JP2015098630A - Austenite stainless steel - Google Patents
Austenite stainless steel Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015098630A JP2015098630A JP2013239504A JP2013239504A JP2015098630A JP 2015098630 A JP2015098630 A JP 2015098630A JP 2013239504 A JP2013239504 A JP 2013239504A JP 2013239504 A JP2013239504 A JP 2013239504A JP 2015098630 A JP2015098630 A JP 2015098630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- less
- content
- stainless steel
- present
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼に関する。 The present invention relates to an austenitic stainless steel.
耐熱性・耐食性に優れた継目無しステンレス鋼管は、鋳塊(ステンレス鋼)に熱間加工を施すことによってビレットを作製し、その後、熱間押出や圧延穿孔、抽伸加工、熱処理などを施すことによって作製することができる。ここで、鋳塊の熱間加工工程では、変形抵抗を低減させるために1000〜1200℃程度まで加熱する必要があり、また、鋳造で作製された鋳塊は凝固偏析を伴っている場合が多いため、均質化の目的で高温に保持しなければならない場合がある。
このような観点から、鋳塊(ステンレス鋼)の熱間加工工程の加熱温度は高い方が望ましい。
Seamless stainless steel pipes with excellent heat resistance and corrosion resistance are manufactured by hot-working the ingot (stainless steel) and then performing hot extrusion, rolling drilling, drawing, heat treatment, etc. Can be produced. Here, in the hot working process of the ingot, it is necessary to heat to about 1000 to 1200 ° C. in order to reduce deformation resistance, and the ingot produced by casting is often accompanied by solidification segregation. Therefore, it may be necessary to keep at a high temperature for the purpose of homogenization.
From such a viewpoint, it is desirable that the heating temperature in the hot working process of the ingot (stainless steel) is higher.
しかしながら、熱間加工工程の加熱温度の上昇は、熱間割れや表面傷等の欠陥発生の原因になる。また、ステンレス鋼はCr(クロム)、Ni(ニッケル)を多く含むとともに、高温強度を向上させたステンレス鋼はC(炭素)やN(窒素)が添加されているため、炭素鋼に比べて融点が低いという特徴がある。例えば、Niを20質量%、Crを25質量%程度含むステンレス鋼では融点が1350℃程度になるものもあり、高い加熱温度の熱間加工を適切に施すのが困難になる。
このように、熱間加工工程において、高い加熱温度の熱間加工を問題なく完了させることは極めて重要であることから、ステンレス鋼の熱間加工性に関する研究が進められている。
However, an increase in the heating temperature in the hot working process causes the occurrence of defects such as hot cracking and surface scratches. Stainless steel contains a large amount of Cr (chromium) and Ni (nickel), and stainless steel with improved high-temperature strength contains C (carbon) and N (nitrogen). Is characterized by low. For example, some stainless steels containing about 20% by mass of Ni and about 25% by mass of Cr have a melting point of about 1350 ° C., making it difficult to appropriately perform hot working at a high heating temperature.
Thus, in the hot working process, it is extremely important to complete hot working at a high heating temperature without any problem, and therefore research on the hot workability of stainless steel has been advanced.
例えば、特許文献1には、鋼中のS(硫黄)の粒界偏析を抑制するために、Y(イットリウム)、Nb(ニオブ)、Ce(セリウム)などの元素を含有させる技術が開示されている。
また、特許文献2、3には、鋼中のSの粒界偏析の抑制に加えて、B(ホウ素)を含有させる技術が開示されている。
また、特許文献4には、低融点のCu化合物を抑制する技術が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a technique for containing elements such as Y (yttrium), Nb (niobium), and Ce (cerium) in order to suppress grain boundary segregation of S (sulfur) in steel. Yes.
Patent Documents 2 and 3 disclose techniques for containing B (boron) in addition to suppressing grain boundary segregation of S in steel.
Patent Document 4 discloses a technique for suppressing a low melting point Cu compound.
しかしながら、特許文献1〜4に開示された技術は、幅広い温度域における熱間加工性に関する特性値の平均化した値に着目した技術や、800〜1200℃程度の比較的低温な温度域の熱間加工を想定した技術である。つまり、これらの技術は、熱間加工工程の中盤から終盤における温度の低下が比較的進んだ温度域の熱間加工性に相当する技術、言い換えると、比較的低温側の熱間加工性に対応する技術である。
したがって、特許文献1〜4に開示された技術では、熱間加工工程の上限温度付近(高温側)における熱間加工性について、十分に対応できるとは言えない。
However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 are a technique that focuses on a value obtained by averaging characteristic values related to hot workability in a wide temperature range, and heat in a relatively low temperature range of about 800 to 1200 ° C. This is a technology that assumes inter-processing. In other words, these technologies correspond to technologies that correspond to hot workability in the temperature range where the temperature drop from the middle to the end of the hot working process is relatively advanced, in other words, hot workability on the relatively low temperature side. Technology.
Therefore, it cannot be said that the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 can sufficiently cope with the hot workability in the vicinity of the upper limit temperature (high temperature side) of the hot working process.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、熱間加工性(特に、高温側での熱間加工性)に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a condition, and makes it a subject to provide the austenitic stainless steel excellent in hot workability (especially hot workability in a high temperature side).
本発明者らは鋭意研究開発した結果、オーステナイト系ステンレス鋼に所定の含有量のTaを含有させ、且つ、C、N、Ni、Co、Nb等の含有量を定めること、更にはS、Pb、Zn等の特定の不可避不純物を一定量以下に制限することによって、オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度、および耐食性を維持しながら熱間加工性を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of earnest research and development, the present inventors have made austenitic stainless steel contain a predetermined content of Ta and determine the content of C, N, Ni, Co, Nb, etc., and further, S, Pb By limiting the specific inevitable impurities such as Zn to a certain amount or less, it has been found that hot workability can be improved while maintaining the high temperature strength and corrosion resistance of austenitic stainless steel, and the present invention has been completed. .
