JP5880310B2 - Austenitic stainless steel - Google Patents

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本発明は、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.

発電ボイラ、石油精製及び石油化学用プラントの加熱炉管等の設備は、高温環境で稼働し、さらに、硫化物及び/又は塩化物を含むプロセス流体と接触する。そのため、これらの設備に使用される材料には、優れた高温強度及び耐食性が求められる。   Equipment such as power boilers, heating furnace tubes of petroleum refining and petrochemical plants operate in a high temperature environment and are further in contact with process fluids containing sulfides and / or chlorides. Therefore, the material used for these facilities is required to have excellent high temperature strength and corrosion resistance.

上述のような設備に用いられる材料は、特開昭50−67215号公報(特許文献1)、特開昭60−224764号公報(特許文献2)、国際公開第2009/044802号(特許文献3)、工藤赳夫ら、「耐ポリチオン酸SCC性に優れた加熱炉管用347APステンレス鋼の開発」、住友金属、38(1986)、p.190(非特許文献1)、及び、石塚哲夫ら、「高温強度と耐粒界腐食性を両立させたオーステナイト系ステンレスボイラ用鋼管の開発」、新日鉄技報、380(2004)、p.91(非特許文献2)に提案されている。   The materials used for the above-mentioned facilities are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-67215 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-224762 (Patent Document 2), and International Publication No. 2009/044802 (Patent Document 3). ), Ikuo Kudo et al., “Development of 347AP Stainless Steel for Heating Furnace Tubes Excellent in Polythionic Acid SCC Resistance”, Sumitomo Metals, 38 (1986), p. 190 (Non-Patent Document 1) and Tetsuo Ishizuka et al., “Development of Steel Pipes for Austenitic Stainless Boilers that Achieve High-Temperature Strength and Intergranular Corrosion Resistance”, Nippon Steel Technical Report, 380 (2004), p. 91 (Non-Patent Document 2).

特許文献1は、粒界腐食と粒界応力腐食割れ(耐ポリチオン酸SCC性)に強いステンレス鋼を提案する。特許文献1では、ステンレス鋼中のC含有量を0.03%以下にする。さらに、Nb含有量のC含有量に対する比、及び、N含有量のC含有量に対する比を、所定値以上とする。これにより、粒界腐食特性が改善されると記載されている。   Patent Document 1 proposes a stainless steel that is strong against intergranular corrosion and intergranular stress corrosion cracking (polythionic acid SCC resistance). In Patent Document 1, the C content in stainless steel is set to 0.03% or less. Furthermore, the ratio of the Nb content to the C content and the ratio of the N content to the C content are set to a predetermined value or more. This is stated to improve the intergranular corrosion properties.

特許文献2は、耐食性及び(硫化物(ポリチオン酸)及び塩化物に起因した)耐応力腐食割れ性に優れたステンレス鋼を提案する。特許文献2では、Cr含有量及びNi含有量を高くし、C含有量を0.02%以下にする。これにより、耐応力腐食割れ性が改善され、耐食性も改善されると記載されている。   Patent Document 2 proposes a stainless steel excellent in corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance (due to sulfide (polythionic acid) and chloride). In Patent Document 2, the Cr content and the Ni content are increased, and the C content is set to 0.02% or less. This describes that the stress corrosion cracking resistance is improved and the corrosion resistance is also improved.

特許文献3は、耐ポリチオン酸SCC性に優れ、高温で長時間使用された場合のHAZでの耐脆化割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提案する。特許文献3では、C含有量を0.05%未満にすることで耐ポリチオン酸SCC性を高める。さらに、NbやTiといったC固定化元素を低減し、鋼中のP、S、Sn等の粒界脆化元素を低減する。これにより、HAZの耐脆化割れ性が改善されると記載されている。   Patent Document 3 proposes an austenitic stainless steel excellent in polythionic acid SCC resistance and excellent in resistance to brittle cracking in HAZ when used at a high temperature for a long time. In Patent Document 3, the SCC resistance of polythionic acid is improved by making the C content less than 0.05%. Furthermore, C-fixing elements such as Nb and Ti are reduced, and grain boundary embrittlement elements such as P, S, and Sn in the steel are reduced. Thereby, it is described that the brittle cracking resistance of HAZ is improved.

非特許文献1は、高温強度及び耐ポリチオン酸SCC性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を提案する。非特許文献1では、C含有量を低くし、特定量のNを含有し、C固定化元素として特定量のNbを含有する。これにより、優れた高温強度、耐ポリチオン酸SCC性が得られ、さらに、溶接後に熱処理することなく長時間時効した場合であっても鋭敏化が抑制されると記載されている。   Non-Patent Document 1 proposes an austenitic stainless steel excellent in high-temperature strength and polythionic acid SCC resistance. In Non-Patent Document 1, the C content is lowered, a specific amount of N is contained, and a specific amount of Nb is contained as a C-immobilizing element. Thus, it is described that excellent high-temperature strength and polythionic acid SCC resistance are obtained, and further, sensitization is suppressed even when aged for a long time without heat treatment after welding.

非特許文献2は、高温強度及び耐粒界腐食感受性に優れたボイラ用オーステナイト系ステンレス鋼を提案する。非特許文献2では、C含有量を低くし、特定量のVを含有する。これにより、高温強度及び耐粒界腐食感受性が改善されると記載されている。   Non-Patent Document 2 proposes an austenitic stainless steel for boilers that is excellent in high-temperature strength and intergranular corrosion resistance. In Non-Patent Document 2, the C content is lowered and a specific amount of V is contained. This describes that the high-temperature strength and the intergranular corrosion resistance are improved.

特開昭50−67215号公報JP 50-67215 A 特開昭60−224764号公報JP-A-60-224864 国際公開第2009/044802号International Publication No. 2009/044802

工藤赳夫ら、「耐ポリチオン酸SCC性に優れた加熱炉管用347APステンレス鋼の開発」、住友金属、38(1986)、p.190Kudo Ikuo et al., “Development of 347AP Stainless Steel for Heating Furnace Tubes Excellent in Polythionic Acid SCC Resistance”, Sumitomo Metals, 38 (1986), p. 190 石塚哲夫ら、「高温強度と耐粒界腐食性を両立させたオーステナイト系ステンレスボイラ用鋼管の開発」、新日鉄技報、380(2004)、p.91Tetsuo Ishizuka et al., “Development of Steel Pipes for Austenitic Stainless Boilers with High-Temperature Strength and Intergranular Corrosion Resistance”, Nippon Steel Technical Report, 380 (2004), p. 91

ところで、上述のような高温環境下においてプロセス流体と接触する鋼材には、ポリチオン酸SCCだけでなく、孔食が発生する可能性がある。そのため、このような鋼材には、優れた耐孔食性及び高温強度が求められる。   By the way, not only polythionic acid SCC but also pitting corrosion may occur in the steel material in contact with the process fluid under the high temperature environment as described above. Therefore, such steel materials are required to have excellent pitting corrosion resistance and high temperature strength.

さらに、これらの鋼材は、種々の形状に加工されたり、ノンフィラ溶接が実施されたりする場合がある。したがって、これらの鋼材には、優れた耐凝固割れ性も求められる。   Furthermore, these steel materials may be processed into various shapes or non-filler welding may be performed. Therefore, these steel materials are also required to have excellent solidification cracking resistance.

しかしながら、上記特許文献1〜特許文献3、非特許文献1及び2で開示されたステンレス鋼では、高温強度、耐孔食性及び耐凝固割れ性のいずれかが低い場合がある。   However, in the stainless steel disclosed in Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 and 2, any of high temperature strength, pitting corrosion resistance and solidification crack resistance may be low.

本発明の目的は、高温強度を有し、耐孔食性及び耐凝固割れ性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼を提供することである。   An object of the present invention is to provide an austenitic stainless steel having high-temperature strength and excellent pitting corrosion resistance and solidification cracking resistance.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.018%未満、Si:0.9%以下、Mn:1.8%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cu:2.0〜4.5%、Ni:9〜16%、Cr:15〜19%、Mo:5%以下、sol.Al:0.04%以下、N:0.02〜0.3%、Sn:0.002〜0.1%、及び、B:0.009%以下を含有し、さらに、Nb:0.9%以下、Ti:0.15%以下、及び、V:0.4%以下からなる群から選択される1種又は2種以上を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)〜式(3)を満たす。
0.2Cu+325Sn≧1.5 (1)
Cu−10Sn≧1.9 (2)
Cu+35Sn≦6.5 (3)
ここで、式(1)〜式(3)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The austenitic stainless steel according to the present embodiment is, in mass%, C: less than 0.018%, Si: 0.9% or less, Mn: 1.8% or less, P: 0.04% or less, S: 0.00. 01% or less, Cu: 2.0 to 4.5%, Ni: 9 to 16%, Cr: 15 to 19%, Mo: 5% or less, sol. Al: 0.04% or less, N: 0.02-0.3%, Sn: 0.002-0.1%, and B: 0.009% or less, and Nb: 0.9 % Or less, Ti: 0.15% or less, and V: 1 type or 2 or more types selected from the group consisting of 0.4% or less, the balance consisting of Fe and impurities, Equation (3) is satisfied.
0.2Cu + 325Sn ≧ 1.5 (1)
Cu-10Sn ≧ 1.9 (2)
Cu + 35Sn ≦ 6.5 (3)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the expressions (1) to (3).

上記オーステナイト系ステンレス鋼ではさらに、Feの一部に代えて、W:5%以下、及び、Co:1%以下のうちの1種以上を含有してもよい。上記オーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Feの一部に代えて、Ca:0.02%以下、Mg:0.02%以下、及び、希土類元素(REM):0.1%以下からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The austenitic stainless steel may further contain one or more of W: 5% or less and Co: 1% or less, instead of part of Fe. The austenitic stainless steel is further selected from the group consisting of Ca: 0.02% or less, Mg: 0.02% or less, and rare earth element (REM): 0.1% or less, instead of part of Fe. You may contain 1 type, or 2 or more types.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、高温強度を有し、耐孔食性及び耐凝固割れ性に優れる。   The austenitic stainless steel according to the present embodiment has high-temperature strength and is excellent in pitting corrosion resistance and solidification crack resistance.

図1は、F1=0.2Cu+325Snと孔食電位との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between F1 = 0.2Cu + 325Sn and the pitting potential. 図2は、F2=Cu−10Snと破断時間との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between F2 = Cu-10Sn and the fracture time. 図3は、F3=Cu+35Snと最大割れ長さとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between F3 = Cu + 35Sn and the maximum crack length.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。以降、元素に関する%は「質量%」を意味する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, “%” related to elements means “mass%”.

本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼の耐孔食性、高温強度及び耐凝固割れ性について調査した。その結果、本発明者らは以下の知見を得た。   The present inventors investigated the pitting corrosion resistance, high temperature strength and solidification crack resistance of austenitic stainless steel. As a result, the present inventors obtained the following knowledge.

(A)耐ポリチオン酸SCC性を高めるためにC含有量を低く抑える場合(たとえば、C含有量0.02%以下にする場合)、CuとSnとが含有されれば、これらの元素が相乗して耐孔食性を高める。ここで、F1=0.2Cu+325Snと定義する。F1が1.5以上であれば、Cu及びSnの相乗効果により、優れた耐孔食性が得られる。   (A) When the C content is kept low in order to improve the SCC resistance of polythionic acid (for example, when the C content is 0.02% or less), if Cu and Sn are contained, these elements are synergistic. And increase pitting corrosion resistance. Here, it is defined as F1 = 0.2Cu + 325Sn. If F1 is 1.5 or more, excellent pitting corrosion resistance is obtained due to the synergistic effect of Cu and Sn.

図1は、C含有量が0.02%以下のオーステナイト系ステンレス鋼における、F1と孔食電位との関係を示す図である。後述の実施例における孔食電位の測定方法と同じ方法により、F1値の異なる複数のオーステナイト系ステンレス鋼の孔食電位を測定して図1を作成した。   FIG. 1 is a diagram showing the relationship between F1 and pitting potential in an austenitic stainless steel having a C content of 0.02% or less. FIG. 1 was created by measuring the pitting corrosion potential of a plurality of austenitic stainless steels having different F1 values by the same method as the pitting corrosion potential measurement method in Examples described later.

図1を参照して、F1が1.5未満の場合、F1の上昇に伴い、孔食電位は顕著に上昇する。一方、F1が1.5を超えると、F1の上昇に伴い孔食電位が上昇するものの、上昇の度合いはF1が1.5未満の場合と比較して小さくなる。要するに、図1に示す孔食電位のグラフは、F1=1.5前後で変曲点を有する。したがって、F1が1.5以上であれば、優れた耐孔食性が得られる。   Referring to FIG. 1, when F1 is less than 1.5, the pitting potential increases remarkably as F1 increases. On the other hand, when F1 exceeds 1.5, the pitting corrosion potential increases as F1 increases, but the degree of increase is smaller than that when F1 is less than 1.5. In short, the pitting potential graph shown in FIG. 1 has an inflection point around F1 = 1.5. Therefore, if F1 is 1.5 or more, excellent pitting corrosion resistance is obtained.

(B)Cuはさらに、上述のようにC含有量が低いオーステナイト系ステンレス鋼において、高温強度(クリープ強度)を高める。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼を高温で長時間使用している間に鋼中に微細なCuが析出し、析出したCuが高温強度を高める。しかしながら、Snは粒界に偏析しやすく、高温強度を低下する。したがって、Cu含有量と比較してSn含有量が過剰に多ければ、Cuの上記効果が十分に得られない。   (B) Cu further increases the high temperature strength (creep strength) in the austenitic stainless steel having a low C content as described above. Specifically, while using austenitic stainless steel at a high temperature for a long time, fine Cu precipitates in the steel, and the precipitated Cu increases the high temperature strength. However, Sn tends to segregate at the grain boundaries and lowers the high temperature strength. Therefore, if the Sn content is excessively large compared to the Cu content, the above effect of Cu cannot be obtained sufficiently.

F2=Cu−10Snと定義する。F2が1.9以上であれば、C含有量が低いオーステナイト系ステンレス鋼であっても、優れた高温強度が得られる。   It is defined as F2 = Cu-10Sn. If F2 is 1.9 or more, excellent high-temperature strength can be obtained even with an austenitic stainless steel having a low C content.

図2は、C含有量が0.02%以下のオーステナイト系ステンレス鋼において、F2と破断時間との関係を示す図である。後述の実施例における高温強度評価試験と同じ方法により、F2値の異なる複数のオーステナイト系ステンレス鋼の650℃での破断時間(h)を求め、図2を作成した。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between F2 and fracture time in an austenitic stainless steel having a C content of 0.02% or less. The fracture time (h) at 650 ° C. of a plurality of austenitic stainless steels having different F2 values was obtained by the same method as the high temperature strength evaluation test in the examples described later, and FIG. 2 was created.

図2を参照して、F2が大きくなるにつれ、破断時間(h)は徐々に増加する。そして、F2が1.9以上になると、F2の大きくなるにつれ、破断時間が顕著に上昇する。したがって、F2=1.9以上であれば、優れた高温強度(クリープ強度)が得られる。   Referring to FIG. 2, the fracture time (h) gradually increases as F2 increases. And when F2 becomes 1.9 or more, as F2 becomes larger, the fracture time increases remarkably. Therefore, if F2 = 1.9 or more, excellent high temperature strength (creep strength) can be obtained.

(C)上述のとおり、Cu及びSnは相乗して孔食電位を高め、耐孔食性を高める。しかしながら、Cu及びSnは凝固割れ感受性を高める。F3=Cu+35Snと定義する。F3が6.5以下であれば、優れた耐凝固割れ性が得られる。   (C) As described above, Cu and Sn synergistically increase the pitting corrosion potential and increase the pitting corrosion resistance. However, Cu and Sn increase the susceptibility to solidification cracking. It is defined as F3 = Cu + 35Sn. If F3 is 6.5 or less, excellent solidification cracking resistance is obtained.

図3は、F3とトランスバレストレイン試験により得られた最大割れ長さとの関係を示す図である。後述する耐凝固割れ性評価試験と同じ方法により、F3値の異なる複数のオーステナイト系ステンレス鋼の最大割れ長さ(mm)を求め、図3を作成した。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between F3 and the maximum crack length obtained by the transbalance train test. The maximum crack length (mm) of a plurality of austenitic stainless steels having different F3 values was determined by the same method as the solidification crack resistance evaluation test described later, and FIG. 3 was created.

図3を参照して、F3が6.5よりも大きいの場合、F3が小さくなるにつれ、最大割れ長さは顕著に小さくなる。一方、F3が6.5以下の場合、F3が小さくなっても、最大割れ長さはほぼ同じである。要するに、最大割れ長さの曲線には、F3=6.5前後に変曲点を有する。したがって、F3が6.5以下であれば、優れた耐凝固割れ性が得られる。   Referring to FIG. 3, when F3 is larger than 6.5, the maximum crack length is remarkably reduced as F3 is reduced. On the other hand, when F3 is 6.5 or less, the maximum crack length is substantially the same even if F3 is reduced. In short, the curve of the maximum crack length has an inflection point around F3 = 6.5. Therefore, if F3 is 6.5 or less, excellent solidification cracking resistance can be obtained.

以上の知見に基づいて、本発明者らは、本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼を完成した。以下、本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼について説明する。   Based on the above knowledge, the present inventors completed the austenitic stainless steel by this embodiment. Hereinafter, the austenitic stainless steel according to the present embodiment will be described.

[化学組成]
本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成は、以下の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the austenitic stainless steel according to the present embodiment contains the following elements.

C:0.018%未満
炭素(C)は、オーステナイト相を安定化する。Cはさらに、粒内炭化物を形成し、鋼の高温強度を高める。しかしながら、C含有量が高すぎれば、Cr炭化物が析出し、粒界腐食感受性が高まる。そのため、鋼の耐ポリチオン酸SCC性が低下する。したがって、C含有量は0.018%未満である。C含有量の好ましい上限は、0.016%未満であり、さらに好ましくは、0.012%である。
C: Less than 0.018% Carbon (C) stabilizes the austenite phase. C further forms intragranular carbides and increases the high temperature strength of the steel. However, if the C content is too high, Cr carbide precipitates and the intergranular corrosion sensitivity increases. Therefore, the SCC resistance of the steel is reduced. Therefore, the C content is less than 0.018%. The upper limit with preferable C content is less than 0.016%, More preferably, it is 0.012%.

Si:0.9%以下
珪素(Si)は、溶製時に鋼を脱酸する。Siはさらに、鋼の耐酸化性及び耐水蒸気酸化性を高める。しかしながら、Siは、フェライト相を安定化するため、Si含有量が高すぎれば、高温での時効後においてシグマ相(σ相)が生成しやすくなる。したがって、Si含有量は0.9%以下である。Si含有量の好ましい下限は、0.02%であり、さらに好ましくは0.1%である。Si含有量の好ましい上限は0.9%未満であり、さらに好ましくは0.5%である。
Si: 0.9% or less Silicon (Si) deoxidizes steel during melting. Si further increases the oxidation resistance and steam oxidation resistance of the steel. However, since Si stabilizes the ferrite phase, if the Si content is too high, a sigma phase (σ phase) is likely to be generated after aging at a high temperature. Therefore, the Si content is 0.9% or less. The minimum with preferable Si content is 0.02%, More preferably, it is 0.1%. The upper limit with preferable Si content is less than 0.9%, More preferably, it is 0.5%.

Mn:1.8%以下
マンガン(Mn)はオーステナイト相を安定化する。Mnはさらに、Sによる熱間加工性の低下を抑制する。Mnはさらに、鋼を脱酸する。しかしながら、Mn含有量が高すぎれば、シグマ相等の金属間化合物相の析出が促進される。そのため、高温環境下における組織安定性が低下し、鋼の靭性及び延性が低下する。したがって、Mn含有量は1.8%以下である。Mn含有量の好ましい下限は、0.02%であり、さらに好ましくは0.1%である。Mn含有量の好ましい上限は、1.8%未満である。
Mn: 1.8% or less Manganese (Mn) stabilizes the austenite phase. Mn further suppresses a decrease in hot workability due to S. Mn further deoxidizes the steel. However, if the Mn content is too high, precipitation of an intermetallic compound phase such as a sigma phase is promoted. Therefore, the structural stability in a high temperature environment is lowered, and the toughness and ductility of the steel are lowered. Therefore, the Mn content is 1.8% or less. The minimum with preferable Mn content is 0.02%, More preferably, it is 0.1%. The upper limit with preferable Mn content is less than 1.8%.

P:0.04%以下
S:0.01%以下
燐(P)及び硫黄(S)は不純物である。P及びSは溶接凝固時に粒界に偏析し、凝固割れ感受性を高める。したがって、P含有量及びS含有量はできるだけ低い方が好ましい。P含有量は0.04%以下であり、S含有量は0.01%以下である。P含有量の好ましい上限は0.04%未満であり、さらに好ましくは0.03%である。S含有量の好ましい上限は0.01%未満であり、さらに好ましくは0.005%である。
P: 0.04% or less S: 0.01% or less Phosphorus (P) and sulfur (S) are impurities. P and S are segregated at the grain boundaries during welding and solidification to increase the susceptibility to solidification cracking. Accordingly, the P content and the S content are preferably as low as possible. The P content is 0.04% or less, and the S content is 0.01% or less. The upper limit with preferable P content is less than 0.04%, More preferably, it is 0.03%. The upper limit with preferable S content is less than 0.01%, More preferably, it is 0.005%.

Cu:2.0〜4.5%
銅(Cu)は鋼中に微細に析出して高温強度(クリープ強度)を高める。Cuはさらに、Snとの相乗効果により、鋼の耐孔食性を高める。しかしながら、Cuは粒界に偏析しやすく、かつ、オーステナイト安定化元素である。そのため、Cu含有量が高すぎれば、溶接凝固中のフェライトの生成が抑制され、凝固割れ感受性が高まる。したがって、Cu含有量は2.0〜4.5%である。Cu含有量の好ましい下限は2.0%よりも高く、さらに好ましくは2.5%である。Cu含有量の好ましい上限は4.5%未満である。
Cu: 2.0 to 4.5%
Copper (Cu) precipitates finely in the steel and increases the high temperature strength (creep strength). Cu further enhances the pitting corrosion resistance of steel due to a synergistic effect with Sn. However, Cu is easily segregated at grain boundaries and is an austenite stabilizing element. Therefore, if the Cu content is too high, the formation of ferrite during weld solidification is suppressed, and the solidification cracking sensitivity is increased. Therefore, the Cu content is 2.0 to 4.5%. The minimum with preferable Cu content is higher than 2.0%, More preferably, it is 2.5%. The upper limit with preferable Cu content is less than 4.5%.

Ni:9〜16%
ニッケル(Ni)は鋼組織において、オーステナイトを安定化する。そのため、Niは長時間使用時における鋼組織を安定化し、高温強度(クリープ強度)を高める。しかしながら、Ni含有量が高すぎれば、コストが増大する。したがって、Ni含有量は9〜16%である。Ni含有量の好ましい下限は9%よりも高く、さらに好ましくは9.5%である。Ni含有量の好ましい上限は16%未満であり、さらに好ましくは13%であり、さらに好ましくは12%である。
Ni: 9-16%
Nickel (Ni) stabilizes austenite in the steel structure. Therefore, Ni stabilizes the steel structure when used for a long time and increases the high temperature strength (creep strength). However, if the Ni content is too high, the cost increases. Therefore, the Ni content is 9-16%. The minimum with preferable Ni content is higher than 9%, More preferably, it is 9.5%. The upper limit with preferable Ni content is less than 16%, More preferably, it is 13%, More preferably, it is 12%.

Cr:15〜19%
クロム(Cr)は、高温での鋼の耐酸化性及び耐食性を高める。しかしながら、Cr含有量が高すぎれば、高温でのオーステナイトの安定性が低下し、鋼の高温強度(クリープ強度)が低下する。したがって、Cr含有量は15〜19%である。Cr含有量の好ましい下限は15%よりも高く、さらに好ましくは16%である。Cr含有量の好ましい上限は19%未満であり、さらに好ましくは18%である。
Cr: 15-19%
Chromium (Cr) enhances the oxidation resistance and corrosion resistance of steel at high temperatures. However, if the Cr content is too high, the stability of austenite at high temperatures decreases, and the high temperature strength (creep strength) of the steel decreases. Therefore, the Cr content is 15 to 19%. The minimum with preferable Cr content is higher than 15%, More preferably, it is 16%. The upper limit with preferable Cr content is less than 19%, More preferably, it is 18%.

Mo:5%以下
モリブデン(Mo)はマトリクスに固溶して高温強度(クリープ強度)を高める。Moはさらに、Cr炭化物の粒界析出を抑制する。しかしながら、Mo含有量が高すぎれば、オーステナイトの安定性が低下して、高温強度が低下する。したがって、Mo含有量は5%以下である。Mo含有量の好ましい下限は0.05%であり、さらに好ましくは0.1%である。Mo含有量の好ましい上限は5%未満であり、さらに好ましくは2.5%であり、さらに好ましくは2%である。
Mo: 5% or less Molybdenum (Mo) is dissolved in the matrix to increase the high temperature strength (creep strength). Mo further suppresses grain boundary precipitation of Cr carbides. However, if the Mo content is too high, the stability of austenite decreases and the high-temperature strength decreases. Therefore, the Mo content is 5% or less. The minimum with preferable Mo content is 0.05%, More preferably, it is 0.1%. The upper limit with preferable Mo content is less than 5%, More preferably, it is 2.5%, More preferably, it is 2%.

sol.Al:0.04%以下
アルミニウム(Al)は鋼を脱酸する。しかしながら、Al含有量が高すぎれば、鋼の清浄度が低下し、鋼の加工性及び延性が低下する。したがって、Al含有量は0.04%以下である。Al含有量の好ましい下限は0.0005%以上であり、さらに好ましくは0.001%である。Al含有量の好ましい上限は0.04%未満であり、さらに好ましくは0.03%である。本実施形態においてAl含有量は、酸可溶Al(sol.Al)の含有量を意味する。
sol. Al: 0.04% or less Aluminum (Al) deoxidizes steel. However, if the Al content is too high, the cleanliness of the steel decreases, and the workability and ductility of the steel decrease. Therefore, the Al content is 0.04% or less. The minimum with preferable Al content is 0.0005% or more, More preferably, it is 0.001%. The upper limit with preferable Al content is less than 0.04%, More preferably, it is 0.03%. In this embodiment, Al content means content of acid-soluble Al (sol.Al).

N:0.02〜0.3%
窒素(N)は、マトリクス(母相)に固溶してオーステナイトを安定化する。Nはさらに、粒内に微細な炭窒化物を形成し、高温強度(クリープ強度)を高める。しかしながら、N含有量が高すぎれば、粒内でCr窒化物が形成され、溶接熱影響部(HAZ)での耐ポリチオン酸SCC性が低下する。したがって、N含有量は0.02〜0.3%である。N含有量の好ましい下限は0.02%よりも高く、さらに好ましくは0.04%であり、さらに好ましくは0.06%である。N含有量の好ましい上限は0.3%未満であり、さらに好ましくは0.2%であり、さらに好ましくは0.15%である。
N: 0.02-0.3%
Nitrogen (N) stabilizes austenite by dissolving in the matrix (matrix). N further forms fine carbonitrides in the grains and increases high temperature strength (creep strength). However, if the N content is too high, Cr nitride is formed in the grains, and the polythionic acid SCC resistance in the weld heat affected zone (HAZ) is lowered. Therefore, the N content is 0.02 to 0.3%. The minimum with preferable N content is higher than 0.02%, More preferably, it is 0.04%, More preferably, it is 0.06%. The upper limit with preferable N content is less than 0.3%, More preferably, it is 0.2%, More preferably, it is 0.15%.

Sn:0.002〜0.1%
スズ(Sn)は、鋼の表面の不動態皮膜中に酸化物として存在する。Snはさらに、不動態皮膜下のマトリクスの最表層に固溶した状態で濃化して存在する。そのため、Snは、鋼の耐孔食性を高め、特に、塩化物環境での耐孔食性を高める。しかしながら、Snは強偏析を生じやすい。そのため、Sn含有量が高すぎれば、Snの強偏析により凝固割れ感受性が高まり、高温強度も低下する。したがって、Sn含有量は0.002%〜0.1%である。Sn含有量の好ましい下限は0.002%よりも高く、さらに好ましくは0.004%である。Sn含有量の好ましい上限は、0.1%未満であり、さらに好ましくは、0.03%である。
Sn: 0.002-0.1%
Tin (Sn) is present as an oxide in the passive film on the steel surface. Further, Sn is concentrated and present in a solid solution state in the outermost layer of the matrix under the passive film. Therefore, Sn increases the pitting corrosion resistance of steel, and particularly increases the pitting corrosion resistance in a chloride environment. However, Sn tends to cause strong segregation. Therefore, if the Sn content is too high, the solid segregation cracking sensitivity increases due to strong segregation of Sn, and the high-temperature strength also decreases. Therefore, the Sn content is 0.002% to 0.1%. The minimum with preferable Sn content is higher than 0.002%, More preferably, it is 0.004%. The upper limit with preferable Sn content is less than 0.1%, More preferably, it is 0.03%.

B:0.009%以下
ボロン(B)は、粒界に偏析して粒界炭化物を微細分散させる。そのため、Bは粒界を強化する。しかしながら、B含有量が高すぎれば、凝固割れ感受性が高まる。したがって、B含有量は0.009%以下である。B含有量の好ましい下限は、0.0005%である。B含有量の好ましい上限は0.009%未満であり、さらに好ましくは0.005%である。
B: 0.009% or less Boron (B) segregates at the grain boundaries and finely disperses the grain boundary carbides. Therefore, B strengthens the grain boundary. However, if the B content is too high, the susceptibility to solidification cracking increases. Therefore, the B content is 0.009% or less. A preferable lower limit of the B content is 0.0005%. The upper limit with preferable B content is less than 0.009%, More preferably, it is 0.005%.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Nb、Ti及びVからなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。   The austenitic stainless steel according to the present embodiment further contains one or more selected from the group consisting of Nb, Ti and V.

Nb:0.9%以下
Ti:0.15%以下
V:0.4%以下
ニオブ(Nb)、チタン(Ti)及びバナジウム(V)はいずれも、粒内で炭化物を形成する。これにより、粒界でのCr炭化物の生成が抑制され、鋼の耐粒界腐食性が高まる。さらに、粒内に形成されたNb炭化物、Ti炭化物及びV炭化物は、鋼の高温強度(クリープ強度)を高める。これらの元素のうちの1種以上が少しでも含有されれば上記効果がある程度得られる。上記効果を顕著に得るために、Nb含有量の好ましい下限は0.01%であり、Ti含有量の好ましい下限は0.005%であり、V含有量の好ましい下限は0.005%である。
Nb: 0.9% or less Ti: 0.15% or less V: 0.4% or less Niobium (Nb), titanium (Ti), and vanadium (V) all form carbides in the grains. Thereby, the production | generation of Cr carbide | carbonized_material at a grain boundary is suppressed and the intergranular corrosion resistance of steel increases. Furthermore, Nb carbide, Ti carbide and V carbide formed in the grains increase the high temperature strength (creep strength) of the steel. If one or more of these elements are contained, the above effect can be obtained to some extent. In order to obtain the above effect remarkably, the preferable lower limit of the Nb content is 0.01%, the preferable lower limit of the Ti content is 0.005%, and the preferable lower limit of the V content is 0.005%. .

しかしながら、これらの元素含有量が高すぎれば、相安定性が低下するほか、粗大な炭化物を形成し、強度及び耐食性は逆に低下する。したがって、Nb含有量は0.9%以下であり、Ti含有量は0.15%以下であり、V含有量は0.4%以下である。Nb含有量の好ましい上限は0.5%である。Ti含有量の好ましい上限は0.1%である。V含有量の好ましい上限は0.2%である。   However, if the content of these elements is too high, the phase stability is lowered, and coarse carbides are formed, and the strength and corrosion resistance are lowered. Therefore, the Nb content is 0.9% or less, the Ti content is 0.15% or less, and the V content is 0.4% or less. The upper limit with preferable Nb content is 0.5%. The upper limit with preferable Ti content is 0.1%. The upper limit with preferable V content is 0.2%.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の残部は鉄(Fe)及び不純物である。ここでいう不純物は、鋼の原料として利用される鉱石やスクラップ、あるいは製造過程の環境等から混入される元素をいう。   The balance of the austenitic stainless steel according to the present embodiment is iron (Fe) and impurities. The impurities here refer to ores and scraps used as raw materials for steel, or elements mixed in from the environment of the manufacturing process.

本実施の形態によるオーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Feの一部に代えて、W及びCoの1種以上を含有してもよい。W及びCoは必須元素ではなく、選択元素である。これらの元素はいずれも、鋼の高温強度を高める。   The austenitic stainless steel according to the present embodiment may further contain one or more of W and Co instead of part of Fe. W and Co are not essential elements but selective elements. All of these elements increase the high temperature strength of the steel.

W:5%以下
タングステン(W)は、マトリクスに固溶して鋼の高温強度(クリープ強度)を高める。Wが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。しかしながら、W含有量が高すぎれば、オーステナイトの安定性が低下し、高温強度が低下する。したがって、W含有量は5%以下である。W含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%である。W含有量の好ましい上限は5%未満であり、さらに好ましくは2%である。
W: 5% or less Tungsten (W) is dissolved in the matrix to increase the high temperature strength (creep strength) of the steel. If W is contained even a little, the above effect can be obtained. However, if the W content is too high, the stability of austenite decreases and the high-temperature strength decreases. Therefore, the W content is 5% or less. The minimum with preferable W content is 0.01%, More preferably, it is 0.05%. The upper limit with preferable W content is less than 5%, More preferably, it is 2%.

Co:1%以下
コバルト(Co)は、Niと同様にオーステナイトを安定化して鋼の高温強度を高める。Coが少しでも含有されれば、上記効果が得られる。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、コストが増大する。したがって、Co含有量は1%以下である。Co含有量の好ましい下限は0.03%である。Co含有量の好ましい上限は1%未満である。
Co: 1% or less Cobalt (Co), like Ni, stabilizes austenite and increases the high temperature strength of steel. If Co is contained even a little, the above effect can be obtained. However, if the Co content is too high, the cost increases. Therefore, the Co content is 1% or less. A preferable lower limit of the Co content is 0.03%. The upper limit with preferable Co content is less than 1%.

本実施の形態によるオーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg及び希土類元素(REM)からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する。これらの元素いずれも必須元素ではなく、選択元素である。これらの元素はいずれも、鋼の熱間加工性を高める。   The austenitic stainless steel according to the present embodiment further contains one or more selected from the group consisting of Ca, Mg and rare earth elements (REM) instead of a part of Fe. All of these elements are not essential elements but are selective elements. All of these elements enhance the hot workability of steel.

Ca:0.02%以下
Mg:0.02%以下
REM:0.1%以下
カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)及び希土類元素(REM)はいずれも、Sとの親和力が高い。そのためこれらの元素は、鋼の熱間加工性を高める。これらの元素はさらに、Sの粒界偏析に起因した凝固割れ感受性を低減する。Ca、Mg及びREMの少なくとも1種が少しでも含有されれば、上記効果が得られる。しかしながら、これらの元素の含有量が高すぎれば、酸素と結合することにより鋼の清浄性が低下し、熱間加工性が低下する。したがって、Ca含有量は0.02%以下であり、Mg含有量は0.02%以下であり、REM含有量は0.1%以下である。
Ca: 0.02% or less Mg: 0.02% or less REM: 0.1% or less Calcium (Ca), magnesium (Mg), and rare earth elements (REM) all have high affinity with S. Therefore, these elements increase the hot workability of steel. These elements further reduce the susceptibility to solidification cracking due to S grain boundary segregation. If at least one of Ca, Mg and REM is contained, the above effect can be obtained. However, if the content of these elements is too high, the cleanliness of the steel decreases due to bonding with oxygen, and the hot workability decreases. Therefore, the Ca content is 0.02% or less, the Mg content is 0.02% or less, and the REM content is 0.1% or less.

Ca含有量の好ましい下限は0.0001%である。Ca含有量の好ましい上限は0.02%未満であり、さらに好ましくは0.01%である。Mg含有量の好ましい下限は0.0001%である。Mg含有量の好ましい上限は0.02%未満であり、さらに好ましくは0.01%である。REM含有量の好ましい下限は0.001%である。REM含有量の好ましい上限は0.1%未満であり、さらに好ましくは0.05%である。   A preferable lower limit of the Ca content is 0.0001%. The upper limit with preferable Ca content is less than 0.02%, More preferably, it is 0.01%. A preferable lower limit of the Mg content is 0.0001%. The upper limit with preferable Mg content is less than 0.02%, More preferably, it is 0.01%. A preferable lower limit of the REM content is 0.001%. The upper limit with preferable REM content is less than 0.1%, More preferably, it is 0.05%.

REMは、周期律表中の原子番号57のランタン(La)から原子番号71のルテチウム(Lu)に、イットリウム(Y)及びスカンジウム(Sc)を加えた17元素の総称である。REMの含有量は、これらの1種又は2種以上の元素の総含有量を意味する。   REM is a general term for 17 elements in the periodic table, in which yttrium (Y) and scandium (Sc) are added to lanthanum (La) of atomic number 57 to lutetium (Lu) of atomic number 71. The content of REM means the total content of one or more of these elements.

[式(1)〜式(3)]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成はさらに、式(1)〜式(3)を満たす。
0.2Cu+325Sn≧1.5 (1)
Cu−10Sn≧1.9 (2)
Cu+35Sn≦6.5 (3)
ここで、式(1)〜式(3)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[Formula (1) to Formula (3)]
The chemical composition of the austenitic stainless steel of the present embodiment further satisfies formulas (1) to (3).
0.2Cu + 325Sn ≧ 1.5 (1)
Cu-10Sn ≧ 1.9 (2)
Cu + 35Sn ≦ 6.5 (3)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbols in the formulas (1) to (3).

[式(1)について]
F1=0.2Cu+325Snと定義する。上述のとおり、Cu及びSnは相乗して耐孔食性の向上に寄与する。したがって、F1は耐孔食性の指標である。図1に示すとおり、F1値1が1.5以上であれば、優れた耐孔食性が得られる。好ましくは、F1は1.5よりも高く、さらに好ましいF1は1.7以上である。
[Regarding Formula (1)]
It is defined as F1 = 0.2Cu + 325Sn. As described above, Cu and Sn synergistically contribute to the improvement of pitting corrosion resistance. Therefore, F1 is an index of pitting corrosion resistance. As shown in FIG. 1, when the F1 value 1 is 1.5 or more, excellent pitting corrosion resistance is obtained. Preferably, F1 is higher than 1.5, and more preferable F1 is 1.7 or more.

[式(2)について]
F2=Cu−10Snと定義する。上述のとおり、Cuは析出強化により高温強度を高めるものの、Snは粒界に偏析して高温強度を低下する。したがって、F2は高温強度の指標である。図2に示すとおり、F2が1.9以上であれば、優れた高温強度が得られる。好ましいF2は1.9よりも高く、さらに好ましいF2は2.0以上であり、さらに好ましいF2は2.2以上である。
[Regarding Formula (2)]
It is defined as F2 = Cu-10Sn. As described above, Cu increases the high temperature strength by precipitation strengthening, but Sn segregates at the grain boundaries and decreases the high temperature strength. Therefore, F2 is an index of high temperature strength. As shown in FIG. 2, if F2 is 1.9 or more, excellent high-temperature strength can be obtained. Preferred F2 is higher than 1.9, more preferred F2 is 2.0 or more, and further preferred F2 is 2.2 or more.

[式(3)について]
F3=Cu+35Snと定義する。上述のとおり、過剰に含有されたCuは凝固割れ感受性を高め、Snも凝固割れ感受性を高める。したがって、F3は、耐凝固割れ性の指標である。図3に示すとおり、F3が6.5以下であれば、優れた凝固割れ感受性が得られる。好ましいF3は6.0以下であり、さらに好ましいF3は5.5以下であり、さらに好ましいF3は5.0以下である。
[Regarding Formula (3)]
It is defined as F3 = Cu + 35Sn. As described above, Cu contained excessively increases the susceptibility to solidification cracking, and Sn also increases the susceptibility to solidification cracking. Therefore, F3 is an index of resistance to solidification cracking. As shown in FIG. 3, when F3 is 6.5 or less, excellent susceptibility to solidification cracking is obtained. Preferred F3 is 6.0 or less, more preferred F3 is 5.5 or less, and further preferred F3 is 5.0 or less.

[製造方法]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を説明する。上述の化学組成であって、式(1)〜式(3)を満たす溶鋼を製造する。たとえば、電気炉やAOD(Argon Oxygen Decarburization)炉、VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)炉を用いて、上記溶鋼を製造する。
[Production method]
An example of the manufacturing method of the austenitic stainless steel of this embodiment is demonstrated. A molten steel having the above-described chemical composition and satisfying the formulas (1) to (3) is manufactured. For example, the molten steel is produced by using an electric furnace, an AOD (Argon Oxygen Decarburization) furnace, or a VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) furnace.

製造された溶鋼から造塊法によりインゴットを製造する。インゴットを熱間加工(熱間鍛造等)してスラブやブルーム、ビレット等の鋼素材を製造する。製造された溶鋼から連続鋳造法によりスラブやブルーム、ビレット等の鋼素材を製造してもよい。   An ingot is manufactured from the manufactured molten steel by an ingot-making method. The ingot is hot-worked (hot forging, etc.) to produce steel materials such as slabs, blooms and billets. Steel materials such as slabs, blooms and billets may be manufactured from the manufactured molten steel by a continuous casting method.

製造された鋼素材を熱間加工して、オーステナイト系ステンレス鋼材を製造する。たとえば、鋼素材を熱間圧延して鋼板や棒鋼、線材を製造する。また、熱間押出や熱間穿孔圧延等によりオーステナイト系ステンレス鋼管を製造する。上記のとおり、熱間加工の具体的な方法は特に限定されず、最終製品の形状に応じた熱間加工を実施すればよい。   The manufactured steel material is hot-worked to produce an austenitic stainless steel material. For example, a steel material is hot-rolled to produce a steel plate, a steel bar, or a wire rod. Also, an austenitic stainless steel pipe is manufactured by hot extrusion, hot piercing and rolling. As described above, the specific method of hot working is not particularly limited, and hot working corresponding to the shape of the final product may be performed.

好ましくは、熱間加工の加工終了温度は、1050℃以上である。ここでいう加工終了温度とは、最終の熱間加工工程が完了した直後の鋼材の温度を意味する。加工終了温度が1050℃以上であれば、Nb、Ti及びVがマトリクスに十分に固溶するため、より優れた高温強度が得られるためである。   Preferably, the processing end temperature of the hot processing is 1050 ° C. or higher. The processing end temperature here means the temperature of the steel material immediately after the final hot working step is completed. This is because if the processing end temperature is 1050 ° C. or higher, Nb, Ti and V are sufficiently dissolved in the matrix, and thus a higher temperature strength can be obtained.

熱間加工後のオーステナイト系ステンレス鋼材に対して、冷間加工を実施してもよい。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼管である場合、冷間加工はたとえば、冷間抽伸や冷間圧延である。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼板である場合、冷間圧延等である。   Cold working may be performed on the austenitic stainless steel material after hot working. When the austenitic stainless steel material is a steel pipe, the cold working is, for example, cold drawing or cold rolling. When the austenitic stainless steel material is a steel plate, cold rolling or the like is performed.

好ましくは、冷間加工において、最終の加工での断面減少率を10%以上にする。ここで、断面減少率(%)は次の式で定義される。
断面減少率=(最終加工前の鋼材の断面積−最終加工後の鋼材の断面積)/最終加工前の鋼材の断面積×100
Preferably, in the cold working, the cross-sectional reduction rate in the final working is set to 10% or more. Here, the cross-sectional reduction rate (%) is defined by the following equation.
Cross-sectional reduction rate = (cross-sectional area of steel before final processing−cross-sectional area of steel after final processing) / cross-sectional area of steel before final processing × 100

最終の加工での断面減少率を10%以上にした場合、加工歪が付与された鋼材に対して後工程の熱処理が実施されるため、再結晶又は整粒化が進みやすくなる   When the cross-section reduction rate in the final processing is set to 10% or more, since the heat treatment in the post-process is performed on the steel material to which processing strain is applied, recrystallization or sizing becomes easy to proceed.

熱間加工後、又は冷間加工後に熱処理を実施してもよい。熱処理は複数回実施してもよい。最終の熱処理における熱処理温度は、好ましくは1050℃以上である。   Heat treatment may be performed after hot working or after cold working. The heat treatment may be performed a plurality of times. The heat treatment temperature in the final heat treatment is preferably 1050 ° C. or higher.

以上の製造方法により製造されるオーステナイト系ステンレス鋼は、優れた高温強度、耐孔食性及び耐凝固割れ性を有する。   The austenitic stainless steel produced by the above production method has excellent high temperature strength, pitting corrosion resistance and solidification cracking resistance.

[調査方法]
[試験材の製造]
表1に示す試験番号A1〜A7、B1〜B7の溶鋼を電気炉を用いて製造した。
[Investigation method]
[Manufacture of test materials]
Molten steels having test numbers A1 to A7 and B1 to B7 shown in Table 1 were produced using an electric furnace.

表1中の「F1」、「F2」及び「F3」欄にはそれぞれ、各試験番号の鋼のF1値、F2値及びF3値が記入される。   In the “F1”, “F2” and “F3” columns in Table 1, the F1 value, F2 value and F3 value of the steel of each test number are entered, respectively.

各溶鋼からインゴットを製造した。各インゴットに対して、熱間加工及び冷間加工を実施して、厚さ5又は10mm、幅60mm、長さ300mmの鋼板を製造した。各鋼板に対して、固溶化熱処理を実施した。熱処理温度は1050℃として、熱処理後の鋼板を急冷(水冷)した。   Ingots were produced from each molten steel. Each ingot was hot-worked and cold-worked to produce a steel plate having a thickness of 5 or 10 mm, a width of 60 mm, and a length of 300 mm. A solution heat treatment was performed on each steel plate. The heat treatment temperature was 1050 ° C., and the steel plate after the heat treatment was rapidly cooled (water cooled).

[高温強度評価試験]
JIS Z2271(2010)に準拠したクリープ破断試験を実施して、高温強度を評価した。具体的には、各試験番号の鋼板から、JIS Z2271(2010)に準拠したクリープ破断試験片を採取した。クリープ破断試験片は円形断面試験片であり、平行部の直径は6mmであり、平行部長さは60mmであった。
[High temperature strength evaluation test]
A creep rupture test based on JIS Z2271 (2010) was conducted to evaluate the high temperature strength. Specifically, a creep rupture test piece based on JIS Z2271 (2010) was sampled from the steel plate of each test number. The creep rupture test piece was a circular cross-section test piece, the parallel part diameter was 6 mm, and the parallel part length was 60 mm.

試験片を650℃に加熱して、クリープ破断試験を実施し、各試験番号の鋼の破断時間(h)を得た。試験応力は200MPaとした。本実施例では、破断時間が0.8×10h以上である場合、優れた高温強度が得られたと判断した。 The test piece was heated to 650 ° C., and a creep rupture test was performed to obtain the rupture time (h) of the steel of each test number. The test stress was 200 MPa. In this example, it was judged that excellent high-temperature strength was obtained when the breaking time was 0.8 × 10 3 h or more.

[耐孔食性評価試験]
JIS G0577(2005)に準拠した孔食電位測定試験を実施して、耐孔食性を評価した。具体的には、各試験番号の厚さ5mmの鋼板から、直径15mmの分極試験片を採取した。分極試験片をすきま腐食防止電極に装着した。すきま腐食防止電極を用いて、アノード分極曲線を測定し、電流密度が100μA/cmを超えた最も高い電位を孔食電位Vとして求めた。なお、照合電極には、飽和甘こう電極を用いた。
[Pitting corrosion resistance evaluation test]
The pitting corrosion resistance measurement test based on JIS G0577 (2005) was implemented and pitting corrosion resistance was evaluated. Specifically, a polarization test piece having a diameter of 15 mm was collected from a steel plate having a thickness of 5 mm for each test number. A polarization test piece was attached to a crevice corrosion prevention electrode. An anodic polarization curve was measured using a crevice corrosion prevention electrode, and the highest potential at which the current density exceeded 100 μA / cm 2 was determined as the pitting corrosion potential V. In addition, a saturated candy electrode was used as the reference electrode.

孔食電位Vが1.0×10−1V以上である場合、優れた耐孔食性が得られたと判断した。 When the pitting potential V was 1.0 × 10 −1 V or more, it was judged that excellent pitting corrosion resistance was obtained.

[耐凝固割れ性評価試験]
トランスバレストレイン試験を実施して、耐凝固割れ性を評価した。具体的には、各試験番号の厚さ5mmの鋼板から、厚さ4mm、幅100mm、長さ60mmの試験片を採取した。トランスバレストレイン試験では、TIG溶接トーチによりビードオンプレート溶接(溶加材なし)を実施し、試験片表面の一部を溶融した。TIG溶接の条件は、溶接電流を100A、溶接電圧を15V、溶接速度を15cm/minとした。溶接中に、試験片に対して、溶接進行方向と垂直方向に強制的に曲げ変形(付加歪み2%)を加え、発生した割れのうち、最大割れ長さを求めた。
[Evaluation test for resistance to solidification cracking]
A transbalance test was performed to evaluate the solidification cracking resistance. Specifically, a test piece having a thickness of 4 mm, a width of 100 mm, and a length of 60 mm was collected from a steel plate having a thickness of 5 mm for each test number. In the transbalance test, bead-on-plate welding (no filler material) was performed with a TIG welding torch, and a part of the test piece surface was melted. The TIG welding conditions were a welding current of 100 A, a welding voltage of 15 V, and a welding speed of 15 cm / min. During welding, bending deformation (additional strain 2%) was forcibly applied to the test piece in a direction perpendicular to the welding progress direction, and the maximum crack length among the generated cracks was determined.

凝固時に組織が100%オーステナイトになるAlloy800H溶接金属は優れた耐凝固割れ性を示す。上記トランスバレストレイン試験によるAlloy800Hの最大割れ長さは1.3mmである。したがって、本実施例においては、最大割れ長さが1.3mm以下であれば、優れた耐凝固割れ性が得られたと判断した。   The Alloy 800H weld metal whose structure becomes 100% austenite when solidified exhibits excellent solidification cracking resistance. The maximum crack length of Alloy 800H by the above-described transbalance test is 1.3 mm. Therefore, in this example, it was judged that excellent solidification cracking resistance was obtained when the maximum crack length was 1.3 mm or less.

[試験結果]
表2に試験結果を示す。
[Test results]
Table 2 shows the test results.

表1及び表2を参照して、試験番号A1〜A7の鋼板の各元素の含有量は適切であり、かつ、化学組成は式(1)〜式(3)を満たした。そのため、破断時間が0.8×10h以上であり、優れた高温強度を示した。さらに、これらの試験番号の孔食電位Vは1.0×10−1V以上であり、優れた耐孔食性を示した。さらに、これらの試験番号の最大割れ長さは1.3mm以下であり、優れた耐凝固割れ性を示した。 With reference to Table 1 and Table 2, content of each element of the steel plates of test numbers A1 to A7 was appropriate, and the chemical composition satisfied Formulas (1) to (3). Therefore, the breaking time was 0.8 × 10 3 h or more, and excellent high temperature strength was exhibited. Furthermore, the pitting corrosion potential V of these test numbers was 1.0 × 10 −1 V or more, and excellent pitting corrosion resistance was exhibited. Furthermore, the maximum crack length of these test numbers was 1.3 mm or less, and showed excellent solidification crack resistance.

一方、試験番号B1のCu含有量は低く、F2が式(2)を満たさなかった。そのため、破断時間が0.8×10h未満であり、高温強度が低かった。 On the other hand, Cu content of test number B1 was low, and F2 did not satisfy Formula (2). Therefore, the breaking time was less than 0.8 × 10 3 h and the high temperature strength was low.

試験番号B2のCu含有量は低く、F2が式(2)を満たさなかった。そのため、破断時間が0.8×10h未満であり、高温強度が低かった。さらに、試験番号B2のSn含有量は高く、F3が式(3)を満たさなかった。そのため、最大割れ長さが1.3mmを超え、耐凝固割れ性が低かった。 The Cu content of test number B2 was low, and F2 did not satisfy formula (2). Therefore, the breaking time was less than 0.8 × 10 3 h and the high temperature strength was low. Furthermore, Sn content of test number B2 was high, and F3 did not satisfy Formula (3). Therefore, the maximum crack length exceeded 1.3 mm, and the solidification crack resistance was low.

試験番号B3のSn含有量は低く、F1が式(1)を満たさなかった。そのため、孔食電位Vが1.0×10−1V未満であり、耐孔食性が低かった。 The Sn content of test number B3 was low, and F1 did not satisfy formula (1). Therefore, the pitting corrosion potential V was less than 1.0 × 10 −1 V, and the pitting corrosion resistance was low.

試験番号B4のSn含有量は高く、F2が式(2)を満たさず、F3が式(3)を満たさなかった。そのため、破断時間が0.8×10h未満であり、高温強度が低かった。さらに、最大割れ長さが1.3mmを超え、耐凝固割れ性が低かった。 The Sn content of test number B4 was high, F2 did not satisfy formula (2), and F3 did not satisfy formula (3). Therefore, the breaking time was less than 0.8 × 10 3 h and the high temperature strength was low. Furthermore, the maximum crack length exceeded 1.3 mm, and the solidification crack resistance was low.

試験番号B5の各元素の含有量は適切であった。しかしながら、F2が式(2)を満たさなかった。そのため、破断時間が0.8×10h未満であり、高温強度が低かった。 The content of each element of test number B5 was appropriate. However, F2 did not satisfy the formula (2). Therefore, the breaking time was less than 0.8 × 10 3 h and the high temperature strength was low.

試験番号B6の各元素の含有量は適切であった。しかしながら、F3が式(3)を満たさなかった。そのため、そのため、最大割れ長さが1.3mmを超え、耐凝固割れ性が低かった。   The content of each element of test number B6 was appropriate. However, F3 did not satisfy the formula (3). Therefore, the maximum crack length exceeded 1.3 mm, and the solidification crack resistance was low.

試験番号B7の各元素の含有量は適切であった。しかしながら、F1が式(1)を満たさなかった。そのため、孔食電位Vが1.0×10−1V未満であり、耐孔食性が低かった。 The content of each element of test number B7 was appropriate. However, F1 did not satisfy the formula (1). Therefore, the pitting corrosion potential V was less than 1.0 × 10 −1 V, and the pitting corrosion resistance was low.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

Claims (3)

質量%で、
C:0.018%未満、
Si:0.9%以下、
Mn:1.8%以下、
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cu:2.0〜4.5%、
Ni:9〜16%、
Cr:15〜19%、
Mo:5%以下、
sol.Al:0.04%以下、
N:0.02〜0.3%、
Sn:0.002〜0.03%、及び、
B:0.009%以下を含有し、さらに、
Nb:0.9%以下、
Ti:0.15%以下、及び、
V:0.4%以下からなる群から選択される1種又は2種以上を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
式(1)〜式(3)を満たし、高温強度を有し、耐孔食性及び耐凝固割れ性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼。
0.2Cu+325Sn≧1.5 (1)
Cu−10Sn≧1.9 (2)
Cu+35Sn≦6.5 (3)
ここで、式(1)〜式(3)中の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
% By mass
C: less than 0.018%,
Si: 0.9% or less,
Mn: 1.8% or less,
P: 0.04% or less,
S: 0.01% or less,
Cu: 2.0 to 4.5%
Ni: 9 to 16%
Cr: 15-19%,
Mo: 5% or less,
sol. Al: 0.04% or less,
N: 0.02-0.3%
Sn: 0.002~ 0.03%, and,
B: contains 0.009% or less,
Nb: 0.9% or less,
Ti: 0.15% or less, and
V: contains one or more selected from the group consisting of 0.4% or less, the balance consists of Fe and impurities,
It meets the formula (1) to (3), has a high temperature strength, austenitic stainless steel excellent in pitting corrosion resistance and solidification cracking resistance.
0.2Cu + 325Sn ≧ 1.5 (1)
Cu-10Sn ≧ 1.9 (2)
Cu + 35Sn ≦ 6.5 (3)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbols in the formulas (1) to (3).
請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であってさらに、
前記Feの一部に代えて、
W:5%以下、及び、
Co:1%以下のうちの1種以上を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
The austenitic stainless steel according to claim 1, further comprising:
Instead of a part of the Fe,
W: 5% or less, and
Co: An austenitic stainless steel containing one or more of 1% or less.
請求項1又は請求項2に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であってさらに、
前記Feの一部に代えて、
Ca:0.02%以下、
Mg:0.02%以下、及び、
希土類元素(REM):0.1%以下からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
The austenitic stainless steel according to claim 1 or 2, further comprising:
Instead of a part of the Fe,
Ca: 0.02% or less,
Mg: 0.02% or less, and
Rare earth element (REM): An austenitic stainless steel containing one or more selected from the group consisting of 0.1% or less.
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