JP2016079437A - 耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016079437A JP2016079437A JP2014210232A JP2014210232A JP2016079437A JP 2016079437 A JP2016079437 A JP 2016079437A JP 2014210232 A JP2014210232 A JP 2014210232A JP 2014210232 A JP2014210232 A JP 2014210232A JP 2016079437 A JP2016079437 A JP 2016079437A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high temperature
- steel
- oxidation resistance
- temperature
- less
- 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
【解決手段】 質量%で、C:0.04%以下、Si:0.40〜1.20%、Mn:0.01〜0.40%、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:18.00〜25.00%、Al:0.60〜1.40%、Ti:0.10〜0.90、Nb:0.10〜1.20%、N:0.03%以下を含有し、さらにMoまたはWの1種:0.50〜3.00%もしくはMoおよびWの2種:0.50〜3.00%を含有し、かつ、前記の化学成分の範囲において、(Si+Al):1.00〜2.60%、および(Ti+Nb):4(C+N)〜1.60%を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる、耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼。
【選択図】 なし
Description
Cは、高温でのクリープ強度を向上させる元素であるが、その含有量が0.04%より多い場合には、耐高温酸化性および靱性が低下する。したがって、本成分系においては、Cは0.04%以下と低くする。そこで、Cは0.04%以下、望ましくは0.03%以下とする。
Siは、製鋼の際に脱酸材として用いられるとともに、製造および溶接の際の溶鋼の流動性を高め、さらに耐高温酸化性を高めるとともに、クリープ強度を向上させるLaves相の形成に必要な元素で、このためには0.40%以上が必要である。しかし、Si含有量が1.20%より多い場合、硬さが上昇して靱性の低下および加工性の低下を招くので、Siは1.20%以下とする。そこで、Siは0.40〜1.20%とする。
Mnは、Siと同様に製鋼の際に脱酸材として用いられるとともに、耐酸化性および耐スケール剥離性を向上させる元素である。このためには、Mnは0.01%以上が必要である。しかし、Mnの含有量が0.40%より多い場合、オーステナイト相が形成されて異常酸化の起点を招くとともに、このオーステナイト相は熱膨張係数がフェライト層に比較して大きいため、寸法変化が生じる恐れがあるので、Mnは0.40%以下とする。そこでMnは0.01〜0.40%とする。
Pは、0.040%より多いと得られた鋼材の熱間加工性を低下する。そこで、Pは0.040%以下とする。
Sは、0.030%より多いと得られた鋼材の熱間加工性を低下する。そこで、Sは0.030%以下とする。
Crは、フェライト系ステンレス鋼の基本成分の一つでフェライト相を安定させるとともに、高温材料として重要視される耐高温酸化性の改善に重要な元素である。そこで、耐高温酸化性を確保するために、Crは18.00%以上含有させる必要がある。しかし、Crは25%を超えて含有させると、靱性および加工性を低下する。そこで、Crは18.00〜25.00%とする。
Alは、脱酸能の高い元素であり、SiおよびMnと同様に製鋼の際に脱酸剤として用いられるとともに、高温酸化性環境下で鋼材の表面に緻密な酸化性被膜を形成することで耐酸化性を向上させる元素である。Alは酸化被膜を形成させ、十分な耐高温酸化性向上の効果を得るために0.60%以上が必要である。しかし、Alは1.40%より過剰になると鋼の靱性および加工性が低下する。そこで、Alは0.60〜1.40%とする。
Nは、炭素と共にCrやVやFeと結合して炭窒化物を形成する元素であるが、0.03%を超えると炭窒化物が粗大化して靱性や加工性を劣化させる元素である。したがって、本成分系においては、Nは0.03%以下と低いことが望ましい。そこで、Nは0.03%以下とする。
Tiは、Nbと共に固溶強化により高温強度を向上させる元素で、TiおよびNbの複合添加によるLaves相の形成により、その効果はより向上される。TiまたはNbの単独添加のみでは、Laves相の析出が困難であり、十分な高温強度の向上の効果が得られないため、TiおよびNbの複合添加が必要である。しかし、TiおよびNbは強力な炭窒化物の形成元素であるため、これら元素が炭窒化物の形成を助長すると、固溶強化およびLaves相の形成による高温強度の効果が得られない。そこで、Tiは0.10%以上、Nbは0.10%以上とする。しかし、添加量が多くなってTiの添加量が0.90%を超え、Nbの添加量が1.20%を超える場合、炭窒化物の量が多くなり、マトリックス中の固溶強化に寄与するCおよびNの量が減り、強度の低下が生じ、あるいは多量の炭窒化物が異常酸化の起点となり、耐高温酸化性が劣化するため、Tiの上限は0.90%、Nbの上限は1.20%とする。そこで、Tiは0.10〜0.90%、Nbは0.10〜1.20%とする。
(Ti+Nb)は、高温クリープ強度を向上させるために、CおよびN含有量に対して4(C+N)以上の大きさである関係を満足するように、これらの元素の含有量を、上記のTiの範囲およびNbの範囲の下で、限定する必要がある。すなわち、これは、高温クリープ強度を向上させるためには、(Fe、Cr、Si)2(Ti、Nb)からなる析出強化相であるLaves相の形成が有効であるが、Laves相の形成元素であるTiおよびNbはいずれも強力な炭窒化物形成元素であるため、炭窒化物形成元素が促進されるとLaves相の析出量が低減し、高温クリープ強度を向上させるための十分な効果が得られないからである。ところで、TiおよびNbの含有量が多くなると、Laves相の析出量が多くなり、高温クリープ強度の向上に対しては望ましいが、Laves相形成元素であるCrは基地成分における耐酸化性およびフェライト安定化元素であるため、Laves相の析出量が多くなることは、すなわち、基地のCr含有量が低下し、基地の耐酸化性の低下を招くこととなる。したがって、(Ti+Nb)は4(C+N)〜1.60%とする。
