JP2955438B2 - 超電導材コンジット用ステンレス鋼 - Google Patents
超電導材コンジット用ステンレス鋼Info
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- JP2955438B2 JP2955438B2 JP9826893A JP9826893A JP2955438B2 JP 2955438 B2 JP2955438 B2 JP 2955438B2 JP 9826893 A JP9826893 A JP 9826893A JP 9826893 A JP9826893 A JP 9826893A JP 2955438 B2 JP2955438 B2 JP 2955438B2
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- superconducting material
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は時効熱処理後の極低温特
性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼に関し、さら
に詳しくは、超電導材料の構造材に代表される極低温用
構造材料であって、使用に先立って冷間加工、超電導材
料の生成熱処理が行われても極低温特性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼に関する。
性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼に関し、さら
に詳しくは、超電導材料の構造材に代表される極低温用
構造材料であって、使用に先立って冷間加工、超電導材
料の生成熱処理が行われても極低温特性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導利用技術のめざましい発展にとも
ない高性能の超電導材料の開発が必要とされている。高
磁界を発生する超電導線材には電磁力が生じるため、超
電導線材の被覆補強材および支持構造材として極低温に
おいて高強度高靱性を有する材料を使用する必要があ
る。極低温において高強度高靱性でかつ非磁性である材
料として高Ｎ含有オーステナイト系ステンレス鋼があ
る。
ない高性能の超電導材料の開発が必要とされている。高
磁界を発生する超電導線材には電磁力が生じるため、超
電導線材の被覆補強材および支持構造材として極低温に
おいて高強度高靱性を有する材料を使用する必要があ
る。極低温において高強度高靱性でかつ非磁性である材
料として高Ｎ含有オーステナイト系ステンレス鋼があ
る。
【０００３】ところで、Ｎｂ3Ａｌに代表される金属間
化合物超電導材料は、優れた超電導特性を示すが歪によ
り超電導特性が劣化するため、超電導材生成熱処理前に
素材を被覆補強材および支持材と共に導体または超電導
磁石に成形し、その後に８００〜１０００℃で超電導材
の生成熱処理を行う必要がある。
化合物超電導材料は、優れた超電導特性を示すが歪によ
り超電導特性が劣化するため、超電導材生成熱処理前に
素材を被覆補強材および支持材と共に導体または超電導
磁石に成形し、その後に８００〜１０００℃で超電導材
の生成熱処理を行う必要がある。
【０００４】この際、構造材も超電導材生成熱処理を同
時に受けるため、多量のＮ添加により優れた極低温強度
を有するステンレス鋼は、Ｃｒ炭窒化物が結晶粒界に析
出し、靱性が著しく劣化するという問題がある。このよ
うな特性の劣化に対して、オーステナイト系ステンレス
鋼にＭｏおよびＮｂを含有させてＣｒ炭窒化物の析出を
抑制し、特性の改善を図った例が特開昭６２−２２２０
４８号公報に開示されている。しかし、ＭｏおよびＮｂ
は高価であるため材料コストが高くなり、また、Ｍｏお
よびＮｂは鋼の再結晶温度を上昇させるので溶体化処理
が高温長時間となり、また、安定化熱処理を必要とする
ため、製造コストも高い。
時に受けるため、多量のＮ添加により優れた極低温強度
を有するステンレス鋼は、Ｃｒ炭窒化物が結晶粒界に析
出し、靱性が著しく劣化するという問題がある。このよ
うな特性の劣化に対して、オーステナイト系ステンレス
鋼にＭｏおよびＮｂを含有させてＣｒ炭窒化物の析出を
抑制し、特性の改善を図った例が特開昭６２−２２２０
４８号公報に開示されている。しかし、ＭｏおよびＮｂ
は高価であるため材料コストが高くなり、また、Ｍｏお
よびＮｂは鋼の再結晶温度を上昇させるので溶体化処理
が高温長時間となり、また、安定化熱処理を必要とする
ため、製造コストも高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、Ｎ添加
により極低温において高強度高靱性を有するステンレス
鋼の時効による靱性劣化を抑制するためＭｏおよびＮｂ
を添加し、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制すること
により特性の改善を行った。しかし、ＭｏおよびＮｂの
添加それにより材料コストが上昇し、溶体化熱処理が高
温長時間となり、安定化熱処理が必要になるという問題
があった。本発明は、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｎの成分を最
適化することにより、高価なＭｏおよびＮｂを添加する
ことなく、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制した、超
電導材生成熱処理後の極低温特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目的とする。
により極低温において高強度高靱性を有するステンレス
鋼の時効による靱性劣化を抑制するためＭｏおよびＮｂ
を添加し、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制すること
により特性の改善を行った。しかし、ＭｏおよびＮｂの
添加それにより材料コストが上昇し、溶体化熱処理が高
温長時間となり、安定化熱処理が必要になるという問題
があった。本発明は、Ｃｒ−Ｍｎ−Ｎｉ−Ｎの成分を最
適化することにより、高価なＭｏおよびＮｂを添加する
ことなく、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制した、超
電導材生成熱処理後の極低温特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目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために種々の検討を重ね、成分範囲を重量％で、
Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：４％超〜
１５％未満，Ｃｒ：１５〜２４％，Ｎｉ：８〜１６％，
Ｎ：０．２％超〜０．３３％に限定すれば、時効後の７
７Ｋにおけるシャルピー吸収エネルギーが下記式（１）
の左辺：６．９６Ｍｎ＋１９．５Ｃｒ−１０．８Ｎｉ−
１０２９Ｎで整理できることを見い出した。
決するために種々の検討を重ね、成分範囲を重量％で、
Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：４％超〜
１５％未満，Ｃｒ：１５〜２４％，Ｎｉ：８〜１６％，
Ｎ：０．２％超〜０．３３％に限定すれば、時効後の７
７Ｋにおけるシャルピー吸収エネルギーが下記式（１）
の左辺：６．９６Ｍｎ＋１９．５Ｃｒ−１０．８Ｎｉ−
１０２９Ｎで整理できることを見い出した。
【０００７】さらに、上記の成分範囲内において、Ｃ＋
Ｎ＞０．２％および式（１）を満足するように成分を調
整することによって、ＭｏおよびＮｂの添加を必要とし
ないで超電導材の生成熱処理後の靱性が優れたステンレ
ス鋼を開発することができた。 ６.９６Ｍｎ＋１９.５Ｃｒ−１０.８Ｎｉ−１０２９Ｎ≧０ … （１）
Ｎ＞０．２％および式（１）を満足するように成分を調
整することによって、ＭｏおよびＮｂの添加を必要とし
ないで超電導材の生成熱処理後の靱性が優れたステンレ
ス鋼を開発することができた。 ６.９６Ｍｎ＋１９.５Ｃｒ−１０.８Ｎｉ−１０２９Ｎ≧０ … （１）
【０００８】
【作用】Ｃはオーステナイトを安定化し、耐力を向上さ
せる元素であるが、該生成熱処理によりＣｒと結合して
炭化物を作り易く、該生成熱処理後の靱性劣化の原因と
なるため低く抑えるべきであり、０．０５％以下とし
た。
せる元素であるが、該生成熱処理によりＣｒと結合して
炭化物を作り易く、該生成熱処理後の靱性劣化の原因と
なるため低く抑えるべきであり、０．０５％以下とし
た。
【０００９】Ｎはオーステナイト安定化と耐力向上に必
要な元素であり、低温での耐力確保のため０．２％超必
要である。しかし、該生成熱処理によりＣｒと結合して
窒化物を作り易く、該生成熱処理後の靱性劣化の原因と
なるため、Ｎの上限を０．３３％とした。
要な元素であり、低温での耐力確保のため０．２％超必
要である。しかし、該生成熱処理によりＣｒと結合して
窒化物を作り易く、該生成熱処理後の靱性劣化の原因と
なるため、Ｎの上限を０．３３％とした。
【００１０】Ｃ＋Ｎはオーステナイトを安定化し、耐力
を向上させる元素である。図２に７７Ｋにおける０．２
％耐力とＣ＋Ｎの関係を示している。Ｃ＋Ｎを０．２％
超含有させれば７７Ｋにおける０．２％耐力が７００Ｍ
Ｐａ以上になる。
を向上させる元素である。図２に７７Ｋにおける０．２
％耐力とＣ＋Ｎの関係を示している。Ｃ＋Ｎを０．２％
超含有させれば７７Ｋにおける０．２％耐力が７００Ｍ
Ｐａ以上になる。
【００１１】Ｓｉは、製鋼時の脱酸のために必要な元素
ではあるが、フェライト安定化元素であり、２％を超え
ると、安定オーステナイト組織を得にくくなるので、２
％以下とした。
ではあるが、フェライト安定化元素であり、２％を超え
ると、安定オーステナイト組織を得にくくなるので、２
％以下とした。
【００１２】Ｍｎは、Ｎの溶解度を大きくする作用があ
り、Ｎを多量に添加する場合にきわめて有効な元素であ
る。また、該生成熱処理によるＣｒ窒化物の析出を抑制
するが、この作用は含有量４％以下では少ない。また１
５％以上ではＭｎのヒュームが飛び、溶製が難しくなる
のでその上限を１５％未満とした。
り、Ｎを多量に添加する場合にきわめて有効な元素であ
る。また、該生成熱処理によるＣｒ窒化物の析出を抑制
するが、この作用は含有量４％以下では少ない。また１
５％以上ではＭｎのヒュームが飛び、溶製が難しくなる
のでその上限を１５％未満とした。
【００１３】Ｃｒは、フェライト安定化元素であるが、
Ｎの溶解度を大きくする作用があり、Ｎを多量に添加す
る場合にきわめて有効な元素である。また、該生成熱処
理によるＣｒ窒化物の析出を抑制するが、この作用は含
有量１５％以下では少ない。また２４％を超えると該生
成熱処理によりσ相を生じ、靱性が著しく劣化するため
上限を２４％とした。
Ｎの溶解度を大きくする作用があり、Ｎを多量に添加す
る場合にきわめて有効な元素である。また、該生成熱処
理によるＣｒ窒化物の析出を抑制するが、この作用は含
有量１５％以下では少ない。また２４％を超えると該生
成熱処理によりσ相を生じ、靱性が著しく劣化するため
上限を２４％とした。
【００１４】Ｎｉは、オーステナイトを安定化し、低温
靱性を向上させるために必要な元素であり、本発明鋼に
おいては８％を必要とする。しかし、Ｎの溶解度を小さ
くするため、該生成熱処理によるＣｒ窒化物を析出し易
くなり、該生成熱処理後の靱性を劣化させるので、その
上限を１６％とした。
靱性を向上させるために必要な元素であり、本発明鋼に
おいては８％を必要とする。しかし、Ｎの溶解度を小さ
くするため、該生成熱処理によるＣｒ窒化物を析出し易
くなり、該生成熱処理後の靱性を劣化させるので、その
上限を１６％とした。
【００１５】また、式（１）は実験データにより求めら
れた、各元素のシャルピー吸収エネルギーへの作用の定
量的な評価である。各項の係数の正負は、上述のよう
に、ＭｎおよびＣｒはＮの溶解度を大きく、ＮｉはＮの
溶解度を小さくするため、Ｃｒ窒化物を析出し易くな
り、ＮはＣｒと結合し、窒化物として析出するという作
用と対応している。図１に実験結果をこの式によって整
理し、該生成熱処理後のシャルピー吸収エネルギーとの
関係を示している。この図より式（１）を満足させれ
ば、７７Ｋでのシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以
上になる。
れた、各元素のシャルピー吸収エネルギーへの作用の定
量的な評価である。各項の係数の正負は、上述のよう
に、ＭｎおよびＣｒはＮの溶解度を大きく、ＮｉはＮの
溶解度を小さくするため、Ｃｒ窒化物を析出し易くな
り、ＮはＣｒと結合し、窒化物として析出するという作
用と対応している。図１に実験結果をこの式によって整
理し、該生成熱処理後のシャルピー吸収エネルギーとの
関係を示している。この図より式（１）を満足させれ
ば、７７Ｋでのシャルピー吸収エネルギーが１００Ｊ以
上になる。
【００１６】
【実施例】供試鋼Ｎｏ．１〜８の化学成分を表１に示し
た。同表中Ｎｏ．１〜４までの鋼は本発明鋼であり、７
７Ｋにおける耐力およびシャルピー吸収エネルギー値が
高い。Ｎｏ．５〜８の材料は比較鋼であり、７７Ｋにお
けるシャルピー吸収エネルギー値が低い。Ｎｏ．５の材
料は図１に＊で示されている。これは式（１）は満足し
ているが、Ｃｒ量が上限を超えており、靱性が低い。
た。同表中Ｎｏ．１〜４までの鋼は本発明鋼であり、７
７Ｋにおける耐力およびシャルピー吸収エネルギー値が
高い。Ｎｏ．５〜８の材料は比較鋼であり、７７Ｋにお
けるシャルピー吸収エネルギー値が低い。Ｎｏ．５の材
料は図１に＊で示されている。これは式（１）は満足し
ているが、Ｃｒ量が上限を超えており、靱性が低い。
【００１７】Ｎｏ．６の材料はＭｎ量が下限を下回って
おり、Ｎｏ．７の材料はＮｉ量が上限を超えており、か
つ、両者共に式（１）を満足していない。Ｎｏ．８の材
料は成分は限定された範囲に入っているが、式（１）を
満足していない。図２には０．２％耐力がＣ＋Ｎ量に対
してプロットされているが、発明鋼および比較鋼はとも
にＣ＋Ｎ＞０．２％を満足しており、強度の優れた材料
である。
おり、Ｎｏ．７の材料はＮｉ量が上限を超えており、か
つ、両者共に式（１）を満足していない。Ｎｏ．８の材
料は成分は限定された範囲に入っているが、式（１）を
満足していない。図２には０．２％耐力がＣ＋Ｎ量に対
してプロットされているが、発明鋼および比較鋼はとも
にＣ＋Ｎ＞０．２％を満足しており、強度の優れた材料
である。
【００１８】
【表１】供試鋼の化学成分（wt％）
【００１９】
【表２】800℃×10ｈ 保持材の77Kにおける機械的性質
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｍ
ｏおよびＮｂを添加することなく、生 成熱処理後、極低
温で高強度かつ高靱性を有するオーステナイト系ステン
レス鋼を提供するものである。
ｏおよびＮｂを添加することなく、生 成熱処理後、極低
温で高強度かつ高靱性を有するオーステナイト系ステン
レス鋼を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】８００℃×１０ｈ保持材の７７Ｋにおけるシャ
ルピー吸収エネルギーを式（１）の左辺の計算値に対し
てプロットした図である。
ルピー吸収エネルギーを式（１）の左辺の計算値に対し
てプロットした図である。
【図２】８００℃×１０ｈ保持材の７７Ｋにおける０．
２％耐力に及ぼすＣ＋Ｎの影響を示した図である。
２％耐力に及ぼすＣ＋Ｎの影響を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−207836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−13063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−52351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−190516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−119761（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 302 C22C 38/58 ZAA
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０５％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：４％超〜
１５％未満，Ｃｒ：１５〜２４％，Ｎｉ：８〜１６％，
Ｎ：０．２％超〜０．３３％でかつ式（１）およびＣ＋
Ｎ＞０．２％を満足し、残部実質的にＦｅおよび不可避
的不純物からなり、使用に際し８００〜１０００℃に保
持する超電導材の生成熱処理が施されることを特徴とす
る超電導材コンジット用ステンレス鋼。 ６．９６Ｍｎ＋１９．５Ｃｒ−１０．８Ｎｉ−１０２９Ｎ≧０ … （１）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9826893A JP2955438B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 超電導材コンジット用ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9826893A JP2955438B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 超電導材コンジット用ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06306545A JPH06306545A (ja) | 1994-11-01 |
| JP2955438B2 true JP2955438B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=14215200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9826893A Expired - Lifetime JP2955438B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 超電導材コンジット用ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955438B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT404027B (de) * | 1996-06-14 | 1998-07-27 | Boehler Edelstahl | Austenitische, korrosionsbeständige legierung, verwendung dieser legierung und amagnetisch geschweisster bauteil |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP9826893A patent/JP2955438B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06306545A (ja) | 1994-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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