すなわち、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、C+N:0.25〜0.36質量%、Si:0.2〜1.0質量%、Mn:0.8〜2.5質量%、Ni+Co:18〜22質量%、Cr:22〜28質量%、Nb:0.15〜0.4質量%、Ta:0.2〜0.5質量%、Mo:0.01〜0.45質量%、B:0.0005〜0.005質量%、Ca:0.0002〜0.003質量%、Mg:0.0002〜0.003質量%、Cu:0.3質量%以下(0質量%も含む)、を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなるとともに、前記不可避不純物として含まれるS、P、Pb、Sn、Zn、As、Sbが、それぞれS:0.003質量%以下、P:0.05質量%以下、Pb:0.003質量%以下、Sn:0.005質量%以下、Zn:0.010質量%以下、As:0.010質量%以下、Sb:0.003質量%以下、に制限されることを特徴とする。
なお、C+Nとは、CとNとの合計の含有量を示し、Ni+Coとは、NiとCoとの合計の含有量を示す。
That is, the austenitic stainless steel according to the present invention has C + N: 0.25 to 0.36% by mass, Si: 0.2 to 1.0% by mass, Mn: 0.8 to 2.5% by mass, Ni + Co: 18-22 mass%, Cr: 22-28 mass%, Nb: 0.15-0.4 mass%, Ta: 0.2-0.5 mass%, Mo: 0.01-0.45 mass%, B: 0.0005 to 0.005 mass%, Ca: 0.0002 to 0.003 mass%, Mg: 0.0002 to 0.003 mass%, Cu: 0.3 mass% or less (including 0 mass%) ), The balance is made of iron and inevitable impurities, and S, P, Pb, Sn, Zn, As, and Sb contained as the inevitable impurities are respectively S: 0.003 mass% or less, P: 0 0.05% by mass or less, Pb: 0.003% by mass or less, Sn: 0.00 % By mass or less, Zn: 0.010 wt% or less, As: 0.010 wt% or less, Sb: 0.003 wt% or less, characterized in that it is limited to.
C + N indicates the total content of C and N, and Ni + Co indicates the total content of Ni and Co.
このオーステナイト系ステンレス鋼によれば、C、N、Ni、Co、Nb、Taの含有量を所定範囲に規定していることにより、粒界近傍の局部的な融点を上昇させるとともに、粒界密度を増加させることで、高温側における熱間加工性を優れたものとすることができる。
さらに、このオーステナイト系ステンレス鋼によれば、上記元素に加えて、Si、Mn等の含有量を所定範囲に規定していることにより、高温強度や耐食性等の諸性能を維持しつつ高温側における熱間加工性を優れたものとすることができる。
加えて、このオーステナイト系ステンレス鋼によれば、S、Pb、Zn等の特定の不可避不純物が一定量以下に制限されることにより、熱間加工性の向上という効果の発揮を確実なものとすることができる。
According to this austenitic stainless steel, the content of C, N, Ni, Co, Nb and Ta is regulated within a predetermined range, so that the local melting point in the vicinity of the grain boundary is increased and the grain boundary density is increased. By increasing, the hot workability on the high temperature side can be made excellent.
Furthermore, according to this austenitic stainless steel, in addition to the above elements, by defining the content of Si, Mn, etc. within a predetermined range, while maintaining various performances such as high temperature strength and corrosion resistance, The hot workability can be improved.
In addition, according to this austenitic stainless steel, certain inevitable impurities such as S, Pb, and Zn are limited to a certain amount or less, thereby ensuring the effect of improving hot workability. be able to.
また、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、更に、希土類元素:0.1質量%以下、を含有してもよい。 The austenitic stainless steel according to the present invention may further contain a rare earth element: 0.1% by mass or less.
このオーステナイト系ステンレス鋼によれば、希土類元素を所定量以下に規定していることにより、オーステナイト系ステンレス鋼の耐酸化性を向上させ、酸化スケールの生成を抑制することができる。 According to this austenitic stainless steel, the rare earth element is regulated to a predetermined amount or less, whereby the oxidation resistance of the austenitic stainless steel can be improved and the generation of oxide scale can be suppressed.
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、C、N、Ni、Co、Nb、Ta等の含有量を所定範囲に規定していることにより、熱間加工性(特に、高温側での熱間加工性)に優れる。その結果、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、熱間加工工程における割れや傷等の欠陥の発生を抑制することができ、さらに、偏析解消に必要な均質化処理時間を短縮できる。よって、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、歩留まり、生産性に優れた方法で製造することができるため、製品の価格の低減にも資することができる。 The austenitic stainless steel according to the present invention has a hot workability (particularly hot working on the high temperature side) by defining the content of C, N, Ni, Co, Nb, Ta, etc. within a predetermined range. Excellent). As a result, the austenitic stainless steel according to the present invention can suppress the occurrence of defects such as cracks and scratches in the hot working process, and can shorten the homogenization time required for eliminating segregation. Therefore, since the austenitic stainless steel according to the present invention can be manufactured by a method having excellent yield and productivity, it can contribute to a reduction in product price.
以下、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼を実施するための形態(実施形態)について説明する。 Hereinafter, modes (embodiments) for carrying out the austenitic stainless steel according to the present invention will be described.
