JP2017160520A - Austenitic stainless steel - Google Patents

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耕一 坪井
Koichi Tsuboi
耕一 坪井
弘泰 松林
Hiroyasu Matsubayashi
弘泰 松林
太一朗 溝口
Taichiro Mizoguchi
太一朗 溝口
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an austenitic stainless steel excellent in stress corrosion crack resistance and good in cold forgeability.SOLUTION: An austenitic stainless steel is constituted by 0.06 mass% or less of C, 1.0 mass% or less of Si, 0.5 mass% to 2.5 mass% of Mn, 11.0 mass% to 13.0 mass% of Ni, 15.0 mass% to 17.0 mass% of Cr, 3.0 mass% to 4.0 mass% of Cu, 0.15 mass% or less of Mo and 0.05 mass% or less of N and the balance Fe with inevitable impurities. A value of Mdrepresented by Md=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo is -150 or less. Further a value of SFE represented by SFE=2.2 Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32 is 50 or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、耐応力腐食割れ性に優れた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 excellent in stress corrosion cracking resistance.

従来、給湯器等で用いられる冷間鍛造配管継ぎ手には、SUS304およびSUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。   Conventionally, austenitic stainless steels such as SUS304 and SUS316 have been used for cold forged pipe joints used in water heaters and the like.

このような冷間鍛造により製造された配管継ぎ手は、高い残留応力が生じているため、腐食性の強い塩化物環境に晒されることにより応力腐食割れが発生しやすい。そのため、冷間鍛造配管継ぎ手は、定期的なメンテナンスや部品交換が必要となる。   Since pipe joints manufactured by such cold forging have high residual stress, stress corrosion cracking is likely to occur when exposed to a highly corrosive chloride environment. For this reason, the cold forged pipe joint requires regular maintenance and parts replacement.

そこで、冷間鍛造配管継ぎ手の材料としては、特許文献1ないし4に示されているように、耐応力腐食割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が知られている。その中でも特許文献2ないし4は、SiおよびCuを多く含有させることで耐応力腐食割れ性の改善を図っている。   Therefore, as a cold forged pipe joint material, as shown in Patent Documents 1 to 4, austenitic stainless steel having excellent stress corrosion cracking resistance is known. Among them, Patent Documents 2 to 4 attempt to improve stress corrosion cracking resistance by containing a large amount of Si and Cu.

特許第4757561号公報Japanese Patent No. 4757561 特許第4823534号公報Japanese Patent No. 4823534 特許第5500960号公報Japanese Patent No. 5500600 特開平8−269641号公報JP-A-8-269641

しかしながら、上述のようにSiを多く含有するオーステナイト系ステンレス鋼は、塑性変形抵抗が高く、冷間鍛造による成形性が不十分である。   However, as described above, austenitic stainless steel containing a large amount of Si has high plastic deformation resistance, and formability by cold forging is insufficient.

したがって、耐応力腐食割れ性に優れ、かつ、冷間鍛造性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼が求められていた。   Therefore, an austenitic stainless steel having excellent stress corrosion cracking resistance and good cold forgeability has been demanded.

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、耐応力腐食割れ性に優れ、かつ、冷間鍛造性が良好なオーステナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the austenitic stainless steel which is excellent in stress corrosion cracking resistance, and has favorable cold forgeability.

請求項1に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼は、C:0.06質量%以下、Si:1.0質量%以下、Mn:0.5質量%以上2.5質量%以下、Ni:11.0質量%以上13.0質量%以下、Cr:15.0質量%以上17.0質量%以下、Cu:3.0質量%以上4.0質量%以下、Mo:0.15質量%以下およびN:0.05質量%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で構成され、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moで示すMd30の値が−150以下で、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32で示す積層欠陥難易度指数であるSFEの値が50以上であるものである。 The austenitic stainless steel described in claim 1 has C: 0.06 mass% or less, Si: 1.0 mass% or less, Mn: 0.5 mass% or more and 2.5 mass% or less, Ni: 11. 0 mass% or more and 13.0 mass% or less, Cr: 15.0 mass% or more and 17.0 mass% or less, Cu: 3.0 mass% or more and 4.0 mass% or less, Mo: 0.15 mass% or less, and N: 0.05% by mass or less, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities, Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr- the value of Md 30 is in -150 or less indicated by 18.5Mo, the value of SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr- 13Si-1.2Mn + 32 is a stacking fault difficulty index indicated by SFE is intended 50 or more .

請求項2に記載されたオーステナイト系ステンレス鋼は、請求項1記載のオーステナイト系ステンレス鋼において、Al:0.002質量%以上0.1質量%以下、Mg:0.0003質量%以上0.01質量%以下、Ca:0.0003質量%以上0.01質量%以下、B:0.0005質量%以上0.01質量%以下、Nb:0.01質量%以上1.0質量%以下、Ti:0.01質量%以上0.5質量%以下、V:0.01質量%以上1.0質量%以下およびZr:0.01質量%以上1.0質量%以下のうちの少なくとも1種を含有するものである。   The austenitic stainless steel according to claim 2 is the austenitic stainless steel according to claim 1, wherein Al: 0.002 mass% to 0.1 mass%, Mg: 0.0003 mass% to 0.01 % By mass or less, Ca: 0.0003% by mass to 0.01% by mass, B: 0.0005% by mass to 0.01% by mass, Nb: 0.01% by mass to 1.0% by mass, Ti : 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, V: 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, and Zr: 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less. It contains.

本発明によれば、所定の範囲に規定された合金組成において、Md30の値が−150以下で、SFEの値が50以上であるため、耐応力腐食割れ性を向上でき、かつ、冷間鍛造性を向上できる。 According to the present invention, in the alloy composition defined in the predetermined range, the value of Md 30 is −150 or less, and the value of SFE is 50 or more. Therefore, the stress corrosion cracking resistance can be improved, and cold Forgeability can be improved.

応力腐食割れ試験の試験片を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the test piece of a stress corrosion cracking test. 本実施例における応力腐食割れ試験後の試験片表面の写真である。It is a photograph of the test piece surface after the stress corrosion cracking test in a present Example. 比較例における応力腐食割れ試験後の試験片表面の写真である。It is a photograph of the test piece surface after the stress corrosion cracking test in a comparative example.

以下、本発明の一実施の形態の構成について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of an embodiment of the present invention will be described in detail.

本発明の一実施の形態に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、例えば給湯装置の配管継ぎ手のような冷間鍛造継ぎ手等の材料として用いられる。   The austenitic stainless steel according to one embodiment of the present invention is used as a material such as a cold forging joint such as a pipe joint of a hot water supply apparatus.

このオーステナイト系ステンレス鋼は、0.06質量%以下のC(炭素)、1.0質量%以下のSi(ケイ素)、0.5質量%以上2.5質量%以下のMn(マンガン)、11.0質量%以上13.0質量%以下のNi(ニッケル)、15.0質量%以上17.0質量%以下のCr(クロム)、3.0質量%以上4.0質量%以下のCu(銅)、0.15質量%以下のMo(モリブデン)、および、0.05質量%以下のN(窒素)を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で構成されている。   This austenitic stainless steel has 0.06 mass% or less of C (carbon), 1.0 mass% or less of Si (silicon), 0.5 mass% or more and 2.5 mass% or less of Mn (manganese), 11 0.0 mass% to 13.0 mass% Ni (nickel), 15.0 mass% to 17.0 mass% Cr (chromium), 3.0 mass% to 4.0 mass% Cu ( Copper), 0.15 mass% or less of Mo (molybdenum), and 0.05 mass% or less of N (nitrogen), with the balance being composed of Fe and inevitable impurities.

また、0.002質量%以上0.1質量%以下のAl(アルミニウム)、0.0003質量%以上0.01質量%以下のMg(マグネシウム)、0.0003質量%以上0.01質量%以下のCa(カルシウム)、0.0005質量%以上0.01質量%以下のB(ホウ素)、0.01質量%以上1.0質量%以下のNb(ニオブ)、0.01質量%以上0.5質量%以下のTi(チタン)、0.01質量%以上1.0質量%以下のV(バナジウム)および0.01質量%以上1.0質量%以下のZr(ジルコニウム)のうちの少なくとも1種を必要に応じて含有してもよい。   Also, 0.002 mass% to 0.1 mass% Al (aluminum), 0.0003 mass% to 0.01 mass% Mg (magnesium), 0.0003 mass% to 0.01 mass% Ca (calcium), 0.0005 mass% to 0.01 mass% B (boron), 0.01 mass% to 1.0 mass% Nb (niobium), 0.01 mass% to 0.00 mass%. At least one of 5% by mass or less of Ti (titanium), 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less of V (vanadium) and 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less of Zr (zirconium). You may contain seeds as needed.

CおよびNは鋼中に不可避に含まれる元素である。これらCおよびNの含有量を低減すると、鋼は、軟質になって加工性が向上するとともに、炭化物や窒化物の生成量が少なくって母材の耐食性が向上する。しかしながら、CおよびNは、強力なオーステナイト生成元素であるため、母材の耐食性を阻害しないように、Cの含有量を0.06質量%以下とし、Nの含有量を0.05質量%以下とする。   C and N are elements inevitably contained in the steel. When the contents of C and N are reduced, the steel becomes soft and the workability is improved, and the amount of carbides and nitrides is reduced, and the corrosion resistance of the base material is improved. However, since C and N are strong austenite generating elements, the C content is set to 0.06% by mass or less and the N content is set to 0.05% by mass or less so as not to inhibit the corrosion resistance of the base material. And

Siは、塩化物環境における応力腐食割れに対して有効であり、0.2質量%以上含有することでその作用を奏しやすい。一方、Siの含有量が1.0質量%より多くなると鋼が硬化して加工性を損なう可能性がある。そのため、Si含有量は、1.0質量%以下(不添加を含まず)とし、好ましくは、0.2質量%以上1.0質量%以下とする。   Si is effective against stress corrosion cracking in a chloride environment, and when it is contained in an amount of 0.2% by mass or more, its effect is easily exhibited. On the other hand, if the Si content exceeds 1.0% by mass, the steel may harden and the workability may be impaired. Therefore, the Si content is 1.0% by mass or less (excluding no addition), and preferably 0.2% by mass or more and 1.0% by mass or less.

Mnは、Niに比べて安価で、Niの機能を代替できる有用なオーステナイト形成元素であり、その作用を奏するには0.5質量%以上含有させる必要がある。一方、Mnの含有量が2.5質量%をより多く過剰になると、塑性変形に伴う加工硬化が著しく上昇するため、冷間鍛造性を低下させる。また、製鋼工程における環境保全の問題も生じやすくなる。そのため、Mnの含有量は、0.5質量%以上2.5質量%以下とする。   Mn is a useful austenite-forming element that is cheaper than Ni and can substitute for the function of Ni, and it is necessary to contain Mn in an amount of 0.5% by mass or more in order to exert its action. On the other hand, when the content of Mn is excessively larger than 2.5% by mass, work hardening accompanying plastic deformation is remarkably increased, so that cold forgeability is lowered. In addition, environmental conservation problems are likely to occur in the steelmaking process. Therefore, the content of Mn is set to 0.5% by mass or more and 2.5% by mass or less.

Niは、オーステナイト生成元素であり、耐食性についても腐食の進行を抑制する作用を奏する。そこで、オーステナイト組織の維持、加工性の向上、および、SFE(積層欠陥難易度指数)の制御による耐応力腐食割れ性の向上の観点から、Niの含有量は、11.0質量%以上13.0質量%以下とする。   Ni is an austenite-forming element and has an effect of suppressing the progress of corrosion with respect to corrosion resistance. Therefore, from the viewpoint of maintaining the austenite structure, improving workability, and improving stress corrosion cracking resistance by controlling the SFE (stacking defect difficulty index), the Ni content is 11.0% by mass or more and 13. 0 mass% or less.

Crは、ステンレス鋼においては耐食性を付与するために必要不可欠な元素であり、耐食性の観点から15.0質量%以上含有する必要がある。一方、Crの含有量が17.0質量%より多いと、製造性や加工性が損なわれる可能性がある。そこで、Crの含有量は、15.0質量%以上17.0質量%以下とする。   Cr is an indispensable element for imparting corrosion resistance in stainless steel, and it is necessary to contain 15.0% by mass or more from the viewpoint of corrosion resistance. On the other hand, if the content of Cr is more than 17.0% by mass, the manufacturability and workability may be impaired. Therefore, the Cr content is 15.0% by mass or more and 17.0% by mass or less.

Cuは、加工誘起マルテンサイトの生成に起因する加工硬化を抑制し、オーステナイト系ステンレス鋼の軟質化に寄与する元素である。またCuは、SFEを高める上で非常に有効な元素であり、積層欠陥の生成を抑制することにより耐応力腐食割れ性の改善に大きく寄与する。これらの作用を十分に得るためには、Cuを3.0質量%以上含有する必要がある。一方、Cuの含有量が4.0質量%より多くなると、製造上の熱間加工性を阻害する可能性がある。そのため、Cuの含有量は、3.0質量%以上4.0質量%以下とする。   Cu is an element that suppresses work hardening caused by the formation of work-induced martensite and contributes to softening of austenitic stainless steel. Cu is a very effective element for increasing SFE, and greatly contributes to improvement of stress corrosion cracking resistance by suppressing generation of stacking faults. In order to obtain these effects sufficiently, it is necessary to contain 3.0% by mass or more of Cu. On the other hand, if the Cu content is more than 4.0% by mass, hot workability in production may be hindered. Therefore, the Cu content is set to 3.0% by mass or more and 4.0% by mass or less.

Moは、耐食性を向上させる元素であるが、0.15質量%より多く過度に含有すると、冷間鍛造性を低下させる可能性がある。また、添加に伴う製造コストおよび製造性も考慮する必要がある。そこで、Moの含有量は、0.15質量%以下とする。   Mo is an element that improves the corrosion resistance, but if it is excessively contained in an amount of more than 0.15% by mass, cold forgeability may be reduced. Moreover, it is necessary to consider the manufacturing cost and manufacturability associated with the addition. Therefore, the Mo content is 0.15% by mass or less.

Al、MgおよびCaは、鋼の脱酸に有効であり、必要に応じて添加してもよい。また、その作用を奏するには、Alを0.002質量%以上、Mgを0.0003質量%以上、または、Caを0.0003質量%以上含有する必要がある。一方、0.1質量%より多いAl、0.01質量%より多いMg、または、0.01質量%より多いCaを含有すると、脱酸作用が飽和し、逆に粗大酸化物(介在物)が発生して、冷間鍛造性および耐応力腐食割れ性が劣化する可能性がある。そのため、Al、MgおよびCaのいずれかを含有する場合には、Alの含有量は0.002質量%以上0.1質量%以下とし、Mgの含有量は0.0003質量%以上0.01質量%以下とし、Caの含有量は0.0003質量%以上0.01質量%以下とする。また、より好ましいAlの含有量は0.005質量%以上0.06質量%以下で、より好ましいMgの含有量は0.001質量%以上0.006質量%以下で、より好ましいCaの含有量は0.001質量%以上0.005質量%以下である。   Al, Mg and Ca are effective for deoxidizing steel, and may be added as necessary. Moreover, in order to exhibit the effect | action, it is necessary to contain 0.002 mass% or more of Al, 0.0003 mass% or more of Mg, or 0.0003 mass% or more of Ca. On the other hand, when it contains more than 0.1% by mass of Al, more than 0.01% by mass of Mg, or more than 0.01% by mass of Ca, the deoxidation action is saturated, and conversely coarse oxides (inclusions) May occur and cold forgeability and stress corrosion cracking resistance may deteriorate. Therefore, when any of Al, Mg, and Ca is contained, the Al content is 0.002 mass% to 0.1 mass%, and the Mg content is 0.0003 mass% to 0.01 mass%. The content of Ca is 0.0003 mass% or more and 0.01 mass% or less. Further, more preferable Al content is 0.005 mass% or more and 0.06 mass% or less, and more preferable Mg content is 0.001 mass% or more and 0.006 mass% or less, and more preferable Ca content. Is 0.001 mass% or more and 0.005 mass% or less.

Bは、熱間鍛造性を向上させるのに有効な元素であり、必要に応じて添加してもよい。また、その作用を安定的に奏するには、Bを0.0005質量%以上含有する必要がある。一方、Bの含有量が0.01質量%より多いと、ボライドが生成され、冷間鍛造性および耐応力腐食割れ性が劣化する可能性がある。そのため、Bを含有する場合のBの含有量は、0.0005質量%以上0.01質量%以下とする。また、より好ましいBの含有量は0.002質量%以上0.006質量%以下である。   B is an element effective for improving the hot forgeability, and may be added as necessary. Moreover, in order to exhibit the effect | action stably, it is necessary to contain B 0.0005 mass% or more. On the other hand, when the content of B is more than 0.01% by mass, boride is generated, and cold forgeability and stress corrosion cracking resistance may be deteriorated. Therefore, when B is contained, the content of B is set to 0.0005 mass% or more and 0.01 mass% or less. Further, the more preferable content of B is 0.002 mass% or more and 0.006 mass% or less.

Nb、Ti、VおよびZrは、Cr炭窒化物の生成を抑制して耐食性を向上させるのに有効であり、必要に応じて添加してもよい。また、その作用を奏するには、Nbを0.01質量%以上、Tiを0.01質量%以上、Vを0.01質量%以上、または、Zrを0.01質量%以上含有する必要がある。一方、1.0質量%より多いNb、0.5質量%より多いTi、1.0質量%より多いV、または、1.0質量%より多いZrを含有すると、上述の作用が飽和し、逆に粗大析出物が発生して、耐食性および耐応力腐食割れ性が劣化する可能性がある。そのため、Nb、Ti、VおよびZrのいずれかを含有する場合には、Nbの含有量は0.01質量%以上1.0質量%以下とし、Tiの含有量は0.01質量%以上0.5質量%以下とし、Vの含有量は0.01質量%以上1.0質量%以下とし、Zrの含有量は、0.01質量%以上1.0質量%以下とする。また、より好ましいNbの含有量は0.05質量%以上0.6質量%以下で、より好ましいTiの含有量は0.05質量%以上0.3質量%以下で、より好ましいVの含有量は0.1質量%以上0.6質量%以下で、より好ましいZrの含有量は0.05質量%以上0.6質量%以下である。   Nb, Ti, V, and Zr are effective in suppressing the formation of Cr carbonitride and improving the corrosion resistance, and may be added as necessary. Moreover, in order to exhibit the effect, it is necessary to contain Nb 0.01% by mass or more, Ti 0.01% by mass or more, V 0.01% by mass or more, or Zr 0.01% by mass or more. is there. On the other hand, when the content of Nb is more than 1.0% by mass, Ti is more than 0.5% by mass, V is more than 1.0% by mass, or Zr is more than 1.0% by mass, the above-described action is saturated. On the contrary, coarse precipitates may be generated, which may deteriorate the corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance. Therefore, when Nb, Ti, V and Zr are contained, the Nb content is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, and the Ti content is 0.01% by mass or more and 0% by mass. The V content is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less, and the Zr content is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less. A more preferable Nb content is 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less, and a more preferable Ti content is 0.05% by mass or more and 0.3% by mass or less, and a more preferable V content. Is 0.1 mass% or more and 0.6 mass% or less, and more preferable Zr content is 0.05 mass% or more and 0.6 mass% or less.

ここで、オーステナイト系ステンレス鋼では、引張による塑性変形時には、鋼表面にすべりステップが形成されて不動態皮膜が形成されていない新生面が露出する。また、その新生面が塩化物腐食環境に晒されることによって腐食が発生しやすく、腐食された箇所が応力腐食割れの基点になる。   Here, in austenitic stainless steel, a sliding surface is formed on the steel surface during plastic deformation by tension, and a new surface on which a passive film is not formed is exposed. Further, when the new surface is exposed to a chloride corrosive environment, corrosion is likely to occur, and the corroded portion becomes a base point for stress corrosion cracking.

そして、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32とする式で示すSFE(積層欠陥難易度指数)の値が高いほど、塑性変形時のすべりステップの幅が細かくなるため、塩化物腐食環境に晒される新生面が少なくなって、応力腐食割れの発生を抑制できる。また、冷間鍛造性の観点では、SFEの値が低いほど、加工硬化が著しくなるため加工性が低下する。したがって、すべりステップの新生面の形成による耐応力腐食割れ性の観点、および、加工硬化による加工性の観点から、前記式で示すSFEの値が50以上となるように、合金組成を調整する。   The higher the value of SFE (stacking defect difficulty index) expressed by the formula SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32, the narrower the width of the sliding step during plastic deformation, The new surface exposed to the corrosive environment is reduced, and the occurrence of stress corrosion cracking can be suppressed. Further, from the viewpoint of cold forgeability, the lower the SFE value, the more work hardening becomes and the workability decreases. Therefore, the alloy composition is adjusted so that the SFE value represented by the above formula is 50 or more from the viewpoint of stress corrosion cracking resistance due to the formation of the new surface of the sliding step and the workability due to work hardening.

また、オーステナイト相が不安定なオーステナイト系ステンレス鋼は、加工を受けるとマルテンサイト変態が生じるため、腐食環境で発生する水素による脆化が懸念される。そして、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moの式で示すMd30値が−150を超えると、冷間鍛造を行った場合、非常に大きな歪みが局所的に生じるため、マルテンサイト相が生成してオーステナイト相が不安定になる可能性がある。そこで、Md30の値が−150以下となるように合金組成を調整する。 In addition, since austenitic stainless steel having an unstable austenite phase undergoes martensitic transformation when subjected to processing, there is a concern of embrittlement due to hydrogen generated in a corrosive environment. When the 30 value Md given by the equation of Md 30 = 551-462 (C + N ) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo exceeds -150, the cold forging When performed, a very large strain is locally generated, so that a martensite phase may be generated and the austenite phase may become unstable. Therefore, the alloy composition is adjusted so that the value of Md 30 is −150 or less.

次に、上記一実施の形態の効果等を説明する。   Next, effects and the like of the one embodiment will be described.

上記オーステナイト系ステンレス鋼によれば、所定の範囲に規定された合金組成において、Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moの式で示すMd30の値が−150以下となるように、各元素の含有量を調整することにより、オーステナイト相が安定化できるため、マルテンサイト変態を防止できる。また、所定の範囲に規定された合金組成において、SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32の式で示すSFEの値が50以上となるように各元素の含有量を調整することにより、塑性変形時のすべりステップの幅が細かくして腐食環境に晒される新生面が少なくできるとともに、加工硬化による加工性の低下を抑制できる。したがって、耐応力腐食割れ性を向上でき、かつ、冷間鍛造性を向上できる。 According to the austenitic stainless steels, at a defined alloy composition in a predetermined range, Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo Since the austenite phase can be stabilized by adjusting the content of each element so that the value of Md 30 represented by the formula is −150 or less, martensitic transformation can be prevented. Further, in the alloy composition defined in a predetermined range, the content of each element is adjusted so that the SFE value represented by the formula of SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32 is 50 or more. As a result, the width of the sliding step at the time of plastic deformation can be made fine so that a new surface exposed to the corrosive environment can be reduced, and a decrease in workability due to work hardening can be suppressed. Therefore, the stress corrosion cracking resistance can be improved and the cold forgeability can be improved.

上記オーステナイト系ステンレス鋼は、塩化物環境においても応力腐食割れが発生しにくく、例えば給湯装置等の配管継ぎ手用材料として利用しても、応力腐食割れが発生しにくいため、メンテナンスの頻度を低減できる。   The austenitic stainless steel is less prone to stress corrosion cracking even in a chloride environment. For example, stress corrosion cracking is less likely to occur even when used as a pipe joint material in a hot water supply device, etc., so the frequency of maintenance can be reduced. .

また、冷間鍛造によって配管継ぎ手等に加工する際の成形性が良好であるため、製造コストを低減できる。   Moreover, since the moldability at the time of processing into a pipe joint etc. by cold forging is favorable, manufacturing cost can be reduced.

表1に示す化学成分を有するステンレス鋼を溶製し、熱間圧延にて板厚4mmの熱延板を作成した。   Stainless steel having the chemical components shown in Table 1 was melted, and a hot-rolled sheet having a thickness of 4 mm was prepared by hot rolling.

その後、板厚1mmにまで冷間圧延し、1000〜1150℃で仕上げ焼鈍し、酸洗して、供試材とした。   Then, it cold-rolled to plate thickness 1mm, finish-annealed at 1000-1150 degreeC, and pickled, and it was set as the test material.

各供試材について、JIS G 0576に準拠して応力腐食割れ試験を実施した。   About each test material, the stress corrosion cracking test was implemented based on JISG0576.

すなわち、応力腐食割れ試験では、試験液は、沸騰42%塩化マグネシウム溶液を用い、試験片はU字形片とした。   That is, in the stress corrosion cracking test, the test solution was a boiling 42% magnesium chloride solution, and the test piece was a U-shaped piece.

また、応力腐食割れ試験では、試験片を試験液に浸漬し、一定時間(浸漬時間計24時間)経過後に試験片を取り出し、図1に示すように、試験片肩部をマイクロスコープにより175倍の倍率で観察して、試験片の長手方向(L方向)に対して交差方向の亀裂の個数に基づいて、亀裂密度(個/mm)を測定した。なお、亀裂密度は、試験片の観察視野において、試験片の長手方向に引いた任意の線に対して交差する亀裂の数に基づいて測定した。   In the stress corrosion cracking test, the test piece was immersed in a test solution, and the test piece was taken out after a lapse of a certain time (24 hours of immersion time). As shown in FIG. The crack density (pieces / mm) was measured based on the number of cracks in the cross direction with respect to the longitudinal direction (L direction) of the test piece. The crack density was measured based on the number of cracks intersecting with an arbitrary line drawn in the longitudinal direction of the test piece in the observation field of the test piece.

そして、配管継ぎ手のメンテナンス頻度を考慮して、24時間の浸漬後の亀裂密度が10個/mm未満であれば耐応力腐食割れ性が良好(○)と評価し、亀裂密度が10個/mm以上であれば耐応力腐食割れ性が不十分(×)と評価した。   And considering the maintenance frequency of the pipe joint, if the crack density after immersion for 24 hours is less than 10 pieces / mm, the stress corrosion cracking resistance is evaluated as good (◯), and the crack density is 10 pieces / mm. If it was above, it was evaluated that the stress corrosion cracking resistance was insufficient (x).

各鋼種の化学成分、SFEの値、Md30の値、耐応力腐食割れ性(亀裂密度)の評価結果を表1に示す。また、図2には、本実施例である鋼種Aにおける応力腐食割れ試験後のU字形試験片の肩部表面に観察される亀裂を示し、図3には、比較例である鋼種AAにおける応力腐食割れ試験後のU字形試験片の肩部表面に観察される亀裂を示す。 Table 1 shows the evaluation results of the chemical composition, SFE value, Md 30 value, and stress corrosion cracking resistance (crack density) of each steel type. FIG. 2 shows cracks observed on the shoulder surface of the U-shaped test piece after the stress corrosion cracking test in steel type A of the present example, and FIG. 3 shows the stress in steel type AA of the comparative example. The crack observed on the shoulder surface of the U-shaped test piece after the corrosion cracking test is shown.

表1に示すように、規定の合金組成の範囲において、Md30の値が−150以下でかつSFEの値が50以上である本実施例としての鋼種AないしTは、亀裂密度が10個/mm未満であり、耐応力腐食割れ性が良好であった。 As shown in Table 1, within the specified alloy composition range, the steel types A to T according to the present example having an Md 30 value of −150 or less and an SFE value of 50 or more have a crack density of 10 / It was less than mm, and the stress corrosion cracking resistance was good.

また、Md30が−150以下であるがSFEが50未満である比較例としての鋼種ABは、亀裂密度が10個/mm未満であり、耐応力腐食割れ性が良好であった。なお、SFEが50未満であるのに耐応力腐食割れ性が良好であるのは、Siが多く添加されている影響であると考えられる。 Further, steel type AB as a comparative example having Md 30 of −150 or less but SFE of less than 50 had a crack density of less than 10 pieces / mm and good stress corrosion cracking resistance. In addition, although SFE is less than 50, it is considered that the stress corrosion cracking resistance is good because of the effect of adding a large amount of Si.

一方、規定の合金組成の範囲において、Md30の値が−150より高く、SFEの値が50未満である比較例としての鋼種AAは、亀裂密度が10個/mm以上であり、耐応力腐食割れ性が不十分であった。 On the other hand, steel grade AA as a comparative example having an Md 30 value higher than −150 and an SFE value lower than 50 within the specified alloy composition range has a crack density of 10 pieces / mm or more, and stress corrosion resistance. The crackability was insufficient.

また、Al、Mg、Ca、B、Nb、Ti、VおよびZrを添加した場合において、これら元素の含有量が規定の範囲外である比較例としての鋼種AJ、AK、AL、AM、AN、AO、APおよびAQは、亀裂密度が10個/mm以上であり、耐応力腐食割れ性が不十分であった。   Further, when Al, Mg, Ca, B, Nb, Ti, V, and Zr are added, the steel types AJ, AK, AL, AM, AN, as comparative examples in which the content of these elements is outside the specified range AO, AP, and AQ had a crack density of 10 pieces / mm or more, and the stress corrosion cracking resistance was insufficient.

次に、応力腐食割れ試験の結果が良かった鋼種(本実施例である鋼種AないしTと比較例である鋼種ABおよびAR)について、冷間鍛造性試験を行った。   Next, a cold forgeability test was performed on the steel types (steel types A to T which are the present examples and steel types AB and AR which are comparative examples) in which the result of the stress corrosion cracking test was good.

冷間鍛造性試験では、まず、上記鋼種のインゴットを熱間圧延にて板厚10mmの熱延板として、その熱延板を1000〜1150℃で5分間保持した後、水冷した。   In the cold forgeability test, first, an ingot of the above steel type was hot rolled into a hot rolled sheet having a thickness of 10 mm, and the hot rolled sheet was held at 1000 to 1150 ° C. for 5 minutes, and then cooled with water.

水冷後の熱延板を、圧延方向と試験片の長手方向が一致するように、直径6mm×高さ10mmの円柱試験片に仕上げ、円柱の据込みを実施した。   The hot-rolled sheet after water cooling was finished into a cylindrical test piece having a diameter of 6 mm and a height of 10 mm so that the rolling direction coincided with the longitudinal direction of the test piece, and the cylinder was installed.

そして、試験片の長手方向が5mm(圧縮率50%)になるまで、室温においてストローク速度10mm/秒で試験片を変形させた際の外観割れの有無を目視で確認して、冷間鍛造性を評価した。冷間鍛造性の評価結果を上記表1に示す。   And until the longitudinal direction of the test piece becomes 5 mm (compression ratio 50%), the presence or absence of appearance cracks when the test piece is deformed at a stroke speed of 10 mm / second at room temperature is visually confirmed, and cold forgeability is achieved. Evaluated. The evaluation results of cold forgeability are shown in Table 1 above.

規定の合金組成の範囲において、Md30の値が−150以下でかつSFEの値が50以上である本実施例としての鋼種AないしTは、外観割れを目視で確認されず、冷間鍛造性が良好であった。 In the range of the prescribed alloy composition, the steel types A to T as examples of this example having an Md 30 value of −150 or less and an SFE value of 50 or more are not visually observed for cracking, and are cold forgeable. Was good.

一方、耐応力腐食割れ性が良好であった比較例としての鋼種ABおよびARは、目視で確認できる外観割れが発生しており、冷間鍛造性が不十分であった。   On the other hand, steel types AB and AR as comparative examples having good stress corrosion cracking resistance had appearance cracks that could be visually confirmed, and cold forgeability was insufficient.

鋼種ABでは、SFEの値が50未満であるがSiを多く添加することにより耐応力腐食割れ性を向上できた反面、SFEが50未満であり、Siが過剰に添加されたことにより、加工性が低下したと考えられる。   In steel type AB, although the value of SFE is less than 50, the stress corrosion cracking resistance can be improved by adding a large amount of Si. On the other hand, SFE is less than 50 and the workability is increased by adding Si excessively. Is thought to have declined.

鋼種ARでは、SFEの値が50以上であるため、耐応力腐食割れ性を向上できたが、Siが過剰に添加されたことにより、加工性が低下したと考えられる。   In steel type AR, since the value of SFE was 50 or more, the stress corrosion cracking resistance could be improved, but it was considered that the workability was lowered due to the excessive addition of Si.

本発明は、給湯装置等の冷間鍛造配管継ぎ手用の材料として利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a material for a cold forged pipe joint such as a hot water supply device.

Claims (2)

C:0.06質量%以下、Si:1.0質量%以下、Mn:0.5質量%以上2.5質量%以下、Ni:11.0質量%以上13.0質量%以下、Cr:15.0質量%以上17.0質量%以下、Cu:3.0質量%以上4.0質量%以下、Mo:0.15質量%以下およびN:0.05質量%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で構成され、
Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−29(Ni+Cu)−13.7Cr−18.5Moで示すMd30の値が−150以下で、
SFE=2.2Ni+6Cu−1.1Cr−13Si−1.2Mn+32で示す積層欠陥難易度指数であるSFEの値が50以上である
ことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
C: 0.06 mass% or less, Si: 1.0 mass% or less, Mn: 0.5 mass% or more and 2.5 mass% or less, Ni: 11.0 mass% or more and 13.0 mass% or less, Cr: 15.0% by mass or more and 17.0% by mass or less, Cu: 3.0% by mass or more and 4.0% by mass or less, Mo: 0.15% by mass or less and N: 0.05% by mass or less, and the balance Is composed of Fe and inevitable impurities,
Md 30 = 551-462 (C + N) -9.2Si-8.1Mn-29 (Ni + Cu) -13.7Cr-18.5Mo has a value of Md 30 of −150 or less,
An austenitic stainless steel characterized in that the value of SFE, which is a stacking fault difficulty index indicated by SFE = 2.2Ni + 6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn + 32, is 50 or more.
Al:0.002質量%以上0.1質量%以下、Mg:0.0003質量%以上0.01質量%以下、Ca:0.0003質量%以上0.01質量%以下、B:0.0005質量%以上0.01質量%以下、Nb:0.01質量%以上1.0質量%以下、Ti:0.01質量%以上0.5質量%以下、V:0.01質量%以上1.0質量%以下およびZr:0.01質量%以上1.0質量%以下のうちの少なくとも1種を含有する
ことを特徴とする請求項1記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
Al: 0.002 mass% to 0.1 mass%, Mg: 0.0003 mass% to 0.01 mass%, Ca: 0.0003 mass% to 0.01 mass%, B: 0.0005 1 mass% or more and 0.01 mass% or less, Nb: 0.01 mass% or more and 1.0 mass% or less, Ti: 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less, V: 0.01 mass% or more The austenitic stainless steel according to claim 1, comprising at least one of 0% by mass or less and Zr: 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112251666A (en) * 2020-09-28 2021-01-22 无锡市法兰锻造有限公司 Austenitic stainless steel forging for spent fuel post-treatment and manufacturing method thereof
WO2023105852A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 日鉄ステンレス株式会社 Stainless steel having excellent cold forgeability, hydrogen embrittlement resistance properties or corrosion resistance and non-magnetism

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