(Si+Al)は、上記したSiおよびAlの成分組成に加えて、鋼の表面に形成される酸化被膜の構造を一層緻密なものにする。本発明の目的を達成する耐酸化性を得るためには、(Si+Al)は1.00〜2.60%の関係を満足するように、これら元素の含有量を限定する必要がある。そこで、(Si+Al)は1.00〜2.60%とする。
Laves相の析出量は、フェライト系ステンレス鋼におけるNbおよびTiの複合添加におけるLaves相の析出量と高温クリープ強度の関係を検討した結果、上記した化学成分からなる組成において、体積率で0.2%以上のLaves相の析出量が形成され、高温クリープ強度の向上へ寄与することを見出した。そこで、良好な高温クリープ強度を得るためには、Laves相の析出量は体積率で0.2%以上とする。
Mo、Wのいずれか1種もしくは2種は、鋼材の高温引張強度の確保に有効な元素であり、このためにMo、Wのいずれか1種もしくは2種は0.50%以上が必要である。しかし、MoおよびWは高価な元素であるので、Mo、Wのいずれか1種もしくは2種の合計で3.00%を超えるとコスト増となる。そこで、Mo、Wのいずれか1種もしくは2種は0.50〜3.00%とする。
Niは、鋼の靱性改善に有効な元素である。そのためには、Niは0.01%以上が必要である。しかし、Niは2.00%より多く含有されると、熱間加工性が低下し、かつ高価な元素であるのでコスト増となる。そこで、Niは0.01〜2.00%とする。
Cu、Coのいずれか1種もしくは2種は、鋼材の高温引張強度の改善に有効な元素であり、このためにCu、Coのいずれか1種もしくは2種は0.01%以上が必要である。しかし、Cu、Coの1種もしくは2種の合計で1.00%を超えて含有されると熱間加工性が低下する。さらにCoは高価な元素であるので、2.00%を超えるとコスト増となる。そこで、Cu、Coの1種もしくは2種は0.01〜1.00%とする。
V、Ta、Zrのいずれか1種または2種もしくは3種は鋼材の高温クリープ 強度を改善する元素であり、そのためにはV、Ta、Zrのいずれか1種または2種もしくは3種は0.01〜1.00%を含有する必要がある。しかし、V、Ta、Zrは1.00%より多く含有されると熱間加工性が低下する。さらにV、Zrは高価な元素であるので、1.00%より多く含有されるとコスト増となる。そこで、V、Ta、Zrのいずれか1種または2種もしくは3種は0.01〜1.00%とする。
Ca、Mgは、精錬時の脱酸に効果があり、かつ鋼材の熱間加工性を改善する元素である。そのためにはCa、Mgのいずれか1種もしくは2種は0.01%以下である必要がある。そこで、Ca、Mgのいずれか1種もしくは2種は0.01%以下とする。
第2の手段では、第1の手段に、さらにNiを添加することによって、高温引張強度の向上に加えて、靱性を改善したものである。
第3の手段では、第1の手段または第2の手段の化学成分に、さらにCu、Coの1種または2種を加えることで、さらに高温強度の改善を図ったものである。
第4の手段では、第1の手段、第2の手段もしくは第3の手段の化学成分に、さらにV、Ta、Zrのいずれか1種または2種もしくは3種を加えることで、高温硬度をより一層に改善したものである。
さらに、第5の手段では、第1の化学成分、第2の化学成分、第3の化学成分または第4の化学成分に加えてCa、Mgの1種または2種を加えることで、製鋼における脱酸効果を一層に高め、かつ鋼の熱間加工性を改善したものである。
No.31は表2に示すCrの値が本発明の請求項1に示すCrの下限値の18.00%より少ないので、表3の耐高温酸化性の酸化増量の評価がで×である。
No.32は表2に示すMo0.01%およびWの0.26%の合計の含有量の0.27%が本発明の請求項1に示すMoおよびWの2種の下限値の0.50%より少ないので、表3で高温引張強度の評価が×である。
No.33は表2に示すSiの値が本発明の請求項1に示すSiの下限値の0.40%より少ないので、表3の耐高温酸化性の酸化増量の評価が×である。
No.34は表2に示すTiの値が本発明の請求項1に示すTiの下限値の0.10%より少ないので、表3の高温クリープ強度の評価およびLaves相の析出量の体積率の各評価が×である。
No.35は表2に示すCの値が本発明の請求項1に示すCの上限値の0.04%より多く、表2に示すNbの値が本発明の請求項1に示すNbの下限値の0.10%より少なく、かつ表2に示すNの値が本発明の請求項1に示すNの上限値の0.03%より多いので、表3の耐高温酸化性の酸化増量、高温クリープ強度およびLaves相の析出量の体積率の各評価が×である。
No.36は表2に示すNbの値が本発明の請求項1に示すNbの上限値の1.20%より多いので、表3の耐高温酸化性の酸化増量の評価が×である。
No.37は表2に示すMoおよびWの合計の含有量の0.32%が本発明の請求項1に示すMoおよびWの合計の下限値の0.50%より少ないので、表3の高温引張強度の評価が×である。
No.38は表2に示すMnの値が本発明の請求項1に示すMnの上限値の0.40%よりも多く、かつ表2に示すNbの値が本願の請求項1に示すNbの下限値の0.10%よりも少ないので、表3の耐高温酸化性の酸化増量、高温クリープ強度およびLaves相の析出量の体積率の各評価が×である。
No.39は表2に示すTiの値が本発明の請求項1に示すTiの上限値の0.90%よりも多いので、表3の耐高温酸化性の酸化増量の評価が×である。
以上の結果、表3に示すように比較鋼のNo.30〜39の総合評価は全て×である。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.04%以下、Si:0.40〜1.20%、Mn:0.01〜0.40%、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:18.00〜25.00%、Al:0.60〜1.40%、Ti:0.10〜0.90、Nb:0.10〜1.20%、N:0.03%以下を含有し、さらにMoまたはWの1種:0.50〜3.00%もしくはMoおよびWの2種:0.50〜3.00%を含有し、かつ、前記の化学成分の範囲において、(Si+Al):1.00〜2.60%、および(Ti+Nb):4(C+N)〜1.60%、の関係を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼で、850℃の鋼中において析出するLaves相量は体積率で0.2%以上であることを満足することを特徴とする耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼。