[本実施形態の概要]
本発明者らは、熱間加工性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を実現すべく、様々な角度からステンレス鋼について検討した。その結果、S等の粒界偏析する元素・低融点元素の含有量の上限値を規定したうえで、C、N、Ni、Co、Nb、Ta等の含有量を所定の範囲に規定することにより、高温側における熱間加工性が改善されることを見出した。
[Overview of this embodiment]
The present inventors have studied stainless steel from various angles in order to realize an austenitic stainless steel excellent in hot workability. As a result, after defining the upper limit of the content of elements such as S that segregate at the grain boundaries and the low melting point elements, the content of C, N, Ni, Co, Nb, Ta, etc. should be defined within a predetermined range. Thus, it has been found that the hot workability on the high temperature side is improved.
詳細な原理については、全て解明されているわけではないものの、耐熱性ステンレス鋼において広く用いられているNbに加えて、Taを添加することで、粒界密度の増加による粒界偏析を改善する作用と、Taが添加されることによる粒界近傍の局部の融点上昇により、1280℃程度の高温側での熱間加工性が改善されるものと考える。
また、NiとCoとの含有量の和、およびCとNとの含有量の和を一定以下に抑えることにより、粒界近傍の局部溶融を効果的に抑制するものと推定され、更に、NiとCoとは、Nbと低融点の化合物を形成しうるものであり、Nbの含有量の範囲を規定することも併せて、効果の発揮に関係するものであると考える。
Although the detailed principle is not completely clarified, the addition of Ta in addition to Nb widely used in heat-resistant stainless steel improves grain boundary segregation due to an increase in grain boundary density. It is considered that the hot workability on the high temperature side of about 1280 ° C. is improved by the action and the local melting point increase near the grain boundary due to the addition of Ta.
Further, it is presumed that by suppressing the sum of the contents of Ni and Co and the sum of the contents of C and N below a certain level, local melting in the vicinity of the grain boundary is effectively suppressed. And Co can form a low melting point compound with Nb, and it is considered to be related to exhibiting the effect together with defining the range of Nb content.
[オーステナイト系ステンレス鋼]
本発明の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼(以下、適宜「ステンレス鋼」という)は、C+N、Si、Mn、Ni+Co、Cr、Nb、Ta、Mo、B、Ca、Mg、Cu、を所定量含有し、残部が鉄および不可避不純物からなるとともに、前記不可避不純物として含まれるS、P、Pb、Sn、Zn、As、Sbが、所定量以下に規制されることを特徴とする。また、本発明の実施形態に係るステンレス鋼は、更に、希土類元素を所定量以下含有してもよい。
次に、本発明の実施形態に係るステンレス鋼を構成する元素の中でも、本発明の効果の発揮に特に影響を与える元素(C、N、Ni、Co、Nb、Ta)、および、これらの元素の含有量の設定理由について説明する。
[Austenitic stainless steel]
The austenitic stainless steel according to the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “stainless steel” as appropriate) includes a predetermined amount of C + N, Si, Mn, Ni + Co, Cr, Nb, Ta, Mo, B, Ca, Mg, and Cu. And the balance is made of iron and inevitable impurities, and S, P, Pb, Sn, Zn, As, and Sb contained as the inevitable impurities are regulated to a predetermined amount or less. Moreover, the stainless steel according to the embodiment of the present invention may further contain a rare earth element in a predetermined amount or less.
Next, among the elements constituting the stainless steel according to the embodiment of the present invention, elements (C, N, Ni, Co, Nb, Ta) that particularly affect the performance of the effects of the present invention, and these elements The reason for setting the content of is described.
[C+N:0.25〜0.36質量%]
CとNとは粒界近傍の局部溶融に影響を与える元素である。粒界近傍の局部溶融の抑制という効果を確実なものとするためには、CとNとの合計の含有量は0.36質量%以下とする必要がある。しかし、高温強度の確保の観点から、CとNとの合計の含有量は0.25質量%以上とする必要がある。
なお、CとNとの合計の含有量は、好ましくは0.28〜0.33質量%であり、更に好ましくは0.29〜0.32質量%である。
ちなみに、CとNの各々の含有量については、Cの含有量は0.02〜0.15質量%が好ましく、Nの含有量は0.1〜0.3質量%が好ましい。
[C + N: 0.25 to 0.36% by mass]
C and N are elements that affect local melting near the grain boundary. In order to ensure the effect of suppressing local melting in the vicinity of the grain boundary, the total content of C and N needs to be 0.36% by mass or less. However, from the viewpoint of securing high-temperature strength, the total content of C and N needs to be 0.25% by mass or more.
In addition, the total content of C and N is preferably 0.28 to 0.33% by mass, and more preferably 0.29 to 0.32% by mass.
Incidentally, about each content of C and N, the content of C is preferably 0.02 to 0.15 mass%, and the content of N is preferably 0.1 to 0.3 mass%.
[Ni+Co:18〜22質量%]
NiとCoとは粒界近傍の局部溶融に影響を与える元素であるとともに、後記するNbと低融点の化合物を形成しうる元素でもある。粒界近傍の局部溶融の抑制という効果を確実なものとするためには、NiとCoとの合計の含有量は22質量%以下とする必要がある。しかし、ステンレス鋼としての耐食性を維持するためには、NiとCoとの合計の含有量は18質量%以上とする必要がある。
なお、NiとCoとの合計の含有量は、好ましくは19〜21質量%であり、更に好ましくは19.5〜20.5質量%である。
ちなみに、NiとCoの各々の含有量については、Niの含有量は16質量%以上22質量%未満が好ましく、Coの含有量は5.0質量%以下(0質量%を含まない)が好ましい。
[Ni + Co: 18-22 mass%]
Ni and Co are elements that affect local melting in the vicinity of the grain boundary, and are elements that can form a low melting point compound with Nb described later. In order to ensure the effect of suppressing local melting in the vicinity of the grain boundary, the total content of Ni and Co needs to be 22% by mass or less. However, in order to maintain the corrosion resistance as stainless steel, the total content of Ni and Co needs to be 18% by mass or more.
In addition, the total content of Ni and Co is preferably 19 to 21% by mass, and more preferably 19.5 to 20.5% by mass.
Incidentally, regarding the contents of Ni and Co, the Ni content is preferably 16% by mass or more and less than 22% by mass, and the Co content is preferably 5.0% by mass or less (excluding 0% by mass). .
[Nb:0.15〜0.4質量%、Ta:0.2〜0.5質量%]
NbとTaは粒界近傍の局部的な融点および粒界密度に影響を与える元素である。粒界近傍の局部的な融点の上昇および粒界密度の増加という効果を発揮させるためには、Nbの含有量は0.4質量%以下に抑える必要があるとともに、Taの含有量は0.2質量%以上とする必要がある。しかし、高温強度を確保するためには、Nbの含有量は0.15質量%以上とする必要がある。また、Taを過剰添加すると粗大介在物を形成して長期時効後の靭性を阻害するため、Taの含有量は0.5質量%以下とする必要がある。
なお、Nbの含有量は、好ましくは0.20〜0.35質量%であり、更に好ましくは0.25〜0.30質量%である。
また、Taの含有量は、好ましくは0.25〜0.45質量%であり、更に好ましくは0.25〜0.35質量%である。
[Nb: 0.15-0.4 mass%, Ta: 0.2-0.5 mass%]
Nb and Ta are elements that affect the local melting point and grain boundary density near the grain boundary. In order to exert the effect of increasing the local melting point in the vicinity of the grain boundary and increasing the grain boundary density, the Nb content needs to be suppressed to 0.4% by mass or less, and the Ta content is 0.1%. It is necessary to be 2% by mass or more. However, in order to ensure high temperature strength, the Nb content needs to be 0.15% by mass or more. Further, when Ta is excessively added, coarse inclusions are formed and the toughness after long-term aging is inhibited, so the content of Ta needs to be 0.5% by mass or less.
The Nb content is preferably 0.20 to 0.35% by mass, and more preferably 0.25 to 0.30% by mass.
Further, the content of Ta is preferably 0.25 to 0.45% by mass, and more preferably 0.25 to 0.35% by mass.
本発明の実施形態に係るステンレス鋼は、NiとCrの含有量が25Cr−20Niオーステナイト系ステンレス鋼と同等の化学成分組成を有するものであるが、上記C、N、Ni、Co、Nb、Ta以外の元素(Si、Mn、Cr、Mo、B、Ca、Mg、Cu)の含有量も適切に調整する必要がある。
次に、Si、Mn、Cr、Mo、B、Ca、Mg、Cu、および、これらの元素の含有量の設定理由について説明する。
The stainless steel according to the embodiment of the present invention has a chemical composition equivalent to that of 25Cr-20Ni austenitic stainless steel in which the contents of Ni and Cr are the same, but the above C, N, Ni, Co, Nb, Ta The content of other elements (Si, Mn, Cr, Mo, B, Ca, Mg, Cu) needs to be adjusted appropriately.
Next, the reasons for setting Si, Mn, Cr, Mo, B, Ca, Mg, Cu, and the contents of these elements will be described.
[Si:0.2〜1.0質量%]
Siは脱酸作用を示すとともに、鋼材に耐酸化性を付与するために必要な元素である。これらの効果を得るためには、Siの含有量は0.2質量%以上とする必要がある。しかし、Siの含有量が過剰になると、長期時効後の脆化を招くため、Siの含有量は1.0質量%以下とする必要がある。
なお、Siの含有量の好ましい下限は0.25質量%以上(より好ましくは0.3質量%以上)であり、好ましい上限は0.7質量%以下(より好ましくは0.5質量%以下)である。
[Si: 0.2 to 1.0% by mass]
Si is an element necessary for imparting oxidation resistance to a steel material while exhibiting a deoxidizing action. In order to obtain these effects, the Si content needs to be 0.2% by mass or more. However, if the Si content is excessive, embrittlement after long-term aging occurs, so the Si content needs to be 1.0% by mass or less.
In addition, the preferable minimum of content of Si is 0.25 mass% or more (more preferably 0.3 mass% or more), and a preferable upper limit is 0.7 mass% or less (more preferably 0.5 mass% or less). It is.
[Mn:0.8〜2.5質量%]
Mnは溶鋼中での脱酸作用と脱硫作用を示す元素である。これらの効果を得るためにはMnの含有量は0.8質量%以上とする必要がある。しかし、Mnの含有量が過剰になると、耐酸化性を阻害することになるため、Mnの含有量は2.5質量%以下とする必要がある。
なお、Mnの含有量の好ましい上限は1.7質量%以下(より好ましくは1.5質量%以下)であり、好ましい下限は0.9質量%以上(より好ましくは1.0質量%以上)である。
[Mn: 0.8 to 2.5% by mass]
Mn is an element that exhibits deoxidation and desulfurization in molten steel. In order to obtain these effects, the Mn content must be 0.8% by mass or more. However, if the Mn content is excessive, the oxidation resistance is inhibited, so the Mn content needs to be 2.5% by mass or less.
In addition, the upper limit with preferable content of Mn is 1.7 mass% or less (more preferably 1.5 mass% or less), and a preferable minimum is 0.9 mass% or more (more preferably 1.0 mass% or more). It is.
