JP2953303B2 - マルテンサイトステンレス鋼 - Google Patents
マルテンサイトステンレス鋼Info
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Description
物などに使用する溶接性および耐食性が良好で熱間加工
性とおよび靱性にも優れるマルテンサイトステンレス鋼
に関する。
ス鋼は溶接性が良好で、溶接構造物にの素材として適用
可能であるが、一般のオーステナイトステンレス鋼より
もCr含有量が少ないために耐食性が充分でない。そこ
で、耐食性を改善するためにMoが添加された高耐食マル
テンサイトステンレス鋼が開発されている (例えば、特
開平3−180448号公報) 。Moは塩化物環境における耐食
性を効果的に高め、その添加によってマルテンサイトス
テンレス鋼にオーステナイト系のSUS304のようなステン
レス鋼と同等の耐食性を付与することも可能である。
ンレス鋼には、なお次のような問題点がある。
の金属組織はオーステナイトであるが、C、Cr、Ni、Mo
等の含有量によっては少量のδフェライトを含有するこ
とがある。δフェライトの存在は熱間加工性を著しく劣
化させるとともに、製品 (常温まで冷却されたステンレ
ス鋼製品) に残留した場合には、その靱性−強度特性を
大きく劣化させる。このためδフェライトが極力晶出し
ないように溶解時の成分含有量を厳密に調整しなければ
ならない。
固偏析を生じやすい元素である。また、Moはフェライト
相安定化元素である。このためMo添加鋼の大型鋼塊の中
央部ではδフェライトが残存しやすい。製品中にδフェ
ライトが残存しないように成分設計された鋼であって
も、大型鋼塊を鍛造し熱間圧延する製造工程においては
δフェライトの熱間加工性への影響を完全に避けること
は困難である。
性を低下させる。特に、大型鋼塊を偏平に鍛造した後、
これを分割して板に圧延する場合、鋼塊の中央部に相当
する部分が鋼板の幅方向端部になると、熱間圧延の際に
大きな耳割れを発生する。
に優れ、溶接性も良好なMo添加の低Cマルテンサイトス
テンレス鋼において、その熱間加工性および靱性を改善
することを課題としてなされたものである。
(4) の化学組成をもつ熱間加工性と靱性に優れた高耐食
性マルテンサイトステンレス鋼を要旨とする。
Mo:0.5 〜4 %、Ni:4.0 〜8.0 %、 Al:0.003
〜0.1 %、B:0.0005〜0.005 %、 Cu:0.5 %以下、
Si:1.0 %以下、 Mn:1.0 %以下で、
残部がFeおよび不純物からなり、不純物中のC、N、P
およびSがそれぞれ下記の範囲C:0.04%以下、
N:0.04%以下P:0.04%以下、 S: 0.005
%以下。
0.005 〜0.02%を含有する組成。
よびNbの1種または2種の合計で:0.01〜0.5 %を含有
する組成。
0.005 〜0.02%と、VおよびNbの1種または2種の合計
で:0.01〜0.5 %を含有する組成。
(SUS304) に匹敵する耐食性を有するMo添加−低Cマル
テンサイトステンレス鋼について、熱間加工性と微量成
分の関係を詳細に調査した。その結果、次のような新し
い知見を得て、本発明を完成した。
制したMo添加−低Cマルテンサイトステンレス鋼は、熱
間延性が低下する。図1は、C含有量の異なる 12%Cr−
2 %Mo系のマルテンサイトステンレス鋼鋼板の熱間引張
試験を、後述する実施例と同じ方法で行って、得られた
絞り値をC含有量との関係で示した図である。図示のと
おり、C含有量が低くなると絞り値 (即ち、熱間延性)
が急激に低下している。その原因としては、粒界強度の
低下とδフェライトの析出が考えられる。
下で、0.0005〜0.005 % (以下、成分含有量についての
%は「質量%」を意味する) の微量のBが熱間変形能を
向上させ、かつ、製品の靱性を上げる。
05%Nb 鋼のB無添加材とBを0.0010%含有する材料 (熱
間圧延鋼板) から採取した引張試験片を使用して、熱間
延性を調べた結果である。0.0010%(10 ppm)のBが、90
0 〜1000℃での延性を大きく向上させることがわかる。
工性が良好となる。この結晶粒微細化には 0.005〜0.02
%の微量のTiを含有させることが有効である。
成分系のMo添加−低Cマルテンサイトステンレス鋼は熱
間加工性および靱性が特に良好である。
をベースとして、Ti添加、B添加およびTi−B添加の熱
延鋼板に 580℃×30分−空冷のテンパー処理を施した
後、圧延直角方向に採取したJIS 4 号試験片で、0℃の
シャルピー衝撃試験を行った結果である。図示のとお
り、B添加またはTiとBの複合添加によって靱性が著し
く改善されている。
定理由を説明する。
要元素であり、11%以上の含有が必要である。しかし、
マルテンサイトステンレス鋼においては、過剰のCr添加
はδフェライトの析出により熱間加工性と製品性能を低
下させるので、Cr含有量の上限は14%とした。
耐食性を高めるための重要な元素である。
δフェライトの析出と熱間変形抵抗の増加により熱間加
工性および製品の強度、靱性を低下させる。耐食性を高
めるためには少なくとも 0.5%以上の添加が必要である
が、上記の理由から上限は 4%とした。
鋼において熱間加工域での金属組織をオーステナイト組
織とするために添加される必須の元素である。このため
には 4.0%以上の含有が必要であるが、8.0 %を超える
と常温においてオーステナイト相が残留し強度および靱
性が損なわれる。従って、本発明ではNiの含有量を 4.0
〜8.0 %とした。
であり、脱酸のためにSi、Mnとあわせて添加される。こ
のためには 0.003%以上の含有が必要である。脱酸によ
り酸化物系介在物が減少し高い靱性が得られる。一方過
剰な添加は鋼の硬質化を招き、加工性を低下させる場合
があるので 0.1%以下の含有量に限定した。
においては、析出硬化による高強度化に寄与する元素で
あるが、一方で熱間加工性を低下させる元素であり、そ
の積極的添加はコストアップにもなる。従って、本発明
ではCuの積極添加は行わず、許容上限値を 0.5%とし
た。その含有量は実質的に0でもよい。
下させたマルテンサイトステンレス鋼に微量添加するこ
とによって、その熱間加工性と靱性を高める作用を持
つ。これは、微量のBが、鋼の粒界を強化するからであ
る。このBの作用効果を確保するためには、少なくとも
0.0005%以上の含有が必要である。一方 0.005%を超え
る含有量になると、1300℃以上の高温では逆に熱間脆性
を引き起こすようになる。このためBの含有量を 0.000
5 (5 ppm) から 0.005%(50 ppm)までに限定した。
に必要に応じて添加される。これを添加した場合は、Ti
による結晶粒微細化効果と、前記のBによる粒界強化の
複合効果により優れた熱間加工性と靱性が得られる。結
晶粒微細化のためには、Tiは少なくとも0.005 %以上の
含有が必要であるが、過剰な添加は粗大なTiNを析出さ
せ、逆に靱性の低下をもたらす。この理由からTiの含有
量は 0.005〜0.02%とした。
トステンレス鋼の強度を付加的に高めるために必要に応
じて添加されるものである。添加する場合は、上記の効
果を確保するために、それぞれ、または合計で0.01%以
上の含有量が必要である。一方、それぞれ、または合計
の含有量が 0.5%を超えると、鋼の靱性を低下させる。
添加する元素であるが、過剰な添加は鋼の加工性を損な
う場合がある。従って、これらは、それぞれ 1%以下の
含有量となるように添加する。なお、含有量の下限は実
質的に0でもよいが、実用鋼では、それぞれ0.2 〜0.5
%の含有が望ましい。
上記の成分の外、残部はFeと不純物からなる。ただし、
不純物としてのC、N、PおよびSは、それぞれ下記の
ように抑える必要がある。
テンレス鋼の溶接性および耐食性を損なう元素である。
従って、いずれも可及的に少ない方がよい。それぞれ0.
04%が許容上限である。ただし、強度を考慮すれば、そ
れぞれ 0.005〜0.04%の範囲で存在させてもよい。
り、Sは鋼の熱間加工性および靱性を低下させる元素
で、いずれもできるだけ少ない方がよい。Pは0.04%
が、Sは 0.005%がそれぞれ許容上限である。
に示す48mm厚の偏平鋼塊1に鋳造した。この鋼塊から、
図4に示す要領で、10mm径×130 mm長さの平滑丸棒引張
試験片2を採取し、熱間引張試験に供した。熱間引張試
験は、直接通電加熱法の試験機を用いて試験片を一旦 1
200 ℃に 5分加熱した後、100 ℃/分の速度で冷却し、
試験温度に至った時点で歪速度 1/s、クロスヘッド速度
7mm/秒にて破断させ、絞り(RA)を測定した。
延素材3を鋼塊1から機械加工により採取し、これを12
00℃に1時間加熱後、圧延開始温度1100℃、仕上温度 9
00℃にて10.7mm厚まで 6パスで熱延した。熱延後の鋼板
をスプレー水冷却により 800℃から 100℃以下まで冷却
した。圧延後の耳割れは、鋼塊を切断した側面(図4中
のbの位置)相当箇所に大きなものが発生した。この鋼
板に発生した最大の耳割れ深さをもって熱間加工性を評
価した。
た後、JIS4号シャルピー試験片を板幅方向に採取し(ノ
ッチ方向は圧延方向)、−50℃にて衝撃吸収エネルギー
を測定して評価した。
明らかなように、本発明鋼の熱間加工性および靱性は、
Bを含まない比較鋼のいずれよりも優る。特に、BとTi
(または更にV、Nb) を複合添加したNo.2、No.4〜5 の
鋼は高い靱性をもっている。
鋼の溶接性および耐食性は、従来のMo添加−低Cマルテ
ンサイトステンレス鋼と同等以上の優れたものであっ
た。
は、高耐食で溶接性に優れているだけでなく、熱間加工
性と靱性にも優れたものであるから、厳しい腐食環境に
曝される溶接構造物の素材として極めて有用なものであ
る。
引張試験の絞りとの関係を示す図である。
絞りに及ぼすB添加の影響を示す図である。
すTiおよびBの添加の影響を示す図である。
す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】質量%で、Cr:11〜14%、Mo:0.5 〜4
%、Ni:4.0 〜8.0 %、Al:0.003 〜0.1 %、B:0.00
05〜0.005 %、Cu:0.5 %以下、Si:1.0 %以下、Mn:
1.0 %以下で、残部がFeおよび不純物からなり、不純物
中のCおよびNがそれぞれ0.04%以下、Pが0.04%以
下、Sが 0.005%以下である熱間加工性と靱性に優れた
高耐食性マルテンサイトステンレス鋼。 - 【請求項2】質量%で、Cr:11〜14%、Mo:0.5 〜4
%、Ni:4.0 〜8.0 %、Al:0.003 〜0.1 %、B:0.00
05〜0.005 %、Cu:0.5 %以下、Ti:0.005 〜0.02%、
Si:1.0 %以下、Mn:1.0 %以下で、残部がFeおよび不
純物からなり、不純物中のCおよびNがそれぞれ0.04%
以下、Pが0.04%以下、Sが 0.005%以下である熱間加
工性と靱性に優れた高耐食性マルテンサイトステンレス
鋼。 - 【請求項3】質量%で、Cr:11〜14%、Mo:0.5 〜4
%、Ni:4.0 〜8.0 %、Al:0.003 〜0.1 %、B:0.00
05〜0.005 %、Cu:0.5 %以下、VとNbの1種または2
種合計で:0.01〜0.5 %、Si:1.0 %以下、Mn:1.0 %
以下で、残部がFeおよび不純物からなり、不純物中のC
およびNがそれぞれ0.04%以下、Pが0.04%以下、Sが
0.005%以下である熱間加工性と靱性に優れた高耐食性
マルテンサイトステンレス鋼。 - 【請求項4】質量%で、Cr:11〜14%、Mo:0.5 〜4
%、Ni:4.0 〜8.0 %、Al:0.003 〜0.1 %、B:0.00
05〜0.005 %、Cu:0.5 %以下、Ti:0.005 〜0.02%、
VとNbの1種または2種合計で:0.01〜0.5 %、Si:1.
0 %以下、Mn:1.0 %以下で、残部がFeおよび不純物か
らなり、不純物中のCおよびNがそれぞれ0.04%以下、
Pが0.04%以下、Sが 0.005%以下である熱間加工性と
靱性に優れた高耐食性マルテンサイトステンレス鋼。
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JP9939494A JP2953303B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | マルテンサイトステンレス鋼 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9939494A JP2953303B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | マルテンサイトステンレス鋼 |
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JPH07310143A JPH07310143A (ja) | 1995-11-28 |
JP2953303B2 true JP2953303B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=14246288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9939494A Expired - Lifetime JP2953303B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | マルテンサイトステンレス鋼 |
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JPH0375338A (ja) * | 1989-08-16 | 1991-03-29 | Nippon Steel Corp | 耐食性の優れたマルテンサイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
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-
1994
- 1994-05-13 JP JP9939494A patent/JP2953303B2/ja not_active Expired - Lifetime
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