- 請求項1の化学成分に加えて、質量%で、Ni:0.01〜2.00%を含有し、かつ、前記の化学成分の範囲において、(Si+Al):1.00〜2.60%、および(Ti+Nb):4(C+N)〜1.60%、の関係を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼で、850℃の鋼中において析出するLaves相量は体積率で0.2%以上であることを満足することを特徴とする耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼。
- 請求項1の化学成分または請求項2の化学成分に加えて、質量%で、Cu、Coのいずれか1種もしくは2種:0.01〜2.00%を含有し、かつ、前記の化学成分の範囲において、(Si+Al):1.00〜2.60%、および(Ti+Nb):4(C+N)〜1.60%の関係を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼で、850℃の鋼中において析出するLaves相量は体積率で0.2%以上であることを満足することを特徴とする耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼。
- 請求項1の化学成分、請求項2の化学成分、または請求項3の化学成分のいずれか1項の化学成分に加えて、質量%で、V、Ta、Zrのいずれか1種または2種もしくは3種:0.01〜1.00%を含有し、かつ、前記の化学成分の範囲において、(Si+Al):1.00〜2.60%、および(Ti+Nb):4(C+N)〜1.60%の関係を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼で、850℃の鋼中において析出するLaves相量は体積率で0.2%以上であることを満足することを特徴とする耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼。
- 請求項1の化学成分、請求項2の化学成分、請求項3の化学成分、または請求項4の化学成分のいずれか1項の化学成分に加えて、質量%で、Ca、Mgのいずれか1種もしくは2種:0.01%以下を含有し、かつ、前記の化学成分の範囲において、(Si+Al):1.00〜2.60%、および(Ti+Nb):4(C+N)〜1.60%の関係を満足し、残部がFeおよび不可避不純物からなる鋼で、850℃の鋼中において析出するLaves相量は体積率で0.2%以上であることを満足することを特徴とする耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014210232A JP6425959B2 (ja) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | 耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014210232A JP6425959B2 (ja) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | 耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016079437A true JP2016079437A (ja) | 2016-05-16 |
JP6425959B2 JP6425959B2 (ja) | 2018-11-21 |
Family
ID=55955950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014210232A Active JP6425959B2 (ja) | 2014-10-14 | 2014-10-14 | 耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6425959B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107287531A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-24 | 邢台钢铁有限责任公司 | 一种OCr17连铸坯及其生产方法 |
KR20180074079A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 포스코 | 고온 강도 및 내산화 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법 |
CN112739842A (zh) * | 2018-09-19 | 2021-04-30 | 株式会社Posco | 具有优异的可加工性和高温强度的基于铁素体的不锈钢及其制造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5625953A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-12 | Armco Steel Corp | Ferrite steel alloy having improved high temperature properties |
JP2012207252A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 耐熱性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
WO2013080526A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | Jfeスチール株式会社 | フェライト系ステンレス鋼 |
WO2014033372A1 (fr) * | 2012-09-03 | 2014-03-06 | Aperam Stainless France | Tôle d'acier inoxydable ferritique, son procédé de fabrication, et son utilisation, notamment dans des lignes d'échappement |
-
2014
- 2014-10-14 JP JP2014210232A patent/JP6425959B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5625953A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-12 | Armco Steel Corp | Ferrite steel alloy having improved high temperature properties |
JP2012207252A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp | 耐熱性と加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法 |
WO2013080526A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | Jfeスチール株式会社 | フェライト系ステンレス鋼 |
WO2014033372A1 (fr) * | 2012-09-03 | 2014-03-06 | Aperam Stainless France | Tôle d'acier inoxydable ferritique, son procédé de fabrication, et son utilisation, notamment dans des lignes d'échappement |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180074079A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 포스코 | 고온 강도 및 내산화 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법 |
KR101879696B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-19 | 주식회사 포스코 | 고온 강도 및 내산화 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법 |
CN107287531A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-10-24 | 邢台钢铁有限责任公司 | 一种OCr17连铸坯及其生产方法 |
CN112739842A (zh) * | 2018-09-19 | 2021-04-30 | 株式会社Posco | 具有优异的可加工性和高温强度的基于铁素体的不锈钢及其制造方法 |
CN112739842B (zh) * | 2018-09-19 | 2022-10-11 | 株式会社Posco | 具有优异的可加工性和高温强度的基于铁素体的不锈钢及其制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6425959B2 (ja) | 2018-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4803174B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP4390089B2 (ja) | Ni基合金 | |
JP4946242B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手及びオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料 | |
JP5959635B2 (ja) | クロム蒸発速度が僅かであり、かつ耐熱性が向上した、熱に強い鉄−クロム−アルミニウム合金 | |
US10233523B2 (en) | Carburization resistant metal material | |
US20150050182A1 (en) | Nickel-chromium-aluminum alloy having good processability, creep resistance and corrosion resistance | |
JP5838933B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
JPWO2018066579A1 (ja) | NiCrFe合金 | |
JP5846076B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金 | |
CN104619879A (zh) | 铁素体不锈钢 | |
JP4816642B2 (ja) | 低合金鋼 | |
JP2015062910A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼溶接材料 | |
JP6425959B2 (ja) | 耐高温酸化性、高温クリープ強度および高温引張強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 | |
JP2002524658A (ja) | 改良された高温耐食合金 | |
CN102676882B (zh) | 一种耐磨、耐高温、耐腐蚀、高硬度合金材料 | |
JP6083567B2 (ja) | 耐酸化性および高温クリープ強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 | |
JP2014111265A (ja) | 肉盛用粉末合金 | |
JP3895089B2 (ja) | 耐浸炭性及び耐メタルダスティング性にすぐれる耐熱合金 | |
JP2014189863A (ja) | メタルガスケット用耐熱オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JPS61186446A (ja) | 耐熱合金 | |
JP2014012877A (ja) | オーステナイト系耐熱合金 | |
JP2863583B2 (ja) | Cr―Ni系耐熱鋼 | |
JP4757561B2 (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた高マンガンステンレス鋼 | |
JP6644512B2 (ja) | 高温腐食性および高温クリープ強度に優れたフェライト系ステンレス鋼 | |
JP3921943B2 (ja) | Ni基耐熱合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170913 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180822 |
|
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: 20181009 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181024 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6425959 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |