JP3514889B2 - 耐食性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法 - Google Patents
耐食性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法Info
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Description
使用されるラインパイプ、ケミカルタンカーのタンク、
排煙脱硫装置用吸収容器等のように高い耐食性が要求さ
れる分野で使用されるオーステナイト系ステンレスクラ
ッド鋼板およびその製造方法に関するものである。
ラント機器や排煙装置等は、高い耐食性が要求されるた
め、これら装置の材料には、炭素鋼や溶接構造用鋼であ
るC−Mn鋼、C−Mn−Si鋼などの低合金鋼を母材
とし、この母材に耐食性の優れたステンレス鋼を合わせ
材として接合したクラッド鋼が多く使用されている。上
記ステンレス鋼には、オーステナイト系のSUS304
や316、さらに耐食性を向上させるべくMo含有量を
高めたSUS317J5L(Alloy 904L)等
が使用されている。
US317J5Lステンレス鋼は耐食性を確保するため
に高温で加熱する溶体化処理が必要であり、実際にはク
ラッド鋼全体を加熱することによってステンレス鋼の溶
体化処理を行っている。このステンレス鋼に好適な溶体
化処理温度は一般に1100℃以上であり、良好な耐食
性を確保するためにはクラッド鋼全体をこの温度に加熱
する必要がある。しかし、クラッド鋼を上記のような高
温に加熱すると、母材が過熱されて結晶粒の粗大化によ
る強度・靱性の劣化が生じ、さらに、高温酸化によって
母材表面で酸化スケールが成長し、表面の肌荒れを生ず
る等の問題がある。これに対しては母材成分を調整して
結晶粒の粗大化を防止する等の手段も講じられている
が、材料費が嵩むという問題があり、また、この方法に
よっても上記問題点の解決は不十分である。このため、
溶体化処理をより低い加熱温度で行うことが要望されて
いるが、その一方で溶体化処理温度を下げるとステンレ
ス鋼の耐食性が十分に確保できないという問題がある。
ものであり、低い温度の溶体化処理によってもステンレ
ス鋼の耐食性が十分に確保され、よって母材へのダメー
ジを小さくすることができるオーステナイト系ステンレ
スクラッド鋼板およびその製造方法を提供することを目
的とする。
本発明の耐食性に優れたオーステナイト系ステンレスク
ラッド鋼板のうち第1の発明は、炭素鋼または低合金鋼
を母材とし、該母材にオーステナイト系ステンレス鋼を
クラッドし、溶体化熱処理が施されるオーステナイト系
ステンレスクラッド鋼板において、前記オーステナイト
系ステンレス鋼が、重量%で、C:0.02%以下、S
i:0.05〜1.00%、Mn:0.05〜2.00
%、Ni:23.0〜28.0%、Cr:19.0〜2
1.0%、Mo:4.0〜5.0%、Cu:1.0〜
2.0%、N:0.15〜0.30%を含有し、残部が
Feおよび不可避的不純物からなるとともに、下記式で
示されるNi当量/Cr当量値が1.25以上であり、
1050℃以下での前記溶体化熱処理に供されることを
特徴とする。 Ni当量=%Ni+30×%(C+N)+0.5×%M
n Cr当量=%Cr+%Mo+1.5×%Si
テナイト系ステンレスクラッド鋼板は、上記成分に加え
てB:0.002〜0.006%、Ca:0.002〜
0.0065%、Al:0.010〜0.1%の1種ま
たは2種以上を含有することを特徴とする。
ナイト系ステンレスクラッド鋼板の製造方法は、上記い
ずれかの発明のクラッド鋼板を1050℃以下に加熱
し、その後、30℃/min以上の冷却速度で冷却する
溶体化処理を行うことを特徴とする。
材や管材として使用することができるが、特に使用形態
が限定されるものではない。また使用用途も特に限定さ
れるものではなく、各種用途に使用できるが、高い耐食
性が要求される分野で利用するのに好適である。
炭素鋼や低合金鋼が使用され、この母材の片面または両
面にオーステナイト系ステンレス鋼がクラッドされたも
のであり、母材とステンレス鋼とをクラッドするに至る
までの製造方法は熱間圧延法、爆着圧延法、拡散接合
法、鋳包み法等があり、いずれの製造方法も適用可能で
ある。なお、母材は上記鋼に限定されるものの、それ以
上の詳細な限定は必要としない。また、本発明のクラッ
ド鋼板は、クラッド後、ステンレス鋼の耐食性を確保す
るために溶体化処理を行うが、本発明の製造方法に示す
ように、溶体化処理では、1050℃以下で加熱して3
0℃/min以上の冷却速度で冷却するのが望ましい。
分を規制することによって熱的安定性が増し、1050
℃以下の比較的低い温度の溶体化処理によっても良好な
耐食性を確保することができる。また溶体化処理に際し
合わせ材とともに加熱される母材は、加熱温度が低いこ
とによって結晶粒の粗大化による強度・靱性の劣化や表
面の肌荒れを避けることができ、母材の特性劣化が防止
される。次に、合わせ材の成分を限定した理由を説明す
る。
れ、短時間で粒界に炭化物が析出して、耐粒界腐食性が
劣化する。したがって、Cは0.02%以下で極力低い
のが望ましい。
満の含有では脱酸不良が生じ易くなる。一方、1.00
%を越える過剰の含有は、σ相の析出が促進され、耐食
性が劣化する。したがって、Siの含有量は0.05〜
1.00%の範囲に限定する。なお、同様の理由で下限
を0.15%、上限を0.60%とするのが望ましい。
Nの固溶度を上げてNの作用(熱的安定性の向上)を高
める作用を有しており、これら作用を得るためには0.
05%以上の含有が必要となる。なお、下限値以下では
Nの固溶度が低下するため、N量のコントロールが困難
となる。一方、2.00%を越えると、σ相の析出が促
進され、耐食性が劣化する。したがって、Mnの含有量
は0.05〜2.00%の範囲に限定する。なお、同様
の理由で下限を0.80%、上限を1.70%に限定す
るのが望ましい。
当量を高める。これらの作用を十分に得るためには2
3.0%以上の含有が必要であり、23.0%未満では
デルタ・フェライト量が増加して、σ相の析出が容易と
なり耐食性が劣化する。一方、28.0%を越えると、
却ってσ相の析出が促進され耐食性が劣化する。したが
ってNiの含有量を23.0〜28.0%の範囲に限定
する。なお、同様の理由で下限を24.0%、上限を2
6.0%に限定するのが望ましい。
腐食性を高める作用を有しており、これら作用を得るた
めには19.0%以上の含有が必要である。一方、2
1.0%を越えると、σ相の析出が促進されて耐食性が
低下し、また、溶体化処理温度も1100℃以上を必要
とする。したがって、Cr含有量を19.0〜21.0
%の範囲に限定する。なお、同様の理由で下限を19.
1%、上限を20.0%未満に限定するのが望ましい。
腐食性を高める作用を有する。これら作用を十分に得る
ためには4.0%以上の含有が必要であり、一方、5.
0%を越えるとσ相の析出が促進されるので、Mo含有
量を4.0〜5.0%の範囲に限定する。なお、同様の
理由で下限を4.1%、上限を4.5%に限定するのが
望ましい。
この作用を得るためには1.0%以上の含有が必要であ
る。一方、2.0%を越えると熱間加工性が低下し、高
温割れが生じやすくなるので、Cuの含有量を1.0〜
2.0%の範囲に限定する。なお、同様の理由で下限を
1.4%、上限を1.8%に限定するのが望ましい。
にし、また耐孔食性及び耐隙間腐食性を高める作用を有
しており、これら作用を得るためには0.15%以上の
含有が必要である。下限値未満では耐食性が低下し、溶
体化処理温度も1100℃以上を必要とする。一方、
0.30を越えると熱間加工性が大幅に低下し、熱間圧
延が困難となるので、N含有量を0.15〜0.30%
に限定する。なお、同様の理由で下限を0.18%、上
限を0.23%に限定するのが望ましい。
ることが可能であり、1050℃以下の加熱においても
ステンレス鋼において良好な耐食性が得られる。上記当
量比が1.25未満であると、低い温度で溶体化処理を
行うと十分な耐食性を得ることができず、したがって溶
体化処理温度を低くすることが困難になる。なお、同様
の理由で上記当量比は1.29以上とするのがさらに望
ましい。
せたことにより低下する熱間加工性を向上させる作用が
あり、所望により1種以上を含有させることができる。
特に大型材では加工性に対する要求が厳しいため、これ
ら成分の含有は有効である。上記成分はいずれか1種
(Bのみ、CaのみまたはAlのみ)を含有させてもよ
く、また2種(例えばAlとCa、BとCaまたはAl
とB)を含有させたり、3種全てを含有させることもで
きる。上記成分は、それぞれ下限未満では上記作用が十
分に得られず、一方、上限を越えると溶接性や耐食性が
低下するので上記範囲内に限定する。
を低下させるので、熱間加工性を改善するためにこれら
成分の含有量を規制することが可能である。その場合、
含有量はできるだけ低くするのが望ましいが、工業性を
考慮して各上限をP:0.02%、S:0.01%、
O:0.015%とすることができる。これら成分は3
種ともに規制するのが望ましいが、1種または2種を規
制することも可能である。
却速度30℃/min以上) 本発明ではクラッド鋼材の合わせ材(ステンレス鋼)成
分を規定したことにより溶体化処理温度を低くすること
が可能でり、溶体化処理温度を1050℃以下にするこ
とにより母材鋼の機械的性質が改善され、表面肌荒れを
防止することができる。しかも、この温度の溶体化処理
によっても良好な耐食性が確保される。ここで1050
℃を越えて溶体化処理を行うと、母材の強度、靭性が劣
化し、表面の肌荒れも顕著になる。また加熱後は、30
℃/min以上の冷却速度で冷却することにより良好な
耐食性の確保が確実になる。
示す組成を有する母材用供試鋼と合せ材とを用意し、こ
れらを重ね合わせて、1150℃に均熱後、熱間圧延を
行い、板厚14mm(母材12mm+合わせ材2mm)
の供試材(No.1〜8)を得た。次いで、これら供試
材を1050℃(No.1のみ1050℃と1100
℃)に加熱して溶体化処理を行った後、水冷(冷却速度
40℃/min)し、その後600℃×1時間の焼戻し
(調質)を行った 得られた各供試材の母材鋼について、Vノッチを用いた
シャルピー衝撃試験を行い、−30℃における衝撃値を
測定した。さらに、各供試材合せ材に対し耐孔食性試験
を行い、その結果を表2に示した。
o.1を除いては、いずれの供試材の母材も衝撃値が3
00ジュールを越え良好な靭性を示しており、また表面
肌荒れも殆ど認められなかった。一方、1100℃に加
熱したNo.1は高温の溶体化処理により衝撃値は20
0ジュール以下と靭性が低下しており、表面肌荒れも顕
著であった。さらに、耐孔食性については、表2に示す
ように発明材はいずれもCPT温度が高く良好な耐食性
を示しているのに対し、本発明の成分を外れた比較材
は、CPT温度が低く耐食性で明らかに劣っている。こ
れは1050℃以下の溶体化処理では温度が低すぎて良
好な耐食性が確保されなかったためである。
のの当量比が外れている比較材No.8も耐食性に劣っ
ている。図1に、各供試材の当量比において所定の耐食
性を確保するために必要な溶体化温度が示す。なお、耐
食性試験はJIS G0571に基づいて10%しゅう
酸電界エッチング(1A/cm2、90秒)により行っ
た。図1から明らかなように、1050℃以下の溶体化
処理で良好な耐食性を確保するためにはNi当量/Cr
当量が1.25以上でなければならないことが示されて
いる。したがって本願発明と成分量が一致するだけでは
溶体化処理温度を低くすることが困難であり、Ni当量
/Cr当量値の規制が不可欠である。
却速度を変えた場合のTTP曲線を図2に示す。この図
2から明らかなように、成分または当量比が発明材の範
囲を外れる比較材は、冷却速度の如何に拘わらず鋭敏化
領域に掛かっており、良好な耐食性が得られないことが
示されている。一方、発明材では、30℃/min以上
の冷却速度で冷却することにより鋭敏化領域を避けるこ
とができ、1050℃以下の溶体化処理が可能であるこ
とが示されている。次に、B、Ca、Alの含有の有無
の相違を除いて、その他の成分はほぼ同量の試験片N
o.1とNo.3について熱間加工性を評価するため高
温引張試験を施したところ、図3に示すようにB、C
a、Alを含有させた試験片はより高い絞り値を有して
おり、熱間加工性に優れていることが確認された。
イト系ステンレスクラッド鋼板によれば、オーステナイ
ト系ステンレス鋼が、C:0.02%以下、Si:0.
05〜1.00%、Mn:0.05〜2.00%、N
i:23.0〜28.0%、Cr:19.0〜21.0
%、Mo:4.0〜5.0%、Cu:1.0〜2.0
%、N:0.15〜0.30%を含有し、残部がFeお
よび不可避的不純物からなるとともに、Ni当量/Cr
当量値が1.25以上であるので、低い溶体化温度にお
いても良好な耐食性を得ることができ、したがって溶体
化温度を低くして母材の延靭性の劣化や表面肌荒れを防
ぐことができる。また上記クラッド鋼板を1050℃以
下に加熱し、その後、30℃/min以上の冷却速度で
冷却する溶体化熱処理を行えば、良好な耐食性が確実に
確保され、しかも母材の延靭性の劣化や表面肌荒れが確
実に防止される。
めに必要な溶体化処理温度との関係を示すグラフであ
る。
すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 炭素鋼または低合金鋼を母材とし、該母
材にオーステナイト系ステンレス鋼をクラッドし、溶体
化熱処理が施されるオーステナイト系ステンレスクラッ
ド鋼板において、前記オーステナイト系ステンレス鋼
は、重量%で、C:0.02%以下、Si:0.05〜
1.00%、Mn:0.05〜2.00%、Ni:2
3.0〜28.0%、Cr:19.0〜21.0%、M
o:4.0〜5.0%、Cu:1.0〜2.0%、N:
0.15〜0.30%を含有し、残部がFeおよび不可
避的不純物からなるとともに、下記式で示されるNi当
量/Cr当量値が1.25以上であり、1050℃以下
での前記溶体化熱処理に供されることを特徴とする耐食
性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板。 Ni当量=%Ni+30×%(C+N)+0.5×%M
n Cr当量=%Cr+%Mo+1.5×%Si - 【請求項2】 成分組成として、さらに重量%でB:
0.002〜0.006%、Ca:0.002〜0.0
065%、Al:0.010〜0.1%の1種または2
種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の耐食
性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のクラッド鋼板
を1050℃以下に加熱し、その後、30℃/min以
上の冷却速度で冷却する溶体化熱処理を行うことを特徴
とする耐食性に優れたオーステナイト系ステンレスクラ
ッド鋼板の製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28265695A JP3514889B2 (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 耐食性に優れたオーステナイト系ステンレスクラッド鋼板およびその製造方法 |
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JPH09104953A JPH09104953A (ja) | 1997-04-22 |
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ID=17655356
Family Applications (1)
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JP (1) | JP3514889B2 (ja) |
Cited By (2)
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CN109554608B (zh) * | 2017-09-25 | 2022-03-15 | 宝钢德盛不锈钢有限公司 | 一种超低温性能优良的奥氏体不锈钢及其制造方法 |
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-
1995
- 1995-10-04 JP JP28265695A patent/JP3514889B2/ja not_active Expired - Lifetime
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