[Cr:22〜28質量%]
Crは優れた耐酸化性を得るために必須の元素である。この効果を得るためには、Crの含有量は22質量%以上とする必要がある。しかし、Crの含有量が過剰になると、溶接時の高温割れを招いてしまう場合があるため、Crの含有量は28質量%以下とする必要がある。
なお、Crの含有量の好ましい下限は23質量%以上(より好ましくは24質量%以上)であり、好ましい上限は27質量%以下(より好ましくは26質量%以下)である。
[Cr: 22-28% by mass]
Cr is an essential element for obtaining excellent oxidation resistance. In order to obtain this effect, the Cr content needs to be 22% by mass or more. However, if the Cr content is excessive, hot cracking during welding may occur, so the Cr content needs to be 28% by mass or less.
In addition, the minimum with preferable content of Cr is 23 mass% or more (more preferably 24 mass% or more), and a preferable upper limit is 27 mass% or less (more preferably 26 mass% or less).
[Mo:0.01〜0.45質量%]
Moは耐食性の向上に有効な元素である。この効果を得るためには、Moの含有量は0.01〜0.45質量%とする必要がある。
なお、Moの含有量の好ましい下限は0.1質量%以上(より好ましくは0.2質量%以上)であり、好ましい上限は0.4質量%以下(より好ましくは0.3質量%以下)である。
[Mo: 0.01 to 0.45 mass%]
Mo is an element effective for improving the corrosion resistance. In order to obtain this effect, the Mo content needs to be 0.01 to 0.45 mass%.
In addition, the minimum with preferable content of Mo is 0.1 mass% or more (more preferably 0.2 mass% or more), and a preferable upper limit is 0.4 mass% or less (more preferably 0.3 mass% or less). It is.
[B:0.0005〜0.005質量%]
Bは鋼中に固溶することで、主要な強化機構の一つであるM23C6型炭化物(Mは炭化物形成元素)の形成を促進させる作用を示す元素である。この効果を得るためには、Bの含有量は0.0005質量%以上とする必要がある。しかし、Bの含有量が過剰になると、溶接性の低下を招くため、Bの含有量は0.005質量%以下とする必要がある。
なお、Bの含有量の好ましい下限は0.001質量%以上(より好ましくは0.0015質量%以上)であり、好ましい上限は0.003質量%以下(より好ましくは0.0025質量%以下)である。
[B: 0.0005 to 0.005 mass%]
B is an element showing an action of promoting the formation of M 23 C 6 type carbide (M is a carbide forming element), which is one of the main strengthening mechanisms, by forming a solid solution in steel. In order to obtain this effect, the B content needs to be 0.0005% by mass or more. However, if the B content is excessive, the weldability is deteriorated, so the B content needs to be 0.005 mass% or less.
In addition, the preferable minimum of content of B is 0.001 mass% or more (more preferably 0.0015 mass% or more), and a preferable upper limit is 0.003 mass% or less (more preferably 0.0025 mass% or less). It is.
[Ca、Mg:0.0002〜0.003質量%]
Ca、Mgは、鋼中のSを固定し、およそ1200℃以下の低温側の熱間加工性を改善させることが知られている元素である。これらの効果を得るためには、Ca、Mgの含有量は各々0.0002質量%以上とする必要がある。しかし、Ca、Mgを過剰に添加すると白煙・粉塵の発生を伴い操業上の問題を引き起こすため、Ca、Mgの含有量は各々0.003質量%以下とする必要がある。
なお、Ca、Mgの含有量の好ましい下限は各々0.0003質量%以上(より好ましくは0.0005質量%以上)であり、好ましい上限は0.002質量%以下(より好ましくは0.0015質量%以下)である。
[Ca, Mg: 0.0002 to 0.003 mass%]
Ca and Mg are elements known to fix S in steel and improve hot workability on the low temperature side of about 1200 ° C. or less. In order to obtain these effects, the Ca and Mg contents must each be 0.0002 mass% or more. However, if Ca and Mg are added excessively, white smoke and dust are generated and operational problems are caused. Therefore, the Ca and Mg contents must be 0.003% by mass or less, respectively.
In addition, the preferable minimum of content of Ca and Mg is 0.0003 mass% or more (more preferably 0.0005 mass% or more), respectively, and a preferable upper limit is 0.002 mass% or less (more preferably 0.0015 mass). % Or less).
[Cu:0.3質量%以下(0質量%も含む)]
Cuは鋼材の高温強度を改善する作用があるものの、1200℃以下の低温側の熱間加工性を阻害するとされており、0.3質量%以下(0質量%も含む)とする必要がある。
なお、Cuの含有量は、好ましくは0.02%以下(より好ましくは0.001%以下)である。
[Cu: 0.3% by mass or less (including 0% by mass)]
Although Cu has the effect of improving the high temperature strength of the steel material, it is said to inhibit the hot workability on the low temperature side of 1200 ° C. or lower, and it is necessary to be 0.3% by mass or less (including 0% by mass). .
The Cu content is preferably 0.02% or less (more preferably 0.001% or less).
[残部:鉄および不可避不純物]
本発明で規定する含有元素は上記の通りであって、残部は鉄および不可避不純物であるが、不可避不純物として含まれるS、P、Pb、Sn、Zn、As、Sbについては以下の通り、その含有量を制限する必要がある。
[Balance: Iron and inevitable impurities]
The contained elements specified in the present invention are as described above, and the balance is iron and inevitable impurities, but S, P, Pb, Sn, Zn, As, and Sb contained as inevitable impurities are as follows. It is necessary to limit the content.
[S:0.003質量%以下]
Sは、不可避不純物であるが、およそ1200℃以下の低温側の熱間加工性に悪影響を及ぼす元素であり、0.003質量%以下に制限する必要がある。
なお、Sの含有量は、好ましくは0.002質量%以下(より好ましくは0.001質量%以下)に制限するのがよい。
[S: 0.003 mass% or less]
S is an unavoidable impurity, but is an element that adversely affects the hot workability on the low temperature side of about 1200 ° C. or less, and needs to be limited to 0.003% by mass or less.
The S content is preferably limited to 0.002% by mass or less (more preferably 0.001% by mass or less).
[P:0.05質量%以下]
Pは、不可避不純物であるが、その含有量が増加すると溶接性を低下させるため、0.05質量%以下に制限する必要がある。
なお、Pの含有量は、好ましくは0.04質量%以下(より好ましくは0.03質量%以下)に制限するのがよい。
[P: 0.05% by mass or less]
P is an unavoidable impurity, but if its content increases, weldability deteriorates, so it is necessary to limit it to 0.05% by mass or less.
The P content is preferably limited to 0.04% by mass or less (more preferably 0.03% by mass or less).
[Pb:0.003質量%以下、Sn:0.005質量%以下、Zn:0.010質量%以下、As:0.010質量%以下、Sb:0.003質量%以下]
Pb、Sn、Zn、As、Sbは不可避不純物であるが、その含有量が増加すると熱間加工性や溶接性を低下させるため、Pbの含有量は0.003質量%以下、Snの含有量は0.005質量%以下、Znの含有量は0.010質量%以下、Asの含有量は0.010質量%以下、Sbの含有量は0.003質量%以下に制限する必要がある。
なお、Pbの含有量は、好ましくは0.002質量%以下(より好ましくは0.001質量%以下)、Snの含有量は、好ましくは0.003質量%以下(より好ましくは0.002質量%以下)、Znの含有量は、好ましくは0.008質量%以下(より好ましくは0.005質量%以下)、Asの含有量は、好ましくは0.008質量%以下(より好ましくは0.005質量%以下)、Sbの含有量は、好ましくは0.002質量%以下(より好ましくは0.001質量%以下)に制限するのがよい。
[Pb: 0.003% by mass or less, Sn: 0.005% by mass or less, Zn: 0.010% by mass or less, As: 0.010% by mass or less, Sb: 0.003% by mass or less]
Pb, Sn, Zn, As, and Sb are inevitable impurities, but when the content increases, the hot workability and weldability deteriorate, so the content of Pb is 0.003% by mass or less, the content of Sn Is 0.005% by mass or less, Zn content is 0.010% by mass or less, As content is 0.010% by mass or less, and Sb content is 0.003% by mass or less.
The Pb content is preferably 0.002 mass% or less (more preferably 0.001 mass% or less), and the Sn content is preferably 0.003 mass% or less (more preferably 0.002 mass%). %), Zn content is preferably 0.008 mass% or less (more preferably 0.005 mass% or less), and As content is preferably 0.008 mass% or less (more preferably 0.00%). 005 mass% or less), and the Sb content is preferably limited to 0.002 mass% or less (more preferably 0.001 mass% or less).
なお、不可避不純物としては上記元素の他に、スクラップ原料に由来するAl、Ti、Zr等も含まれていることがあるが、これらは上記S等の元素ほど、厳密に制限をしなくても本発明の効果が損なわれてしまうことはない。ただし、Al、Ti、Zr等も粗大な窒化物を形成し易いため低濃度に制限(0.02質量%以下、好ましくは0.01質量%以下)するのが好ましい。 In addition to the above elements, the inevitable impurities may include Al, Ti, Zr, and the like derived from scrap raw materials. However, these elements, such as S, need not be strictly limited. The effect of the present invention is not impaired. However, since Al, Ti, Zr, etc. easily form coarse nitrides, it is preferably limited to a low concentration (0.02 mass% or less, preferably 0.01 mass% or less).
本実施形態に係るステンレス鋼は、更に希土類元素を含有していてもよく、含有する元素の種類に応じて鋼材の耐酸化性を調整することができる。
[希土類元素:0.1質量%以下]
希土類元素としては、Sc、Y、および、La、Ce、Ndに代表されるランタノイド元素を合わせた17種が挙げられる。
希土類元素はステンレス鋼の耐酸化性を向上させる作用があるため、酸化スケールの生成を抑制することができる。しかし、希土類元素を過剰に添加すると酸化介在物を形成して長期時効後の靭性を阻害するため、希土類元素の含有量は0.1質量%以下に規制するのが好ましい。希土類元素の含有量は、より好ましくは0.07質量%以下であり、さらに好ましくは0.05質量%以下である。
なお、上記のような効果を有効に発揮させるための好ましい下限は、0.01質量%以上であり、より好ましい下限は0.015質量%以上、さらに好ましくは0.02質量%以上である。
ちなみに、希土類元素を複数種含有する場合は、合計の含有量が上記範囲となればよい。
The stainless steel according to the present embodiment may further contain a rare earth element, and the oxidation resistance of the steel material can be adjusted according to the type of the element contained.
[Rare earth element: 0.1 mass% or less]
Examples of rare earth elements include 17 types including Sc, Y, and lanthanoid elements represented by La, Ce, and Nd.
Since the rare earth element has an effect of improving the oxidation resistance of the stainless steel, generation of oxide scale can be suppressed. However, excessive addition of rare earth elements forms oxidized inclusions and inhibits toughness after long-term aging, so the rare earth element content is preferably regulated to 0.1% by mass or less. The rare earth element content is more preferably 0.07% by mass or less, and still more preferably 0.05% by mass or less.
In addition, the preferable minimum for exhibiting the above effects effectively is 0.01 mass% or more, and a more preferable minimum is 0.015 mass% or more, More preferably, it is 0.02 mass% or more.
Incidentally, when a plurality of rare earth elements are contained, the total content may be in the above range.
以上、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼によれば、C、N、Ni、Co、Nb、Taの含有量を所定範囲に規定していることにより、粒界近傍の局部的な融点を上昇させるとともに、粒界密度を増加させることで、高温側における熱間加工性を優れたものとすることができる。また、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼によれば、上記元素に加えて、Si、Mn等の含有量を所定範囲に規定していることにより、高温強度や耐食性等の諸性能を維持しつつ高温側における熱間加工性を優れたものとすることができる。加えて、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼によれば、S、Pb、Zn等の特定の不可避不純物を一定量以下に制限していることにより、熱間加工性の向上という効果の発揮を確実なものとすることができる。 As described above, according to the austenitic stainless steel according to the present embodiment, the content of C, N, Ni, Co, Nb, and Ta is regulated within a predetermined range, thereby increasing the local melting point near the grain boundary. While increasing the grain boundary density, the hot workability on the high temperature side can be made excellent. Further, according to the austenitic stainless steel according to the present embodiment, in addition to the above elements, the contents of Si, Mn, etc. are regulated within a predetermined range, thereby maintaining various performances such as high temperature strength and corrosion resistance. The hot workability on the high temperature side can be made excellent. In addition, according to the austenitic stainless steel according to the present embodiment, the effect of improving hot workability is exhibited by limiting specific inevitable impurities such as S, Pb, and Zn to a certain amount or less. It can be certain.
さらに、本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼によれば、希土類元素を所定量以下に規定していることにより、オーステナイト系ステンレス鋼の耐酸化性を向上させ、酸化スケールの生成を抑制することができる。 Furthermore, according to the austenitic stainless steel according to the present embodiment, by defining the rare earth element to a predetermined amount or less, it is possible to improve the oxidation resistance of the austenitic stainless steel and suppress the generation of oxide scale. it can.
次に、本実施形態に係るステンレス鋼の製造方法を簡潔に説明する。
[オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法]
前記した本実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば、一次精錬において、それぞれ前記した化学成分組成となるように各元素を添加して溶解し、その後は常法に従って二次精錬等の製造プロセスを順次行うことにより、製造することができる。
Next, a method for manufacturing stainless steel according to the present embodiment will be briefly described.
[Method for producing austenitic stainless steel]
The austenitic stainless steel according to the present embodiment described above, for example, in primary refining, each element is added and dissolved so as to have the above-described chemical component composition, and thereafter, a manufacturing process such as secondary refining according to a conventional method Can be manufactured by sequentially performing.
次に、本発明の所望の効果を奏する実施例を示して本発明について具体的に説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to examples that exhibit the desired effects of the present invention.
[鋼材の作製]
下記表1の試験No.1〜18に示す化学成分組成からなる各種鋼材を溶解し、真空溶解炉(VIF)にて溶製した20kgインゴットを幅130mm×厚さ20mmの寸法に熱間鍛造加工し、1250℃で熱処理を施した後、冷間圧延によって厚さ13mmまで加工した。その後、1220℃で5分の熱処理を再度実施して、これを母材とした。
[Production of steel materials]
Test No. in Table 1 below. Various steel materials having the chemical composition shown in 1 to 18 are melted, and a 20 kg ingot melted in a vacuum melting furnace (VIF) is hot forged into a size of 130 mm wide × 20 mm thick, and heat treated at 1250 ° C. After the application, it was processed to a thickness of 13 mm by cold rolling. Thereafter, heat treatment was again performed at 1220 ° C. for 5 minutes, and this was used as a base material.
なお、下記表1の試験No.1〜18に示す鋼材のうち、試験No.1〜11は本発明で規定する化学成分組成を満足する鋼材(本発明鋼)である。また、試験No.12〜18は本発明で規定する化学成分組成を外れる鋼材(比較鋼)である。 It should be noted that test No. in Table 1 below. Among the steel materials shown in FIGS. Reference numerals 1 to 11 denote steel materials (invention steels) that satisfy the chemical composition defined in the present invention. In addition, Test No. 12-18 are steel materials (comparative steels) that deviate from the chemical composition defined in the present invention.
[試験方法]
これらの母材(鋼材)から機械加工によってφ8mmの引張試験片を作製し、熱間加工再現試験装置にて引張試験を行った。試験は1280℃に5分加熱した後、公称歪速度が5/secの条件で引張変形させており、破断後の試験片から絞りを測定して試験前後の断面減少率(={試験前の断面積−試験後の断面積}/試験前の断面積×100)を評価した。得られた断面減少率を下記表1に示す。
[Test method]
From these base materials (steel materials), tensile test pieces of φ8 mm were produced by machining, and a tensile test was performed with a hot working reproduction test apparatus. The test was heated to 1280 ° C. for 5 minutes and then subjected to tensile deformation under the condition of a nominal strain rate of 5 / sec. The drawing was measured from the test piece after fracture, and the cross-sectional reduction rate before and after the test (= {before test Cross-sectional area−cross-sectional area after test} / cross-sectional area before test × 100) was evaluated. The obtained cross-sectional reduction rate is shown in Table 1 below.
[評価]
本発明で規定する化学成分組成を満足する鋼材(本発明鋼)は、断面減少率が53.0%以上となり、本発明で規定する化学成分組成から外れた鋼材(比較鋼)に比べて断面減少率が大きく、1280℃という高温側における熱間加工性に優れていることが確認された。
[Evaluation]
The steel material (the present invention steel) satisfying the chemical composition defined in the present invention has a cross-sectional reduction rate of 53.0% or more, and the cross section is smaller than the steel material (comparative steel) deviated from the chemical composition defined in the present invention. The reduction rate was large, and it was confirmed that the hot workability on the high temperature side of 1280 ° C. was excellent.
以上、本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 As described above, the austenitic stainless steel according to the present invention has been specifically described with reference to embodiments and examples for carrying out the invention, but the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and Should be interpreted broadly based on the description. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.
Claims (2)
前記不可避不純物として含まれるS、P、Pb、Sn、Zn、As、Sbが、それぞれS:0.003質量%以下、P:0.05質量%以下、Pb:0.003質量%以下、Sn:0.005質量%以下、Zn:0.010質量%以下、As:0.010質量%以下、Sb:0.003質量%以下、に制限されることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。 C + N: 0.25-0.36% by mass, Si: 0.2-1.0% by mass, Mn: 0.8-2.5% by mass, Ni + Co: 18-22% by mass, Cr: 22-28% by mass %, Nb: 0.15-0.4 mass%, Ta: 0.2-0.5 mass%, Mo: 0.01-0.45 mass%, B: 0.0005-0.005 mass%, Ca: 0.0002 to 0.003 mass%, Mg: 0.0002 to 0.003 mass%, Cu: 0.3 mass% or less (including 0 mass%), with the balance being iron and inevitable impurities And consisting of
S, P, Pb, Sn, Zn, As, and Sb contained as the inevitable impurities are respectively S: 0.003% by mass or less, P: 0.05% by mass or less, Pb: 0.003% by mass or less, Sn : Austenitic stainless steel characterized by being limited to 0.005 mass% or less, Zn: 0.010 mass% or less, As: 0.010 mass% or less, and Sb: 0.003 mass% or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013239504A JP6058521B2 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Austenitic stainless steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013239504A JP6058521B2 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Austenitic stainless steel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015098630A true JP2015098630A (en) | 2015-05-28 |
JP6058521B2 JP6058521B2 (en) | 2017-01-11 |
Family
ID=53375445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013239504A Expired - Fee Related JP6058521B2 (en) | 2013-11-20 | 2013-11-20 | Austenitic stainless steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6058521B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110832099A (en) * | 2017-06-30 | 2020-02-21 | 杰富意钢铁株式会社 | Structural steel and structure |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS508004B1 (en) * | 1970-09-10 | 1975-04-01 | ||
JPH11293412A (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-26 | Pacific Metals Co Ltd | Austenitic stainless steel excellent in hot workability |
JP2003171745A (en) * | 2001-09-25 | 2003-06-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Austenitic stainless steel sheet for heat exchanger |
JP2009084606A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Austenitic stainless steel for use in high temperature superior in workability after long period of use |
-
2013
- 2013-11-20 JP JP2013239504A patent/JP6058521B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS508004B1 (en) * | 1970-09-10 | 1975-04-01 | ||
JPH11293412A (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-26 | Pacific Metals Co Ltd | Austenitic stainless steel excellent in hot workability |
JP2003171745A (en) * | 2001-09-25 | 2003-06-20 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Austenitic stainless steel sheet for heat exchanger |
JP2009084606A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Austenitic stainless steel for use in high temperature superior in workability after long period of use |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110832099A (en) * | 2017-06-30 | 2020-02-21 | 杰富意钢铁株式会社 | Structural steel and structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6058521B2 (en) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6048626B1 (en) | Thick, high toughness, high strength steel plate and method for producing the same | |
JP4946092B2 (en) | High-strength steel and manufacturing method thereof | |
US20100062279A1 (en) | Austenitic stainless steel welded joint and austenitic stainless steel welding material | |
JP2009263777A (en) | High-tensile strength steel and manufacturing method thereof | |
JP5088455B2 (en) | Duplex stainless steel | |
JP6225598B2 (en) | Austenitic stainless steel welding material | |
JP2014005506A (en) | Austenite stainless steel | |
JP6513495B2 (en) | Duplex stainless steel and duplex stainless steel pipe | |
JP5863770B2 (en) | Austenitic cast stainless steel | |
JPWO2014192251A1 (en) | Seamless steel pipe for line pipe used in sour environment | |
JP2013023742A (en) | Non-magnetic steel wire material or rod steel | |
KR102506230B1 (en) | Austenitic stainless steel | |
JP6303628B2 (en) | Hot rolled steel sheet for ERW steel pipe with a thickness of 15mm or more | |
JP6520617B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
JP6048627B2 (en) | Manufacturing method of steel plates for high heat input welding | |
KR101674768B1 (en) | Manufacturing method of continuous casting roll with excellent high temperature anti-abrasion | |
AU2019200246A1 (en) | Steel material and expandable oil country tubular goods | |
JP6442852B2 (en) | Duplex stainless steel welded joint | |
JP5857914B2 (en) | Welding material for duplex stainless steel | |
JP6058521B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
JP6045823B2 (en) | Manufacturing method of reinforcing steel bars used for stud welding | |
JP2013142197A (en) | Ni-ADDED STEEL PLATE HAVING EXCELLENT TOUGHNESS SUCH THAT CHARPY TEST VALUES OF BOTH OF BASE MATERIAL AND WELDING JOINT AT -196°C ARE EACH 100 J OR MORE AND EXCELLENT PRODUCTIVITY, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
JP7550517B2 (en) | Austenitic stainless steel billet, and steel pipes, bars, and plates made therefrom | |
CN111448326A (en) | General ferritic stainless steel having excellent hot workability and method for manufacturing same | |
JP6776469B1 (en) | Duplex stainless steel and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150901 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20160531 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160623 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160712 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160826 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161207 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6058521 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |