JP6520617B2 - オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
オーステナイト系ステンレス鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6520617B2 JP6520617B2 JP2015192449A JP2015192449A JP6520617B2 JP 6520617 B2 JP6520617 B2 JP 6520617B2 JP 2015192449 A JP2015192449 A JP 2015192449A JP 2015192449 A JP2015192449 A JP 2015192449A JP 6520617 B2 JP6520617 B2 JP 6520617B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- less
- steel
- stainless steel
- hydrogen embrittlement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
30≦(−6.5+3.0Ni+0.5Cr+2.0Mo+1.2W+0.7Mn+0.2Cu−5.5C−30N)≦60 (1)
ここで、式(1)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。
30≦(−6.5+3.0Ni+0.5Cr+2.0Mo+1.2W+0.7Mn+0.2Cu−5.5C−30N)≦60 (1)
ここで、式(1)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。
第1群:Co:0.1〜3.0%
第2群:Ti:0.001〜1.0%、V:0.01〜1.0%、及びNb:0.01〜1.0%
第3群:Zr:0.001〜1.0%、Hf:0.001〜1.0%、及びB:0.0001〜0.01%
第4群:Ca:0.0003〜0.05%、Mg:0.0003〜0.05%、及び希土類元素:0.05〜1.0%
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成は、次の元素を含有する。
炭素(C)は鋼の強度を高める。しかしながらC含有量が高すぎれば、炭化物が粒界に多量に析出し、鋼の靱性が低下し、さらに、耐水素脆化特性が低下する。したがって、C含有量は0.20%以下である。C含有量の好ましい上限は0.16%であり、より好まくは0.13%である。C含有量はなるべく低いほうが好ましい。
シリコン(Si)は、Ni及びCr等と結合して金属間化合物を形成し、熱間加工性を低下する。したがって、Siの含有量は1.0%以下である。Si含有量の好ましい上限は0.5%である。Si含有量はなるべく低い方が好ましい。精錬コストを考慮すれば、Si含有量の好ましい下限は0.01%である。
マンガン(Mn)は安価であり、鋼中のオーステナイトを安定化する。Mnは、Cr、Ni、及びN等との適正な組み合わせにより、鋼の強度、延性及び靱性を高める。Mnはさらに、鋼の耐水素脆化特性を高める。Mn含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性及び靭性が低下する。したがって、Mn含有量は20%超〜50%である。Mn含有量の好ましい下限は22%であり、さらに好ましくは24%である。Mn含有量の好ましい上限は45%であり、さらに好ましくは43%である。
クロム(Cr)は、鋼の耐食性を高め、さらに耐水素脆化特性を高める。Cr含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、析出物であるCr窒化物が生成しやすくなる。Cr窒化物は鋼の耐水素脆化特性を低下する。したがって、Cr含有量は、10〜25%である。Cr含有量の好ましい下限は12%であり、さらに好ましくは14%である。Cr含有量の好ましい上限は24%であり、さらに好ましくは23%である。
ニッケル(Ni)は、鋼中のオーステナイトを安定化する。上述のとおり、Niは、Cr、Mn、及びN等との適正な組み合わせにより、鋼の強度、延性及び靱性を高める。Niはさらに、鋼の耐水素脆化特性を高める。Ni含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Ni含有量が高すぎれば、原料コストが高くなる。したがって、Ni含有量は0.5〜8%未満である。Ni含有量の好ましい下限は、0.6%であり、さらに好ましくは0.8%である。Cr含有量の好ましい上限は、7%であり、さらに好ましくは6%である。
アルミニウム(Al)は、不可避に含有される。Alは鋼を脱酸する。しかしながら、Al含有量が高すぎれば、鋼中に酸化物及び金属間化合物が生成しやすくなり、鋼の靭性が低下する。したがって、Al含有量は0.10%以下である。鋼をより有効に脱酸するためのAl含有量の好ましい下限は0.001%である。Al含有量の好ましい上限は0.05%であり、さらに好ましくは0.03%である。本明細書において、Al含有量はsol.Al(酸可溶Al)を意味する。
モリブデン(Mo)及びタングステン(W)はいずれも、固溶強化により鋼の強度を高める。Mo及びWはさらに、鋼の耐水素脆化特性を高める。これらの元素のいずれか一方の含有量、又は、Mo及びWの両方が含有される場合には両方の合計含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Mo及び/又はWの含有量が高すぎれば、原料コストが高くなる。したがって、Mo及び/又はWの含有量は0.1〜5.0%である。本明細書において、Mo及び/又はWの含有量とは、Mo及びWのいずれか一方のみが含有されている場合は、その元素の含有量を意味する。Mo及びWの両方が含有されている場合は、Mo及びWの合計含有量を意味する。Mo及び/又はWの含有量の好ましい下限は0.3%であり、さらに好ましくは0.5%である。Mo及び/又はWの含有量の好ましい上限は4.0%であり、さらに好ましくは3.5%である。
窒素(N)は、固溶強化により鋼の強度を高める。N含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、N含有量が高すぎれば、析出物であるCr窒化物が生成する。Cr窒化物は鋼の靭性等の機械的性質を低下し、鋼の耐水素脆化特性を低下する。したがって、N含有量は0.05〜0.40%である。N含有量の好ましい下限は0.08%であり、さらに好ましくは0.10%である。N含有量の好ましい上限は0.38%であり、さらに好ましくは0.35%である。
銅(Cu)は、鋼中のオーステナイトを安定化する。Cuはさらに、固溶強化により鋼の強度を高め、さらに、鋼の耐水素脆化特性を高める。Cu含有量が低すぎれば、これらの効果が得られない。一方、Cu含有量が高すぎれば、その効果は飽和する。Cu含有量が高すぎればさらに、原料コストが高くなる。したがって、Cu含有量は0.001〜3.0%である。Cu含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.01%である。Cu含有量の好ましい上限は2.5%であり、さらに好ましくは2.0%である。
燐(P)は不純物である。Pは鋼の靭性を低下する。したがって、P含有量は0.050%以下である。P含有量の好ましい上限は0.025%であり、さらに好ましくは0.018%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。
硫黄(S)は不純物である。Sは、Pと同様に、鋼の靭性を低下する。したがって、S含有量は0.050%以下である。S含有量の好ましい上限は0.010%であり、さらに好ましくは0.005%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。
酸素(O)は不純物である。Oは、鋼の熱間加工性及び靭性を低下する。したがって、O含有量は0.020%以下である。O含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Co:0〜3.0%
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Coは鋼中のオーステナイトを安定化する。Coはさらに、固溶強化により鋼の強度を高める。しかしながら、Co含有量が高すぎれば原料コストが高くなる。したがって、Co含有量は0〜3.0%である。Co含有量の好ましい下限は0.1%である。
Ti:0〜1.0%、
V:0〜1.0%、及び、
Nb:0〜1.0%
チタン(Ti)、バナジウム(V)、及びニオブ(Nb)はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、これらの元素はいずれも炭化物を形成して結晶粒を微細化する。この細粒化により、鋼の靭性及び耐水素脆化特性が高まる。しかしながら、これらの元素含有量が高すぎれば、鋼の加工性が低下する。したがって、Ti含有量は0〜1.0%であり、V含有量は0〜1.0%であり、Nb含有量は0〜1.0%である。Ti含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.1%である。V含有量及びNb含有量の好ましい下限はそれぞれ0.01%であり、さらに好ましくはそれぞれ0.1%である。Ti、V及びNb含有量の好ましい上限はそれぞれ0.5%であり、さらに好ましくはそれぞれ0.3%である。
Zr:0〜1.0%、
Hf:0〜1.0%、及び、
B:0〜0.01%
ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、及びホウ素(B)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、これらの元素はいずれも、結晶粒界に偏析することで、変形抵抗を増加させる。これにより、高強度化に寄与する。このため、Zr,Hf、及びBを必要に応じて含有させることが出来る。また、Zr及びHfは第2群に属する元素と同様に、合金炭化物を形成して結晶粒を微細化させる。微細化した結晶粒は、靭性や耐水素脆化特性の改善に有効である。一方、これらの元素が過剰に含有されると、鋼の加工性が低下する。したがって、これらの元素を含有させる場合、Zr:0〜1.0%、Hf:0〜1.0%、及びB:0〜0.01%である。Zr含有量及びHf含有量の好ましい下限はそれぞれ0.001%であり、さらに好ましくはそれぞれ0.1%である。B含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%である。Zr含有量及びHf含有量の好ましい上限はそれぞれ0.5%であり、さらに好ましくはそれぞれ0.3%である。B含有量の好ましい上限は0.005%であり、さらに好ましくは0.003%である。
Ca:0〜0.05%、
Mg:0〜0.05%、及び、
希土類元素(REM):0〜1.0%
カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、及び希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Ca、Mg、及びREMは、鋳造時の凝固割れを抑制する。しかしながら、これらの元素含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性が低下する。したがって、Ca:0〜0.05%、Mg:0〜0.05%、及びREM:0〜1.0%である。Ca含有量及びMg含有量の好ましい下限はそれぞれ0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%である。REM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。Ca含有量及びMg含有量の好ましい上限はそれぞれ0.01%であり、さらに好ましくは0.003%である。REM含有量の好ましい上限は0.5%であり、さらに好ましくは0.3%である。
上記化学組成はさらに、式(1)を満たす。
30≦(−6.5+3.0Ni+0.5Cr+2.0Mo+1.2W+0.7Mn+0.2Cu−5.5C−30N)≦60 (1)
ここで、式(1)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。
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼ではさらに、鋼中のCr窒化物(CrN2)及びσ相(CrMn3)の総量は7質量%以下である。
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例は、素材を準備する工程(準備工程)と、素材を熱間加工して鋼材とする工程(熱間加工工程)と、熱間加工後の鋼材に対して固溶化熱処理を実施する工程(固溶化熱処理工程)とを備える。以下、この製造方法について説明する。
上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼に対して、必要に応じて周知の脱ガス処理を実施する。脱ガス処理を実施した溶鋼から、素材を製造する。素材の製造方法はたとえば、連続鋳造法である。連続鋳造法により、連続鋳造材(素材)を製造する。連続鋳造材はたとえば、スラブ、ブルーム及びビレット等である。溶鋼を造塊法によりインゴットにしてもよい。
素材(連続鋳造材又はインゴット)を周知の方法により熱間加工して、オーステナイト系ステンレス鋼材にする。オーステナイト系ステンレス鋼材はたとえば、鋼管、鋼板、棒鋼、線材及び鍛鋼等である。オーステナイト系ステンレス鋼材はたとえば、ユジーン・セジュルネ法による熱間押出加工により製造されてもよい。
製造されたオーステナイト系ステンレス鋼材に対して固溶化熱処理を実施する。固溶化熱処理では、オーステナイト系ステンレス鋼材を固溶化熱処理温度で均熱した後、冷却する。固溶化熱処理の条件は次のとおりである。
固溶化熱処理温度が低すぎれば、鋼中に特定析出物(Cr窒化物及びσ相)が残存し、特定析出物の総量が7質量%を超える。一方、固溶化熱処理温度が高すぎれば、結晶粒が粗大化して、鋼の靭性等の機械的性質が低下する。したがって、固溶化熱処理温度は1000〜1150℃である。固溶化熱処理温度の好ましい下限は1050℃であり、好ましい上限は1100℃である。
特定温度域での冷却速度が遅すぎれば、冷却時に特定析出物が生成し、特定析出物の総量が7質量%を超える。したがって、特定温度域での冷却速度は100℃/min以上である。特定温度域での冷却速度は、平均の冷却速度が100℃/min以上であることを意味する。
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼板の中心部から直径10mm、長さ50mmの電解抽出用試験片を採取した。試験片を10%AA系電解液中に浸漬して定電流電解を実施し、析出物である残渣を抽出した。残渣である析出物に対してX線回折を実施した結果、いずれの試験番号においても、析出物は、Cr窒化物(Cr2N)及び/又はσ相(CrMn3)であり、他の析出物は観察されなかった。残渣の試験片に対する質量%を求め、特定析出物(Cr窒化物及びσ相)の総量(質量%)と定義した。特定析出物の総量を表2に示す。
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼板の中心部から、丸棒引張試験片を採取した。丸棒引張試験片では、平行部の径が2.5mmであり、平行部の長さが20mmであった。丸棒引張試験片の長手方向はオーステナイト系ステンレス鋼板の圧延方向とした。丸棒引張試験片を用いて、常温(25℃)大気中で引張試験を実施して、引張強度TS(MPa)及び破断絞り(%)を求めた。試験中のひずみ速度は3×10-6/秒とした。得られた引張強度TS(MPa)を表2に示す。
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼板から、引張試験と同様の丸棒引張試験片を新たに採取した。低歪速度試験機(SSRT)を用いて、常温(25℃)、85MPaの高圧水素ガス雰囲気中において、3×10-6/秒のひずみ速度で引張試験を実施し、破断絞り(%)を求めた。耐水素脆化特性試験にて得られた破断絞りの、引張試験にて得られた破断絞りに対する比を、相対破断絞り(%)と定義した。相対破断絞りが高ければ、耐水素脆化特性に優れると判断した。得られた相対破断絞り(%)を表2に示す。
表2を参照して、試験番号1〜10の化学組成は適切であり、式(1)を満たした。さらに、製造条件も適切であった。その結果、これらの試験番号の引張強度TSは660MPa以上であり、高い強度を示した。さらに、試験番号1〜10の相対破断絞りはいずれも80%以上であり、優れた耐水素脆化特性を示した。
Claims (2)
- 質量%で、
C:0.20%以下、
Si:1.0%以下、
Mn:20%超〜50%、
Cr:10〜25%、
Ni:0.5〜8%未満、
Al:0.10%以下、
Mo及び/又はW:合計で0.1〜5.0%、
Cu:0.001〜3.0%、
N:0.05〜0.40%、
Co:0〜3.0%、
Ti:0〜1.0%、
V:0〜1.0%、
Nb:0〜1.0%、
Zr:0〜1.0%、
Hf:0〜1.0%、
B:0〜0.01%、
Ca:0〜0.05%、
Mg:0〜0.05%、及び
希土類元素:0〜1.0%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、
不純物中のP、S、及びOが、
P:0.050%以下、
S:0.050%以下、及び
O:0.020%以下、であり、式(1)を満たす化学組成を有し、
鋼中のCr窒化物及びσ相の総量が7質量%以下である、オーステナイト系ステンレス鋼。
30≦(−6.5+3.0Ni+0.5Cr+2.0Mo+1.2W+0.7Mn+0.2Cu−5.5C−30N)≦60 (1)
ここで、式(1)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。 - 請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼がさらに、質量%で、第1群〜第4群から選択される1種又は2種以上の元素を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
第1群:Co:0.1〜3.0%
第2群:Ti:0.001〜1.0%、V:0.01〜1.0%、及びNb:0.01〜1.0%
第3群:Zr:0.001〜1.0%、Hf:0.001〜1.0%、及びB:0.0001〜0.01%
第4群:Ca:0.0003〜0.05%、Mg:0.0003〜0.05%、及び希土類元素:0.05〜1.0%
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015192449A JP6520617B2 (ja) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015192449A JP6520617B2 (ja) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017066470A JP2017066470A (ja) | 2017-04-06 |
JP6520617B2 true JP6520617B2 (ja) | 2019-05-29 |
Family
ID=58492195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015192449A Active JP6520617B2 (ja) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6520617B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MY196194A (en) * | 2018-08-28 | 2023-03-22 | Jfe Steel Corp | Steel Plate and Method of Producing Same |
KR20240017368A (ko) * | 2021-06-03 | 2024-02-07 | 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤 | 오스테나이트계 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 그리고 수소용 기기 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4757561B2 (ja) * | 2005-08-03 | 2011-08-24 | 新日本製鐵株式会社 | 耐応力腐食割れ性に優れた高マンガンステンレス鋼 |
JP4907151B2 (ja) * | 2005-11-01 | 2012-03-28 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 高圧水素ガス用オ−ステナイト系高Mnステンレス鋼 |
JP2008127590A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Daido Steel Co Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼 |
JP5162954B2 (ja) * | 2007-05-06 | 2013-03-13 | 大同特殊鋼株式会社 | 高強度非磁性ステンレス鋼、並びに、高強度非磁性ステンレス鋼部品及びその製造方法 |
CA2824463C (en) * | 2011-03-28 | 2016-12-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High-strength austenitic stainless steel for high-pressure hydrogen gas |
JP2014218687A (ja) * | 2013-05-02 | 2014-11-20 | 日本冶金工業株式会社 | 高Mnオーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
-
2015
- 2015-09-30 JP JP2015192449A patent/JP6520617B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017066470A (ja) | 2017-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6004140B1 (ja) | オーステナイトステンレス鋼及びその製造方法 | |
JP6451545B2 (ja) | 高圧水素ガス用高Mn鋼鋼材およびその製造方法、ならびにその鋼材からなる、配管、容器、バルブおよび継手 | |
JP5131794B2 (ja) | 高圧水素ガス用高強度オーステナイトステンレス鋼 | |
JP5967066B2 (ja) | 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法 | |
JP5794945B2 (ja) | 耐熱オーステナイト系ステンレス鋼板 | |
JP5786830B2 (ja) | 高圧水素ガス用高強度オーステナイトステンレス鋼 | |
WO2018066579A1 (ja) | NiCrFe合金 | |
JP6675846B2 (ja) | 高温強度に優れたFe−Cr−Ni系合金 | |
JP7173359B2 (ja) | 二相ステンレス鋼材 | |
JP4462452B1 (ja) | 高合金管の製造方法 | |
JP2014005506A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
EP3722448B1 (en) | High-mn steel and method for manufacturing same | |
JP6816779B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金部材およびその製造方法 | |
JP2019189889A (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP6520617B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
JP5789342B2 (ja) | 優れた耐孔食性を有する高機能性高窒素2相ステンレス鋼 | |
JP7277715B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 | |
KR20190099232A (ko) | 듀플렉스 스테인리스 강 물품의 용도 | |
US10280487B2 (en) | High alloy for oil well | |
JP6736964B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金部材 | |
JP2017202495A (ja) | オーステナイト系耐熱鋼用溶接材料 | |
JP2014074209A (ja) | 二相系ステンレス鋼材および二相系ステンレス鋼管 | |
KR102149992B1 (ko) | 니켈재 및 니켈재의 제조 방법 | |
JP2018123359A (ja) | Ni耐熱合金部材 | |
JP6972722B2 (ja) | 低合金鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180509 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190318 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190415 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6520617 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |