、また鋳造時の溶湯
の湯流れ性を改善する元素である。このために、少なく
とも０．１％を必要とするが、多量に添加すると、合金
の靭性および溶接性の低下を招くので、２．０％を上限
とする。 Ｍｎ：０．１〜２．０％ Ｍｎは、脱酸・脱硫元素として添加される。この効果を
得るには、０．１％以上を要するが、２．０％を超える
と、耐食性の低下をきたすので、これを上限とする。
の湯流れ性を改善する元素である。このために、少なく
とも０．１％を必要とするが、多量に添加すると、合金
の靭性および溶接性の低下を招くので、２．０％を上限
とする。 Ｍｎ：０．１〜２．０％ Ｍｎは、脱酸・脱硫元素として添加される。この効果を
得るには、０．１％以上を要するが、２．０％を超える
と、耐食性の低下をきたすので、これを上限とする。
【０００９】Ｃｒ：２０．０〜２３．０％ Ｃｒは、ミクロ組織におけるフェライト相を形成し、合
金の強度を高める。また、合金の耐食性、特に孔食およ
び粒界腐食抵抗性を高めるために必要な元素である。こ
のため、少なくとも２０．０％の含有を必要とする。し
かし，多量に添加すると、靭性および溶接性が低下する
ので、２３．０％を上限とする。
金の強度を高める。また、合金の耐食性、特に孔食およ
び粒界腐食抵抗性を高めるために必要な元素である。こ
のため、少なくとも２０．０％の含有を必要とする。し
かし，多量に添加すると、靭性および溶接性が低下する
ので、２３．０％を上限とする。
【００１０】Ｎｉ：３．０〜３．９％ Ｎｉは、強力なオーステナイト生成元素で、ミクロ組織
におけるフェライト−オーステナイトのバランスをとる
ために必要な元素であり、オーステナイト相を形成して
合金の靭性を高める。このために少なくとも３．０％の
含有を必要とする。しかし、Ｎｉは高価な元素であり、
３．９％を上限とする。
におけるフェライト−オーステナイトのバランスをとる
ために必要な元素であり、オーステナイト相を形成して
合金の靭性を高める。このために少なくとも３．０％の
含有を必要とする。しかし、Ｎｉは高価な元素であり、
３．９％を上限とする。
【００１１】Ｍｏ：０．５〜１．４％ Ｍｏは耐食元素であり、特に耐孔食性，耐粒界腐食性の
改善に有効である。この効果は０．５％以上の添加によ
り得られる。しかし、該元素はＮｉと同様に高価な元素
であり、また増量に伴って合金の靭性の低下を付随する
ので、１．４％以下とする。
改善に有効である。この効果は０．５％以上の添加によ
り得られる。しかし、該元素はＮｉと同様に高価な元素
であり、また増量に伴って合金の靭性の低下を付随する
ので、１．４％以下とする。
【００１２】Ｃｕ：２．０％以下 Ｃｕは、耐食性，粒界腐食抵抗性を改善する。しかし、
２．０％を超えると、靭性，延性の不足をきたし、また
耐食性も低下するので、これを越えてはならない。好ま
しくは、０．２〜１．０％である。
２．０％を超えると、靭性，延性の不足をきたし、また
耐食性も低下するので、これを越えてはならない。好ま
しくは、０．２〜１．０％である。
【００１３】Ｎ：０．０５〜０．２％ Ｎは、オーステナイト生成元素であり、かつオーステナ
イト相に対するＣｒ，Ｍｏ等の耐食元素の分配率を増
し、合金の耐食性を高める。また、後記のようにフェラ
イト粒内及び粒界に窒化クロムを微細析出することによ
り、熱疲労損傷に対する抵抗性の強化に寄与する。この
ためには、少なくとも０．０５％を必要とする。０．２
％を超えると、鋳造材に引け巣を生じ易くなり、またミ
クロ組織のフェライト相とオーステナイト相のバランス
が損なわれる。好ましくは、０．１〜０．２％である。
イト相に対するＣｒ，Ｍｏ等の耐食元素の分配率を増
し、合金の耐食性を高める。また、後記のようにフェラ
イト粒内及び粒界に窒化クロムを微細析出することによ
り、熱疲労損傷に対する抵抗性の強化に寄与する。この
ためには、少なくとも０．０５％を必要とする。０．２
％を超えると、鋳造材に引け巣を生じ易くなり、またミ
クロ組織のフェライト相とオーステナイト相のバランス
が損なわれる。好ましくは、０．１〜０．２％である。
【００１４】本発明の合金は、所望によりＴｉ，Ｎｂ，
Ｖ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｂ，希土類元素（ＲＥＭ），Ｃｏ，Ｔ
ａ，Ｂｉの１種ないし２種以上の元素が添加される。 Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｂ，ＲＥＭ（Ｙ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｓｍ等）：これらの各元素は、微量の添加によ
り、結晶粒を微細化し合金の強度を高める。またドリル
加工性の改善効果を有する。多量の添加は経済性を損な
うだけでなく、靭性の低下等を招く。このため、Ｔｉ≦
０．５％，Ｎｂ≦０．５％，Ｖ≦１．０％，Ａｌ≦０．
５％，Ｚｒ≦０．５％，Ｂ≦０．５％，ＲＥＭ≦０．２
％、にそれぞれ制限すべきである。
Ｖ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｂ，希土類元素（ＲＥＭ），Ｃｏ，Ｔ
ａ，Ｂｉの１種ないし２種以上の元素が添加される。 Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｂ，ＲＥＭ（Ｙ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｓｍ等）：これらの各元素は、微量の添加によ
り、結晶粒を微細化し合金の強度を高める。またドリル
加工性の改善効果を有する。多量の添加は経済性を損な
うだけでなく、靭性の低下等を招く。このため、Ｔｉ≦
０．５％，Ｎｂ≦０．５％，Ｖ≦１．０％，Ａｌ≦０．
５％，Ｚｒ≦０．５％，Ｂ≦０．５％，ＲＥＭ≦０．２
％、にそれぞれ制限すべきである。
【００１５】Ｃｏ，Ｔａ：耐食性改善効果を有する。添
加量は、Ｃｏ≦１．０％，Ｔａ≦１．０％である。これ
を越える添加は無駄であり、また増量に伴ってドリル加
工性の低下を招く。 Ｂｉ：ドリル加工性の改善効果を有する。この効果は
１．０％以下の添加により得られ、これを越える添加は
経済性を損なう。
加量は、Ｃｏ≦１．０％，Ｔａ≦１．０％である。これ
を越える添加は無駄であり、また増量に伴ってドリル加
工性の低下を招く。 Ｂｉ：ドリル加工性の改善効果を有する。この効果は
１．０％以下の添加により得られ、これを越える添加は
経済性を損なう。
【００１６】［１］ 式： ％Ｃｒ+３．３×％Ｍｏ+１
６×％Ｎ≦２８（％） Ｃｒ，ＭｏおよびＮの含有量はドリル加工性に影響を与
える。ドリル加工性は、［１］式の値が低いほど良好と
なり、その値が２８以下となるようにこれら元素の含有
量を相互調整することにより、充分なドリル加工性を確
保し得ることが判明した。
６×％Ｎ≦２８（％） Ｃｒ，ＭｏおよびＮの含有量はドリル加工性に影響を与
える。ドリル加工性は、［１］式の値が低いほど良好と
なり、その値が２８以下となるようにこれら元素の含有
量を相互調整することにより、充分なドリル加工性を確
保し得ることが判明した。
【００１７】フェライト量比（α）：４５〜８０面積％ ミクロ組織（フェライト−オーステナイト二相組織）に
占めるフェライト相の量比（面積%）を４５〜８０％と
するのは、両相のバランス効果として、強度および靭性
を兼備せしめると共に、腐食疲労強度を高め、かつドリ
ル加工性を良好ならしめるためである。フェライト量が
これに満たないと、強度の不足、ドリル加工性の低下を
きたす。フェライト量比の増加は腐食疲労強度を高める
点で有利であるが、８０％を越えると、靭性の低下が大
きくなる。
占めるフェライト相の量比（面積%）を４５〜８０％と
するのは、両相のバランス効果として、強度および靭性
を兼備せしめると共に、腐食疲労強度を高め、かつドリ
ル加工性を良好ならしめるためである。フェライト量が
これに満たないと、強度の不足、ドリル加工性の低下を
きたす。フェライト量比の増加は腐食疲労強度を高める
点で有利であるが、８０％を越えると、靭性の低下が大
きくなる。
【００１８】［２］式： ％α（フェライト面積率）≧
０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）+２５ これは、ミクロ組織のフェライト粒内および粒界を、窒
化クロムの微細析出より強化し、熱疲労損傷に対する抵
抗性を増強するための成分調整を規定したものである。
すなわち、フェライトとオーステナイトとは、異なる熱
膨張率（オーステナイトの熱膨張率＞フェライトの熱膨
張率）を有するため、サクションロールの実機使用にお
いて、胴部内面がサクションボックスのシール材の摩擦
により昇温する過程では、オーステナイト粒に圧縮、フ
ェライト粒に引張りの微視的な熱応力が発生し、冷却過
程ではオーステナイト粒に引張り、フェライト粒に圧縮
の熱応力が負荷される。ロールの回転運動に伴う昇温・
降温の繰り返しにより、フェライト粒とオーステナイト
粒には圧縮／引張りの熱応力が反転しつつ繰り返し負荷
される。また粒界には、これに加えて剪断の熱応力が重
畳作用する。
０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）+２５ これは、ミクロ組織のフェライト粒内および粒界を、窒
化クロムの微細析出より強化し、熱疲労損傷に対する抵
抗性を増強するための成分調整を規定したものである。
すなわち、フェライトとオーステナイトとは、異なる熱
膨張率（オーステナイトの熱膨張率＞フェライトの熱膨
張率）を有するため、サクションロールの実機使用にお
いて、胴部内面がサクションボックスのシール材の摩擦
により昇温する過程では、オーステナイト粒に圧縮、フ
ェライト粒に引張りの微視的な熱応力が発生し、冷却過
程ではオーステナイト粒に引張り、フェライト粒に圧縮
の熱応力が負荷される。ロールの回転運動に伴う昇温・
降温の繰り返しにより、フェライト粒とオーステナイト
粒には圧縮／引張りの熱応力が反転しつつ繰り返し負荷
される。また粒界には、これに加えて剪断の熱応力が重
畳作用する。
【００１９】実機に供された材料の詳細な調査結果か
ら，このような粒界およびフェライト粒に対する熱応力
の繰り返しに起因して破壊が始まり、その初期過程で発
生したマイクロクラックが漸次結合・成長して部材の破
損に到ることが判明した。更に検討を重ねた結果、上記
［２］式を満たすように成分調整することにより、鋳造
材の溶体化熱処理における緩徐の冷却過程で、窒化クロ
ムが析出してフェライト粒および粒界が強化される効果
として、熱疲労損傷を低減させ得ることが判明した。
ら，このような粒界およびフェライト粒に対する熱応力
の繰り返しに起因して破壊が始まり、その初期過程で発
生したマイクロクラックが漸次結合・成長して部材の破
損に到ることが判明した。更に検討を重ねた結果、上記
［２］式を満たすように成分調整することにより、鋳造
材の溶体化熱処理における緩徐の冷却過程で、窒化クロ
ムが析出してフェライト粒および粒界が強化される効果
として、熱疲労損傷を低減させ得ることが判明した。
【００２０】鋳造材の溶体化熱処理：本発明の二相ステ
ンレス鋼は、鋳造組織中の炭化物の固溶、ミクロ偏析の
解消・均質化のための溶体化熱処理が施される。この熱
処理は、温度９００〜１１００℃（フェライト−オース
テナイト二相温度域）に適当時間（約１Ｈｒ／肉厚１イ
ンチ）加熱保持した後、５℃／分以下の緩徐の冷却（炉
中冷却）を行うことにより達成される。
ンレス鋼は、鋳造組織中の炭化物の固溶、ミクロ偏析の
解消・均質化のための溶体化熱処理が施される。この熱
処理は、温度９００〜１１００℃（フェライト−オース
テナイト二相温度域）に適当時間（約１Ｈｒ／肉厚１イ
ンチ）加熱保持した後、５℃／分以下の緩徐の冷却（炉
中冷却）を行うことにより達成される。
【００２１】溶体化加熱温度を９００℃以上とするの
は、炭化物の十分な固溶、均質化を行わせるためであ
り、またこれより低温域ではシグマ相の生成・脆化の危
険を伴う。上限温度を１１００℃とするのは、これを越
える高温加熱とする利益がなく、熱経済の無駄、炉のメ
ンテナンスの負担増をきたすほか、高温化に伴いフェラ
イト−オーステナイトの量比のバランスを損なわれるか
らである。溶体化温度からの冷却速度を５℃／分以下に
制限しているのは、残留応力をできるだけ少なくするた
めである。この緩徐の冷却による残留応力の低減、およ
び前述の窒化クロムの析出によるフェライト粒及び粒界
の強化により、改良された熱疲労性が与えられる。な
お、冷却速度は、０．５℃／分より低くする利益はな
く、生産性等の点から、これを下限とするのが適当であ
る。
は、炭化物の十分な固溶、均質化を行わせるためであ
り、またこれより低温域ではシグマ相の生成・脆化の危
険を伴う。上限温度を１１００℃とするのは、これを越
える高温加熱とする利益がなく、熱経済の無駄、炉のメ
ンテナンスの負担増をきたすほか、高温化に伴いフェラ
イト−オーステナイトの量比のバランスを損なわれるか
らである。溶体化温度からの冷却速度を５℃／分以下に
制限しているのは、残留応力をできるだけ少なくするた
めである。この緩徐の冷却による残留応力の低減、およ
び前述の窒化クロムの析出によるフェライト粒及び粒界
の強化により、改良された熱疲労性が与えられる。な
お、冷却速度は、０．５℃／分より低くする利益はな
く、生産性等の点から、これを下限とするのが適当であ
る。
【００２２】本発明の二相ステンレス鋼からなる製紙用
サクションロールのロール胴部材は、遠心力鋳造により
中空円筒体を得、上記溶体化熱処理を施し、ドリル加工
によるサクションホールの穿設、仕上げ加工を施すこと
により製造される。
サクションロールのロール胴部材は、遠心力鋳造により
中空円筒体を得、上記溶体化熱処理を施し、ドリル加工
によるサクションホールの穿設、仕上げ加工を施すこと
により製造される。
【００２３】
【実施例】表１および２に示す化学組成及び組織を有す
る遠心力鋳造材（中空円筒体）に熱処理を施して供試材
とする。各供試材の溶体化加熱温度は１０３０℃、加熱
保持時間は２Ｈｒである。各供試材の物性を表３および
４に示す。 供試材(機械加工後)：外径２５０，肉厚５０，長さ２５
０（ｍｍ）
る遠心力鋳造材（中空円筒体）に熱処理を施して供試材
とする。各供試材の溶体化加熱温度は１０３０℃、加熱
保持時間は２Ｈｒである。各供試材の物性を表３および
４に示す。 供試材(機械加工後)：外径２５０，肉厚５０，長さ２５
０（ｍｍ）
【００２４】［腐食試験］ＡＳＴＭ Ｇ４８Ａ法に準拠
して孔食減量（ｇ／ｍ２ｈ）を測定。 腐食試験液：塩化第二鉄溶液（濃度６％，液温５０℃） 試験時間：７２Ｈｒ
して孔食減量（ｇ／ｍ２ｈ）を測定。 腐食試験液：塩化第二鉄溶液（濃度６％，液温５０℃） 試験時間：７２Ｈｒ
【００２５】［熱疲労試験］試験体の加熱・冷却を反復
し、クラックが発生するまでの昇・降温の反復回数によ
り耐熱疲労性を評価する。加熱昇温は、試験体の内側面
を高周波加熱コイルで加熱することにより、冷却降温は
外側面を冷却水パイプを介して強制冷却することにより
行った。 試験体：中空円筒体（外径２５０×肉厚５０×長さ２５
０，ｍｍ） 最高温度：４００℃ 最低温度：５０℃ 昇温速度：１℃／秒 降温速度：１℃／秒
し、クラックが発生するまでの昇・降温の反復回数によ
り耐熱疲労性を評価する。加熱昇温は、試験体の内側面
を高周波加熱コイルで加熱することにより、冷却降温は
外側面を冷却水パイプを介して強制冷却することにより
行った。 試験体：中空円筒体（外径２５０×肉厚５０×長さ２５
０，ｍｍ） 最高温度：４００℃ 最低温度：５０℃ 昇温速度：１℃／秒 降温速度：１℃／秒
【００２６】［腐食疲労試験］小野式回転曲げ疲労試験
機により、下記試験条件下に腐食疲労破壊に到る反復回
数（破断回数）を測定。 試験片：ＪＩＳ Ｚ２２７４ １号（平行部φ１０×３
５Ｌ） 腐食液（ＴＡＰＰＩ II）：Ｃｌ−１０００ｐｐｍ，Ｓ
Ｏ４ ２−１０００ｐｐｍ ｐＨ ３．５ 回転速度：３０００ｒｐｍ 応力振幅：３００ＭＰａ（一定）
機により、下記試験条件下に腐食疲労破壊に到る反復回
数（破断回数）を測定。 試験片：ＪＩＳ Ｚ２２７４ １号（平行部φ１０×３
５Ｌ） 腐食液（ＴＡＰＰＩ II）：Ｃｌ−１０００ｐｐｍ，Ｓ
Ｏ４ ２−１０００ｐｐｍ ｐＨ ３．５ 回転速度：３０００ｒｐｍ 応力振幅：３００ＭＰａ（一定）
【００２７】［ドリル加工性試験］下記の穴あけ加工に
おける刃先摩耗量（ｍｍ）に基づいて加工性を評価す
る。 ドリル：ガンドリル（超硬合金，ドリル径４．０ｍｍ） 切削長さ：１０ｍ 回転速度：４５００ｒｐｍ 送り速度：６０ｍｍ／分 切削油圧力：５０ｋｇ／ｃｍ２
おける刃先摩耗量（ｍｍ）に基づいて加工性を評価す
る。 ドリル：ガンドリル（超硬合金，ドリル径４．０ｍｍ） 切削長さ：１０ｍ 回転速度：４５００ｒｐｍ 送り速度：６０ｍｍ／分 切削油圧力：５０ｋｇ／ｃｍ２
【００２８】［残留応力の測定］リングカット法によ
る。 試験材 中空円筒体（外径２５０×肉厚５０×長さ２５
０，mm）
る。 試験材 中空円筒体（外径２５０×肉厚５０×長さ２５
０，mm）
【００２９】比較例を示す表２及び表４中、Ｎｏ．２１
〜２３は従来の二相ステンレス鋼相当材であり、いずれ
も発明例に比しＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏ等の含有量が多く、ま
た［１］式，［２］式の値が本発明の規定から外れてい
る。Ｎｏ．２４〜２６は発明例に類似する組成を有する
が、Ｎｏ．２４はフェライト量が不足すると共に、
［２］式を充足せず、Ｎｏ．２５はフェライト量が過剰
であり、Ｎｏ．２６は［２］式の規定を充足しない例で
ある。また、Ｎｏ．２７およびＮｏ．２８はフェライト
量，［２］式等の規定を満たしているが、Ｎｏ．２７は
Ｃｒ，Ｎｉ量、Ｎｏ．２８はＮｉ量がそれぞれ不足して
いる例である。なお、Ｎｏ．２９は各元素の含有量，フ
ェライト量，［２］式等の各規定を充足しているが、溶
体化加熱温度からの冷却速度が高過ぎる例である。
〜２３は従来の二相ステンレス鋼相当材であり、いずれ
も発明例に比しＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏ等の含有量が多く、ま
た［１］式，［２］式の値が本発明の規定から外れてい
る。Ｎｏ．２４〜２６は発明例に類似する組成を有する
が、Ｎｏ．２４はフェライト量が不足すると共に、
［２］式を充足せず、Ｎｏ．２５はフェライト量が過剰
であり、Ｎｏ．２６は［２］式の規定を充足しない例で
ある。また、Ｎｏ．２７およびＮｏ．２８はフェライト
量，［２］式等の規定を満たしているが、Ｎｏ．２７は
Ｃｒ，Ｎｉ量、Ｎｏ．２８はＮｉ量がそれぞれ不足して
いる例である。なお、Ｎｏ．２９は各元素の含有量，フ
ェライト量，［２］式等の各規定を充足しているが、溶
体化加熱温度からの冷却速度が高過ぎる例である。
【００３０】比較例Ｎｏ．２１〜２３はいずれも耐熱疲
労性，耐腐食疲労性にに乏しく、ドリル加工性も低い。
Ｎｏ．２４〜２６はドリル加工性は良好であるが、耐熱
疲労性の改善効果が不足し、腐食疲労強度も十分でな
い。Ｎｏ．２７および２８は耐食性が低く、耐熱疲労
性，腐食疲労強度も不十分である。Ｎｏ．２９は、腐食
疲労強度が高く，ドリル加工性も良好であるが、耐熱疲
労性に乏しい。他方、発明例は耐熱疲労性、腐食疲労強
度およびドリル加工性等に優れ、機械性質等も良好であ
る。
労性，耐腐食疲労性にに乏しく、ドリル加工性も低い。
Ｎｏ．２４〜２６はドリル加工性は良好であるが、耐熱
疲労性の改善効果が不足し、腐食疲労強度も十分でな
い。Ｎｏ．２７および２８は耐食性が低く、耐熱疲労
性，腐食疲労強度も不十分である。Ｎｏ．２９は、腐食
疲労強度が高く，ドリル加工性も良好であるが、耐熱疲
労性に乏しい。他方、発明例は耐熱疲労性、腐食疲労強
度およびドリル加工性等に優れ、機械性質等も良好であ
る。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【発明の効果】本発明のフェライト−オーステナイト二
相ステンレス鋼は、強度，靭性等の機械的性質、耐食
性，耐腐食疲労性，耐熱疲労性等に優れていると共に、
良好なドリル加工性を有し、製紙機サクションロール等
の腐食と機械的応力が重畳作用する使用環境に供される
部材料として好適である。殊に、サクションロール材と
して、抄紙速度の高速化に伴うロール胴部材の熱疲労の
問題に効果的に対処することを可能とするものであり、
しかもＮｉ，Ｍｏ等の高価な元素を節減された成分構成
を有していることにより、経済性にも優れている。
相ステンレス鋼は、強度，靭性等の機械的性質、耐食
性，耐腐食疲労性，耐熱疲労性等に優れていると共に、
良好なドリル加工性を有し、製紙機サクションロール等
の腐食と機械的応力が重畳作用する使用環境に供される
部材料として好適である。殊に、サクションロール材と
して、抄紙速度の高速化に伴うロール胴部材の熱疲労の
問題に効果的に対処することを可能とするものであり、
しかもＮｉ，Ｍｏ等の高価な元素を節減された成分構成
を有していることにより、経済性にも優れている。
【図１】製紙工程におけるサクションロール部を示す断
面説明図である。
面説明図である。
１：サクションロール胴部 １１：サクションホール ２：プレスロール ３：サクションボックス ３１：シール材 ４：フェルト ５：湿潤紙
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：
０．１〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜２．０％，Ｃｒ：２
０．０〜２３．０％，Ｎｉ：３．０〜３．９％，Ｍｏ：
０．５〜１．４％，Ｃｕ：２．０％以下，Ｎ：０．０５
〜０．２％を含有し、残部は実質的にＦｅからなり、ミ
クロ組織に占めるフェライト含有量（％α）は４５〜８
０面積％であると共に、下式［１］および［２］： ％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ≦２８（％）…［１］ ％α≧０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）＋２５ …［２］ を満足するように成分バランスされてなる耐熱疲労性・
耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト
−オーステナイト二相ステンレス鋼。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：
０．１〜２．０％，Ｍｎ：０．１〜２．０％，Ｃｒ：２
０．０〜２３．０％，Ｎｉ：３．０〜３．９％，Ｍｏ：
０．５〜１．４％，Ｃｕ：２．０％以下，Ｎ：０．０５
〜０．２％、およびＴｉ：０．５％以下，Ｎｂ：０．５
％以下，Ｖ：１．０％以下，Ａｌ：０．５％以下，Ｚ
ｒ：０．５％以下，Ｂ：０．５％以下，希土類元素：
０．２％以下，Ｃｏ：１．０％以下，Ｔａ：１．０％以
下，Ｂｉ：１．０％以下の群から選ばれる１種ないし種
以上の元素を含有し、残部は実質的にＦｅからなり、ミ
クロ組織に占めるフェライト含有量（％α）は４５〜８
０面積％であると共に、下式［１］および［２］： ％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋１６×％Ｎ≦２８（％）…［１］ ％α≧０．２×（％Ｃｒ／％Ｎ）＋２５ …［２］ を満足するように成分バランスされてなる耐熱疲労性・
耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト
−オーステナイト二相ステンレス鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のフェライ
ト−オーステナイト二相ステンレス鋼からなる遠心力鋳
造された中空円筒体を、９００〜１１００℃の温度域で
溶体化加熱した後、０．５〜５℃／分の冷却速度で冷却
してなる製紙用サクションロール胴部材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16808099A JP3508095B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 耐熱疲労性・耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス鋼および製紙用サクションロール胴部材 |
| US09/592,408 US6344094B1 (en) | 1999-06-15 | 2000-06-13 | Ferritic-austenitic two-phase stainless steel |
| DE60002392T DE60002392T2 (de) | 1999-06-15 | 2000-06-14 | Rostfreier ferritisch-austenitischer Duplexstahl |
| AT00112613T ATE239104T1 (de) | 1999-06-15 | 2000-06-14 | Rostfreier ferritisch-austenitischer duplexstahl |
| EP00112613A EP1061151B1 (en) | 1999-06-15 | 2000-06-14 | Ferritic-austenitic two-phase stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16808099A JP3508095B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 耐熱疲労性・耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス鋼および製紙用サクションロール胴部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000355738A true JP2000355738A (ja) | 2000-12-26 |
| JP3508095B2 JP3508095B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=15861485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16808099A Expired - Lifetime JP3508095B2 (ja) | 1999-06-15 | 1999-06-15 | 耐熱疲労性・耐腐食疲労性およびドリル加工性等に優れたフェライト−オーステナイト二相ステンレス鋼および製紙用サクションロール胴部材 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6344094B1 (ja) |
| EP (1) | EP1061151B1 (ja) |
| JP (1) | JP3508095B2 (ja) |
| AT (1) | ATE239104T1 (ja) |
| DE (1) | DE60002392T2 (ja) |
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| CN103820739A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-28 | 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 铁素体耐热铸钢及其制备方法和应用 |
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| JP2017002352A (ja) * | 2015-06-09 | 2017-01-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 二相ステンレス鋼材および二相ステンレス鋼管 |
| KR101918329B1 (ko) | 2014-10-08 | 2018-11-14 | 현대자동차주식회사 | Ni 저감형 오스테나이트계 고내열 주강 및 이를 이용한 EGR 쿨러 장치 |
| CN109295387A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-02-01 | 鞍钢股份有限公司 | 一种耐腐蚀性能良好的双相不锈钢板及其制造方法 |
| JP2019044204A (ja) * | 2017-08-29 | 2019-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性及び耐水素脆性に優れた二相ステンレス鋼 |
| JP2019044203A (ja) * | 2017-08-29 | 2019-03-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性及び耐水素脆性に優れた二相ステンレス鋼 |
| CN115537675A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-12-30 | 武汉钢铁有限公司 | 一种800MPa级免表面处理商用车用钢及其生产方法 |
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| CN100392118C (zh) | 2001-10-30 | 2008-06-04 | Ati资产公司 | 二联不锈钢 |
| DE10318577A1 (de) * | 2003-04-24 | 2004-11-11 | Voith Paper Patent Gmbh | Dichtungseinrichtung für eine Papiermaschine |
| WO2005073422A1 (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Jfe Steel Corporation | オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼 |
| CN101168825B (zh) * | 2006-10-23 | 2010-05-12 | 宝山钢铁股份有限公司 | 具有特殊磁性能的双相不锈钢及其制造方法 |
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| SG10201700586QA (en) | 2007-11-29 | 2017-02-27 | Ati Properties Inc | Lean austenitic stainless steel |
| RU2461641C2 (ru) | 2007-12-20 | 2012-09-20 | ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. | Аустенитная нержавеющая сталь с низким содержанием никеля и содержащая стабилизирующие элементы |
| KR101467616B1 (ko) | 2007-12-20 | 2014-12-01 | 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드 | 내부식성 린 오스테나이트계 스테인리스 강 |
| US8337749B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-12-25 | Ati Properties, Inc. | Lean austenitic stainless steel |
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| CN110691860B (zh) | 2017-05-22 | 2022-08-09 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 新型双相不锈钢 |
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-
2000
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- 2000-06-14 AT AT00112613T patent/ATE239104T1/de active
- 2000-06-14 DE DE60002392T patent/DE60002392T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-14 EP EP00112613A patent/EP1061151B1/en not_active Expired - Lifetime
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