JP6798297B2 - Stainless steel - Google Patents

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Description

本発明は、ステンレス鋼に関する。 The present invention relates to stainless steel.

近年、水素を燃料として走行する燃料電池自動車の開発、および燃料電池自動車に水素を供給する水素ステーションの実用化研究が進められている。ステンレス鋼は、燃料電池自動車の車載用配管、容器、バルブまたは継手等の用途に用いられる候補材料のひとつである。しかし、高圧の水素ガス環境では、ステンレス鋼といえども水素ガスによる脆化(水素環境脆化)を起こす場合がある。高圧ガス保安法に定められる自動車用圧縮水素容器例示基準では、水素脆化を起こさないステンレス鋼としてオーステナイト系のSUS316Lの使用が認められている。 In recent years, the development of fuel cell vehicles that run on hydrogen as fuel and the practical research of hydrogen stations that supply hydrogen to fuel cell vehicles have been promoted. Stainless steel is one of the candidate materials used for applications such as in-vehicle piping, containers, valves or fittings of fuel cell vehicles. However, in a high-pressure hydrogen gas environment, even stainless steel may cause embrittlement due to hydrogen gas (hydrogen environment embrittlement). According to the standards for exemplifying compressed hydrogen containers for automobiles stipulated in the High Pressure Gas Safety Act, the use of austenitic SUS316L as a stainless steel that does not cause hydrogen embrittlement is permitted.

しかしながら、燃料電池自動車の軽量化ならびに水素ステーションの高圧操業の必要性を考慮した場合、容器または配管等に用いられるステンレス鋼には既存のSUS316L以上の高強度を有し、かつ水素ガス環境で水素環境脆化を起こさないステンレス鋼が要望されている。 However, considering the weight reduction of fuel cell vehicles and the need for high-pressure operation of hydrogen stations, stainless steel used for containers or pipes has a high strength of SUS316L or higher, and hydrogen is used in a hydrogen gas environment. There is a demand for stainless steel that does not cause environmental embrittlement.

このようなニーズに対応して、例えば、特許文献1では、金属間化合物であるγ´相(NiTi)の析出強化を用い、1150MPa以上の引張強さを有し、かつ水素ガス環境で水素脆化を起こさないステンレス鋼が開示されている。また、特許文献2では、金属組織中にη相を含まず、γ´相を体積率で15%以上含有させた、高温特性および水素脆化特性に優れたFe−Ni基合金が提案されている。 In response to such needs, for example, Patent Document 1 uses precipitation strengthening of the γ'phase (Ni 3 Ti), which is an intermetallic compound, to have a tensile strength of 1150 MPa or more and in a hydrogen gas environment. Stainless steels that do not cause hydrogen embrittlement are disclosed. Further, Patent Document 2 proposes an Fe—Ni group alloy having excellent high temperature characteristics and hydrogen embrittlement characteristics, which does not contain the η phase in the metal structure and contains the γ'phase at a volume fraction of 15% or more. There is.

特開2014−047409号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-047409 特開2014−129576号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-129576

γ´相の析出強化を用いることで合金の強度を極めて高めることができるが、こうした合金は熱間加工性が劣化する場合があるため、改善の余地が残されている。 The strength of the alloy can be extremely increased by using the precipitation strengthening of the γ'phase, but there is still room for improvement because the hot workability of such an alloy may deteriorate.

本発明は上記の問題を解決し、熱間加工性に優れ、かつ高圧水素ガス環境下において優れた機械的特性を有するステンレス鋼を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a stainless steel having excellent hot workability and excellent mechanical properties in a high-pressure hydrogen gas environment.

本発明は、上記課題を解決するために完成されたものであり、下記のステンレス鋼を要旨とする。 The present invention has been completed in order to solve the above problems, and the gist of the present invention is the following stainless steel.

(1)化学組成が、質量%で、
C:0.08%以下、
Si:0.2〜1.0%、
Mn:0.2〜2.0%、
P:0.04%以下、
S:0.0003〜0.005%、
Ni:20.0〜32.0%、
Cr:12.0〜23.0%、
Ti:2.0〜5.0%、
Al:0.5〜3.0%、
N:0.02%以下、
B:0.0005〜0.010%、
V:0〜1.0%、
Nb:0〜1.0%、
Ta:0〜1.0%、
Hf:0〜1.0%、
Mo:0〜3.0%、
W:0〜6.0%、
Cu:0〜5.0%、
Co:0〜3.0%、
を含み、さらに、
Mg:0.0001〜0.010%、
Ca:0.0001〜0.010%、および、
REM:0.001〜0.10%、
から選択される1種以上を含み、
残部がFeおよび不純物であり、
下記(i)〜(iii)式を満足する、
ステンレス鋼。
3.5≦Ti+48/27Al≦6.5 ・・・(i)
0.30≦Ti/(Ti+48/27Al)≦0.80 ・・・(ii)
0.0003≦S+2×O−32(Σ[REM/A(REM)]+Mg/24+Ca/40)≦0.0015 ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、A(REM)は各希土類元素の原子量を表す。
(1) The chemical composition is mass%
C: 0.08% or less,
Si: 0.2-1.0%,
Mn: 0.2-2.0%,
P: 0.04% or less,
S: 0.0003 to 0.005%,
Ni: 20.0 to 32.0%,
Cr: 12.0 to 23.0%,
Ti: 2.0-5.0%,
Al: 0.5-3.0%,
N: 0.02% or less,
B: 0.0005 to 0.010%,
V: 0-1.0%,
Nb: 0-1.0%,
Ta: 0-1.0%,
Hf: 0-1.0%,
Mo: 0-3.0%,
W: 0-6.0%,
Cu: 0-5.0%,
Co: 0-3.0%,
Including,
Mg: 0.0001 to 0.010%,
Ca: 0.0001 to 0.010%, and
REM: 0.001 to 0.10%,
Including one or more selected from
The rest is Fe and impurities,
Satisfy the following equations (i) to (iii),
Stainless steel.
3.5 ≤ Ti + 48/27 Al ≤ 6.5 ... (i)
0.30 ≤ Ti / (Ti + 48/27 Al) ≤ 0.80 ... (ii)
0.0003 ≤ S + 2 x O-32 (Σ [REM / A (REM)] + Mg / 24 + Ca / 40) ≤ 0.0015 ... (iii)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and A (REM) represents the atomic weight of each rare earth element.

(2)前記化学組成が、質量%で、
V:0.01〜1.0%、
Nb:0.01〜1.0%、
Ta:0.01〜1.0%、および、
Hf:0.01〜1.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)に記載のステンレス鋼。
(2) The chemical composition is mass%.
V: 0.01-1.0%,
Nb: 0.01-1.0%,
Ta: 0.01-1.0%, and
Hf: 0.01-1.0%,
Contains one or more selected from
The stainless steel according to (1) above.

(3)前記化学組成が、質量%で、
Mo:0.01〜3.0%、
W:0.01〜6.0%、
Cu:0.01〜5.0、および、
Co:0.01〜3.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)または(2)に記載のステンレス鋼。
(3) The chemical composition is mass%.
Mo: 0.01-3.0%,
W: 0.01-6.0%,
Cu: 0.01-5.0, and
Co: 0.01-3.0%,
Contains one or more selected from
The stainless steel according to (1) or (2) above.

本発明によれば、良好な熱間加工性を有し、かつ水素ガス環境で水素環境脆化を起こさず、優れた機械的特性を有するステンレス鋼を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a stainless steel having good hot workability, not causing embrittlement of the hydrogen environment in a hydrogen gas environment, and having excellent mechanical properties.

本発明者らは、γ´析出強化型ステンレス鋼の熱間加工性と強度特性とを詳細に調査した結果、以下の知見を得るに至った。 As a result of detailed investigation of the hot workability and strength characteristics of γ'precipitation strengthening stainless steel, the present inventors have obtained the following findings.

(a)熱間加工性は不純物元素であるSを低減することに加え、Sを鋼中で安定に固定するMg、Caおよび希土類元素(REM)を含有させることで改善する。 (A) Hot workability is improved by reducing S, which is an impurity element, and also containing Mg, Ca, and a rare earth element (REM) that stably fix S in steel.

(b)一方、Mg、CaおよびREMを過剰に含有させると、γ´相の析出処理後、すなわち時効処理後の強度が低減することが判明した。この原因として、フリーのSがγ´相の析出する際の析出サイトを増加させる効果を有しており、フリーSが枯渇した結果、析出サイトが減少したことが推察される。 (B) On the other hand, it was found that when Mg, Ca and REM were excessively contained, the strength after the precipitation treatment of the γ'phase, that is, after the aging treatment was reduced. It is presumed that the cause of this is that the free S has the effect of increasing the precipitation sites when the γ'phase is precipitated, and that the precipitation sites are reduced as a result of the depletion of the free S.

(c)熱間加工性と時効後強度とを両立するためには、Mg、Ca、REMおよびSに加えて、Mg、CaおよびREMと結合しやすいOの含有量を厳格に調節することが必要である。 (C) In order to achieve both hot workability and post-aging strength, in addition to Mg, Ca, REM and S, the content of O that easily binds to Mg, Ca and REM should be strictly adjusted. is necessary.

本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

1.化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. 1. Chemical composition The reasons for limiting each element are as follows. In the following description, "%" for the content means "mass%".

C:0.08%以下
Cは、オーステナイト安定化元素ではあるが、同時に鋭敏化の原因にもなる元素であるため、本発明においては、C含有量は低い方がよい。C含有量が0.08%を超えると、炭化物が粒界に析出しやすくなり、靭性等へ悪影響を及ぼす。そのため、C含有量は0.08%以下とする。C含有量は0.07%以下であるが好ましく、0.06%以下であるのがより好ましい。
C: 0.08% or less C is an austenite-stabilizing element, but at the same time, it is an element that also causes sensitization. Therefore, in the present invention, the C content should be low. If the C content exceeds 0.08%, carbides are likely to precipitate at the grain boundaries, which adversely affects toughness and the like. Therefore, the C content is set to 0.08% or less. The C content is preferably 0.07% or less, more preferably 0.06% or less.

Si:0.2〜1.0%
Siは、脱酸作用を有するとともに、高温での耐食性および耐酸化性の向上に有効な元素である。このような効果を得るには、Si含有量を0.2%以上とする必要がある。しかしながら、Si含有量が1.0%を超えると、オーステナイトの安定性が低下して、σ相などの金属間化合物の生成を助長する。そのため、Si含有量は0.2〜1.0%とする。Si含有量は0.8%以下であるのが好ましく、0.6%以下であるのがより好ましい。
Si: 0.2 to 1.0%
Si is an element that has a deoxidizing effect and is effective in improving corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures. In order to obtain such an effect, the Si content needs to be 0.2% or more. However, when the Si content exceeds 1.0%, the stability of austenite decreases, which promotes the formation of intermetallic compounds such as the σ phase. Therefore, the Si content is set to 0.2 to 1.0%. The Si content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.6% or less.

Mn:0.2〜2.0%
Mnは、Siと同様、脱酸作用を有するとともに、オーステナイトの安定化にも寄与する元素である。このような効果を得るためには、Mn含有量を0.2%以上とする必要がある。しかしながら、Mn含有量が2.0%を超えると、熱間加工性および靭性の低下を招く。そのため、Mn含有量は0.2〜2.0%とする。Mn含有量は1.7%以下であるのが好ましく、1.5%以下であるのがより好ましい。
Mn: 0.2 to 2.0%
Like Si, Mn is an element that has a deoxidizing effect and also contributes to the stabilization of austenite. In order to obtain such an effect, the Mn content needs to be 0.2% or more. However, if the Mn content exceeds 2.0%, the hot workability and toughness are deteriorated. Therefore, the Mn content is set to 0.2 to 2.0%. The Mn content is preferably 1.7% or less, more preferably 1.5% or less.

P:0.04%以下
Pは、不純物として鋼中に含まれ、多量に含まれる場合には、熱間加工性および溶接性を著しく低下させる。そのため、Pの含有量に上限を設けて0.04%以下とする。Pの含有量は0.035%以下であるのが好ましく、0.03%以下であるのがより好ましい。なお、Pの含有量は可能な限り低減することが好ましいが、極度の低減は製造コストの増大を招く。そのため、P含有量は0.0005%以上であるのが好ましく、0.0008%以上であるのがより好ましい。
P: 0.04% or less P is contained in steel as an impurity, and when it is contained in a large amount, hot workability and weldability are significantly deteriorated. Therefore, the upper limit of the P content is set to 0.04% or less. The content of P is preferably 0.035% or less, and more preferably 0.03% or less. It is preferable to reduce the P content as much as possible, but the extreme reduction causes an increase in manufacturing cost. Therefore, the P content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.0008% or more.

S:0.0003〜0.005%
Sは、不純物として鋼中に含まれ、γ´相の析出を促進する重要な元素である。この効果を得るには、S含有量を0.0003%以上とする必要がある。一方、Sは熱間加工性を低下させるため、含有量が過剰になるのは避ける必要がある。そのため、S含有量は0.0003〜0.005%とする。S含有量は0.004%以下であるのが好ましく、0.003%以下であるのがより好ましい。
S: 0.0003 to 0.005%
S is contained in steel as an impurity and is an important element that promotes the precipitation of the γ'phase. In order to obtain this effect, the S content needs to be 0.0003% or more. On the other hand, since S lowers the hot workability, it is necessary to avoid an excessive content. Therefore, the S content is set to 0.0003 to 0.005%. The S content is preferably 0.004% or less, and more preferably 0.003% or less.

Ni:20.0〜32.0%
Niは、オーステナイト安定化元素であり、微細なγ´相[立方晶Ni(Ti,Al)]を析出させ鋼の高強度化に作用する元素である。Ni含有量が20.0%未満では、これらの効果が十分に得られない。一方、Ni含有量が32.0%を超えると、転位の局在化(プラナー化)が起こり易くなり、水素環境脆化特性が低下する。そのため、Ni含有量は20.0〜32.0%とする。Ni含有量は22.0%以上であるのが好ましく、23.0%以上であるのがより好ましい。また、Ni含有量は31.0%以下であるのが好ましく、30.0%以下であるのがより好ましい。
Ni: 20.0 to 32.0%
Ni is an austenite stabilizing element, which is an element that precipitates a fine γ'phase [cubic Ni 3 (Ti, Al)] and acts to increase the strength of steel. If the Ni content is less than 20.0%, these effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the Ni content exceeds 32.0%, dislocation localization (planarization) is likely to occur, and the hydrogen environment embrittlement property is deteriorated. Therefore, the Ni content is set to 20.0 to 32.0%. The Ni content is preferably 22.0% or more, and more preferably 23.0% or more. Further, the Ni content is preferably 31.0% or less, and more preferably 30.0% or less.

Cr:12.0〜23.0%
Crは、高温での耐酸化性および耐食性の確保のために必須の元素である。上述のNi含有量の範囲で、上記の効果を得るためには、Cr含有量を12.0%以上とする必要がある。しかしながら、Cr含有量が23.0%を超えると、高温でのオーステナイトの安定性が劣化して、金属間化合物であるσ相の析出を助長して靭性の低下を招く。したがって、Cr含有量は12.0〜23.0%とする。Cr含有量は13.0%以上であるのが好ましく、13.5%以上であるのがより好ましい。また、Cr含有量は21.0%以下であるのが好ましく、20.0%以下であるのがより好ましい。
Cr: 12.0 to 23.0%
Cr is an essential element for ensuring oxidation resistance and corrosion resistance at high temperatures. In the range of the above Ni content, in order to obtain the above effect, the Cr content needs to be 12.0% or more. However, when the Cr content exceeds 23.0%, the stability of austenite at high temperatures deteriorates, which promotes the precipitation of the σ phase, which is an intermetallic compound, and causes a decrease in toughness. Therefore, the Cr content is set to 12.0 to 23.0%. The Cr content is preferably 13.0% or more, and more preferably 13.5% or more. Further, the Cr content is preferably 21.0% or less, and more preferably 20.0% or less.

Ti:2.0〜5.0%
Tiは、Niと結合して微細な金属間化合物として粒内に析出して析出強化をもたらす。また、炭化物としても析出して、オーステナイト結晶粒を微細にして引張強さの向上に寄与する。これらの効果を得るためには、Ti含有量を2.0%以上とする必要がある。しかしながら、Ti含有量が過剰になると金属間化合物相が多量に析出し、熱間加工性および靱性の低下を招く。そのため、Ti含有量は2.0〜5.0%とする。Ti含有量は2.3%以上であるのが好ましく、2.5%以上であるのがより好ましい。また、Ti含有量は4.7%以下であるのが好ましく、4.5%以下であるのがより好ましい。
Ti: 2.0-5.0%
Ti binds to Ni and precipitates in the grains as a fine intermetallic compound to strengthen precipitation. It also precipitates as carbides, making austenite crystal grains finer and contributing to the improvement of tensile strength. In order to obtain these effects, the Ti content needs to be 2.0% or more. However, when the Ti content becomes excessive, a large amount of the intermetallic compound phase is precipitated, which causes deterioration of hot workability and toughness. Therefore, the Ti content is set to 2.0 to 5.0%. The Ti content is preferably 2.3% or more, more preferably 2.5% or more. The Ti content is preferably 4.7% or less, more preferably 4.5% or less.

Al:0.5〜3.0%
Alは、脱酸作用を有するとともに、Tiと同様に、Niと結合して微細な金属間化合物として粒内に析出し、高温でのクリープ強度および引張強さの向上に寄与する。それらの効果を得るためには、Al含有量を0.5%以上とする必要がある。しかしながら、Alの含有量が過剰になるとγ´相ではなくβ相(NiAl)が析出するようになり、かえって強度低下を招く。そのため、Al含有量は0.5〜3.0%とする。Al含有量は0.7%以上であるのが好ましく、0.8%以上であるのがより好ましい。また、Al含有量は2.7%以下であるのが好ましく、2.5%以下であるのがより好ましい。
Al: 0.5-3.0%
Al has a deoxidizing action and, like Ti, binds to Ni and precipitates in the grain as a fine intermetallic compound, which contributes to improvement of creep strength and tensile strength at high temperature. In order to obtain these effects, the Al content needs to be 0.5% or more. However, when the Al content becomes excessive, β phase (NiAl) is precipitated instead of γ'phase, which causes a decrease in strength. Therefore, the Al content is set to 0.5 to 3.0%. The Al content is preferably 0.7% or more, and more preferably 0.8% or more. The Al content is preferably 2.7% or less, and more preferably 2.5% or less.

3.5≦Ti+48/27Al≦6.5 ・・・(i)
0.30≦Ti/(Ti+48/27Al)≦0.80 ・・・(ii)
但し、式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
3.5 ≤ Ti + 48/27 Al ≤ 6.5 ... (i)
0.30 ≤ Ti / (Ti + 48/27 Al) ≤ 0.80 ... (ii)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel.

TiおよびAlは、共にNiとの金属間化合物であるγ´相を形成する。そのため、各々の含有量だけでなく、双方を考慮して含有量を調整する必要がある。TiおよびAlの含有量がともに低いと、γ´相の十分な析出が得られず良好なクリープ特性が得られない。一方、TiおよびAlの含有量がともに過剰であると、γ´相の多量の析出により、靭性の低下を招く。そのため、上記(i)式を満足する必要がある。上記(i)式の中辺値は、3.8%以上であるのが好ましく、4.0%以上であるのが好ましい。また、上記中辺値は、6.2%以下であるのが好ましく、6.0%以下であるのがより好ましい。 Both Ti and Al form a γ'phase, which is an intermetallic compound with Ni. Therefore, it is necessary to adjust the content not only in consideration of each content but also in consideration of both. If both the Ti and Al contents are low, sufficient precipitation of the γ'phase cannot be obtained and good creep characteristics cannot be obtained. On the other hand, if the contents of both Ti and Al are excessive, a large amount of precipitation of the γ'phase causes a decrease in toughness. Therefore, it is necessary to satisfy the above equation (i). The middle value of the above equation (i) is preferably 3.8% or more, and preferably 4.0% or more. The mid-edge value is preferably 6.2% or less, and more preferably 6.0% or less.

TiおよびAlの比率も、金属間化合物の析出量および析出形態に影響を及ぼす。原子量比でTiおよびAlに対するTiの比率が小さくなると、γ´相の析出量が低下する。一方、TiおよびAlに対するTiの比率が大きくなると、微細に析出するγ´相の量が低下し、針状で粗大な析出物であるη相(六方晶NiTi)が増加して、クリープ強度の低下および靭性の低下を招く。そのため、上記(ii)式を満足する必要がある。上記(ii)式の中辺値は、0.35以上であるのが好ましく、0.40以上であるのがより好ましい。また、上記中辺値は、0.75以下であるのが好ましく、0.70以下であるのがより好ましい。 The ratio of Ti and Al also affects the amount and morphology of the intermetallic compound. When the ratio of Ti to Ti and Al decreases in terms of atomic weight ratio, the amount of γ'phase precipitated decreases. On the other hand, as the ratio of Ti to Ti and Al increases, the amount of finely precipitated γ'phase decreases, and the η phase (hexagonal Ni 3 Ti), which is a needle-like coarse precipitate, increases and creeps. It causes a decrease in strength and a decrease in toughness. Therefore, it is necessary to satisfy the above equation (ii). The middle value of the above equation (ii) is preferably 0.35 or more, and more preferably 0.40 or more. The mid-edge value is preferably 0.75 or less, and more preferably 0.70 or less.

N:0.02%以下
Nは不純物として合金に含まれ、その含有量が過剰になると粗大なTiNとして析出し、固溶Ti量を低下させる。その結果、γ´相の析出量が減少して、強度低下を招く。また、粗大なTiN析出物は靭性および熱間加工性の劣化をもたらす。そのため、N含有量に上限を設けて0.02%以下とする。N含有量は0.017%以下であるのが好ましく、0.15%以下であるのがより好ましい。なお、N含有量は可能な限り低減させることが好ましいが、極度の低減は製造コストの増加を招く。そのため、N含有量は0.002%以上であるのが好ましく、0.004%以上であるのがより好ましい。
N: 0.02% or less N is contained in the alloy as an impurity, and when the content is excessive, it is precipitated as coarse TiN, which reduces the amount of solid solution Ti. As a result, the amount of γ'phase precipitated decreases, leading to a decrease in strength. In addition, coarse TiN precipitates result in deterioration of toughness and hot workability. Therefore, the upper limit of the N content is set to 0.02% or less. The N content is preferably 0.017% or less, more preferably 0.15% or less. It is preferable to reduce the N content as much as possible, but an extreme reduction causes an increase in manufacturing cost. Therefore, the N content is preferably 0.002% or more, and more preferably 0.004% or more.

B:0.0005〜0.010%
Bは、粒界に偏析して粒界を強化し、熱間加工性を向上させる元素である。この効果を得るには、B含有量を0.0005%以上とする必要がある。しかしながら、Bの含有量が過剰になると、溶接性が劣化することに加えて、熱間加工性が劣化する。そのため、B含有量は0.0005〜0.010%とする。B含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.006%以下であるのがより好ましい。
B: 0.0005 to 0.010%
B is an element that segregates at the grain boundaries to strengthen the grain boundaries and improve hot workability. In order to obtain this effect, the B content needs to be 0.0005% or more. However, if the B content is excessive, the weldability is deteriorated and the hot workability is deteriorated. Therefore, the B content is set to 0.0005 to 0.010%. The B content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.

V:0〜1.0%
Vは、Cと結合して微細な炭化物を形成し、結晶粒の微細化および引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じてVを含有させてもよい。しかしながら、V含有量が過剰になると炭化物または炭窒化物として多量に析出し、延性の低下を招く。したがって、V含有量は1.0%以下とする。V含有量は0.8%以下であるのが好ましく、0.5%以下であるのがより好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、V含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
V: 0-1.0%
V combines with C to form fine carbides, which contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of tensile strength. Therefore, V may be contained if necessary. However, if the V content is excessive, a large amount of carbide or carbonitride is precipitated, resulting in a decrease in ductility. Therefore, the V content is set to 1.0% or less. The V content is preferably 0.8% or less, more preferably 0.5% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the V content is preferably 0.01% or more.

Nb:0〜1.0%
Nbは、Vと同様にCと結合して微細な炭化物として粒内に析出し、結晶粒の微細化および引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じてNbを含有させてもよい。しかしながら、Nb含有量が過剰になると炭化物または炭窒化物として多量に析出し、延性および靱性の低下を招く。したがって、Nb含有量は1.0%以下とする。Nb含有量は0.8%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Nb含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Nb: 0-1.0%
Like V, Nb binds to C and precipitates in the grains as fine carbides, which contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of tensile strength. Therefore, Nb may be contained if necessary. However, if the Nb content is excessive, a large amount of carbide or carbonitride is precipitated, resulting in a decrease in ductility and toughness. Therefore, the Nb content is set to 1.0% or less. The Nb content is preferably 0.8% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Nb content is preferably 0.01% or more.

Ta:0〜1.0%
Taは、VおよびNbと同様にCと結合して微細な炭化物として粒内に析出し、結晶粒の微細化および引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じてTaを含有させてもよい。しかしながら、Ta含有量が過剰になると炭化物または炭窒化物として多量に析出し、延性および靱性の低下を招く。したがって、Ta含有量は1.0%以下とする。Ta含有量は0.8%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Ta含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Ta: 0-1.0%
Like V and Nb, Ta binds to C and precipitates in the grains as fine carbides, which contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of tensile strength. Therefore, Ta may be contained if necessary. However, if the Ta content is excessive, a large amount of carbide or carbonitride is precipitated, resulting in a decrease in ductility and toughness. Therefore, the Ta content is 1.0% or less. The Ta content is preferably 0.8% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Ta content is preferably 0.01% or more.

Hf:0〜1.0%
Hfは、V、NbおよびTaと同様にCと結合して微細な炭化物として粒内に析出し、結晶粒の微細化および引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じてHfを含有させてもよい。しかしながら、Hf含有量が過剰になると炭化物または炭窒化物として多量に析出し、クリープ延性および靱性の低下を招く。したがって、Hf含有量は1.0%以下とする。Hf含有量は0.8%以下であるのが好ましい。一方、上記の効果を得たい場合は、Hf含有量を0.01%以上とするのが好ましい。
Hf: 0 to 1.0%
Like V, Nb and Ta, Hf binds to C and precipitates in the grains as fine carbides, which contributes to the refinement of crystal grains and the improvement of tensile strength. Therefore, Hf may be contained if necessary. However, if the Hf content is excessive, a large amount of carbide or carbonitride is precipitated, resulting in a decrease in creep ductility and toughness. Therefore, the Hf content is set to 1.0% or less. The Hf content is preferably 0.8% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Hf content is preferably 0.01% or more.

なお、V、Nb、TaおよびHfから選択される2種以上の元素を複合して含有させる場合の合計量は、2.0%以下とすることが好ましく、1.8%以下とすることがより好ましい。 When two or more elements selected from V, Nb, Ta and Hf are compounded and contained, the total amount is preferably 2.0% or less, and preferably 1.8% or less. More preferred.

Mo:0〜3.0%
Moは、マトリックス中に固溶し、固溶強化として引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じてMoを含有させてもよい。しかしながら、Mo含有量が過剰になるとオーステナイトの安定性が失われて、靭性を劣化させる。したがって、Mo含有量は3.0%以下とする。一方、上記効果を得たい場合は、Mo含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Mo: 0-3.0%
Mo dissolves in the matrix and contributes to the improvement of tensile strength as a solid solution strengthening. Therefore, Mo may be contained if necessary. However, when the Mo content becomes excessive, the stability of austenite is lost and the toughness is deteriorated. Therefore, the Mo content is set to 3.0% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Mo content is preferably 0.01% or more.

W:0〜6.0%
Wは、Moと同様にマトリックス中に固溶し固溶強化として引張強さの向上に寄与する。そのため、必要に応じてWを含有させてもよい。しかしながら、W含有量が過剰になるとオーステナイトの安定性が失われて、靭性を劣化させる。したがって、W含有量は6.0%以下とする。一方、上記効果を得たい場合は、W含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
W: 0-6.0%
Like Mo, W dissolves in the matrix and contributes to the improvement of tensile strength as a solid solution strengthening. Therefore, W may be contained if necessary. However, when the W content becomes excessive, the stability of austenite is lost and the toughness is deteriorated. Therefore, the W content is set to 6.0% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the W content is preferably 0.01% or more.

なお、Mo、Wを複合して含有させる場合は、Mo+1/2Wの値を4.0%以下とすることが好ましく、3.5%以下とすることがより好ましい。 When Mo and W are contained in combination, the value of Mo + 1 / 2W is preferably 4.0% or less, and more preferably 3.5% or less.

Cu:0〜5.0%
Cuは、オーステナイトを安定にし、また時効時にマトリックス中にCu相として析出し強度の向上に寄与する。そのため、必要に応じてCuを含有させてもよい。しかしながら、Cuの含有量が過剰になると熱間加工性が劣化をする。したがって、Cu含有量は5.0%以下とする。一方、上記効果を得たい場合は、オーステナイトの安定性のみであれば、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。また、Cu相の析出による強化を得たい場合は、Cu含有量を2.0%以上とすることが好ましい。
Cu: 0-5.0%
Cu stabilizes austenite and precipitates as a Cu phase in the matrix during aging, contributing to the improvement of strength. Therefore, Cu may be contained if necessary. However, if the Cu content is excessive, the hot workability deteriorates. Therefore, the Cu content is 5.0% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Cu content is preferably 0.01% or more if only the stability of austenite is to be obtained. Further, when it is desired to obtain reinforcement by precipitation of the Cu phase, the Cu content is preferably 2.0% or more.

Co:0〜3.0%
Coは、オーステナイトを安定にする。そのため、必要に応じてCoを含有させてもよい。しかしながら、Coの含有量が過剰になると製造コストの上昇を招く。したがって、Co含有量は3.0%以下とする。一方、上記効果を得たい場合は、Co含有量を0.01%以上とすることが好ましい。
Co: 0-3.0%
Co stabilizes austenite. Therefore, Co may be contained if necessary. However, if the Co content is excessive, the manufacturing cost will increase. Therefore, the Co content is set to 3.0% or less. On the other hand, when the above effect is desired, the Co content is preferably 0.01% or more.

Mg:0.0001〜0.010%、
Ca:0.0001〜0.010%、および、
REM:0.001〜0.10%、
から選択される1種以上
Mg、CaおよびREMは、いずれも、Sと化合物を形成してマトリックス中のS量を低減し、熱間加工性を向上させる。Mg、CaおよびREMから選択される1種以上を含有させることにより、上述の効果が得られる。
Mg: 0.0001 to 0.010%,
Ca: 0.0001 to 0.010%, and
REM: 0.001 to 0.10%,
One or more of Mg, Ca and REM selected from the above form a compound with S to reduce the amount of S in the matrix and improve hot workability. The above effects can be obtained by containing one or more selected from Mg, Ca and REM.

Mgのみを選択して含有させる場合、上述の効果を得るには0.0001%以上含有させる必要がある。しかしながら、Mg含有量が過剰になると、Oと結合して、清浄性を著しく低下させ、かえって熱間加工性を劣化させる。したがって、Mg含有量は0.010%以下とする。Mg含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましい。また、Mg含有量は0.0002%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましい。 When only Mg is selected and contained, it is necessary to contain 0.0001% or more in order to obtain the above-mentioned effect. However, when the Mg content becomes excessive, it combines with O and significantly lowers the cleanliness, and rather deteriorates the hot workability. Therefore, the Mg content is 0.010% or less. The Mg content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.005% or less. The Mg content is preferably 0.0002% or more, more preferably 0.0003% or more.

Caのみを選択して含有させる場合、上述の効果を得るには0.0001%以上含有させる必要がある。しかしながら、Ca含有量が過剰になると、Oと結合して、清浄性を著しく低下させ、かえって熱間加工性を劣化させる。したがって、Ca含有量は0.010%以下とする。Ca含有量は0.008%以下であるのが好ましく、0.005%以下であるのがより好ましい。また、Ca含有量は、0.0002%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましい。 When only Ca is selected and contained, it is necessary to contain 0.0001% or more in order to obtain the above-mentioned effect. However, when the Ca content becomes excessive, it binds to O and significantly lowers the cleanliness, and rather deteriorates the hot workability. Therefore, the Ca content is 0.010% or less. The Ca content is preferably 0.008% or less, more preferably 0.005% or less. The Ca content is preferably 0.0002% or more, and more preferably 0.0003% or more.

なお、MgおよびCaを複合して含有させる場合の合計量は、0.010%以下であることが好ましく、0.008%以下であることがより好ましい。 The total amount of Mg and Ca compounded is preferably 0.010% or less, and more preferably 0.008% or less.

REMのみを選択して含有させる場合、上述の効果を得るには0.001%以上含有させる必要がある。しかしながら、REM含有量が過剰になると、熱間加工性および溶接性の劣化をもたらす。そのため、REM含有量は0.10%以下とする。REM含有量は0.09%以下であるのが好ましく、0.08%以下であるのがより好ましい。また、REM含有量は0.002%以上であるのが好ましく、0.003%以上であるのがより好ましく、0.005%以上であるのがさらに好ましい。 When only REM is selected and contained, it is necessary to contain 0.001% or more in order to obtain the above-mentioned effect. However, an excessive REM content results in deterioration of hot workability and weldability. Therefore, the REM content is set to 0.10% or less. The REM content is preferably 0.09% or less, more preferably 0.08% or less. The REM content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.003% or more, and even more preferably 0.005% or more.

なお、REMは、Sc、Yおよびランタノイドの合計17元素の総称であり、REM含有量は、これらのうちの1種以上の元素の合計含有量を指す。また、REMについては一般的にミッシュメタルに含有される。このため、例えば、ミッシュメタルの形で添加して、REMの量が上記の範囲となるように調整してもよい。 In addition, REM is a general term for a total of 17 elements of Sc, Y and lanthanoid, and REM content refers to the total content of one or more of these elements. Further, REM is generally contained in misch metal. Therefore, for example, it may be added in the form of mischmetal to adjust the amount of REM within the above range.

0.0003≦S+2×O−32(Σ[REM/A(REM)]+Mg/24+Ca/40)≦0.0015 ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、A(REM)は各希土類元素の原子量を表す。
0.0003 ≤ S + 2 x O-32 (Σ [REM / A (REM)] + Mg / 24 + Ca / 40) ≤ 0.0015 ... (iii)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and A (REM) represents the atomic weight of each rare earth element.

上述のように、Mg、CaおよびREMは、Sを化合物として固定することでマトリックスのSを低減し、熱間加工性を向上させるが、Sを固定しすぎると時効後の強度の低下を招く。また、これらの元素はOとも容易に結びつくため、鋼中のO含有量も併せて考慮する必要がある。これらのことから、上記(iii)式を満足するよう調整する。 As described above, Mg, Ca and REM reduce the S of the matrix and improve the hot workability by fixing S as a compound, but if S is fixed too much, the strength after aging is lowered. .. In addition, since these elements are easily combined with O, it is necessary to consider the O content in the steel as well. Based on these facts, adjustments are made to satisfy the above equation (iii).

本発明のステンレス鋼の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of the stainless steel of the present invention, the balance is Fe and impurities. Here, the "impurity" is a component mixed with raw materials such as ore and scrap, and various factors in the manufacturing process when steel is industrially manufactured, and is allowed as long as it does not adversely affect the present invention. Means something.

2.製造方法
本発明の析出強化型ステンレス鋼の製造方法については特に制限はないが、例えば、上述の化学組成を有する鋼塊または鋳片に、熱間加工を施すことによって製造することができる。また、当該熱間加工の後に、必要に応じて熱間押出等の異なる方法の熱間加工または冷間圧延等の冷間加工を施してもよい。
2. 2. Production Method The method for producing precipitation-strengthened stainless steel of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be produced by hot-working a steel ingot or slab having the above-mentioned chemical composition. Further, after the hot working, if necessary, hot working by a different method such as hot extrusion or cold working such as cold rolling may be performed.

さらに上記の工程の後、部位ごとの金属組織および機械的性質のばらつきを抑制し、熱間加工で生じた不均一な析出を一旦固溶させるため、850〜1000℃の温度範囲まで加熱して3min以上保持する固溶化熱処理を施すことが好ましい。加熱保持後は、合金部材を水冷等により急冷することが好ましい。 Further, after the above steps, in order to suppress variations in the metallographic structure and mechanical properties of each part and to temporarily dissolve the non-uniform precipitation caused by hot working, the mixture is heated to a temperature range of 850 to 1000 ° C. It is preferable to perform a solution heat treatment for holding for 3 minutes or more. After the heating and holding, it is preferable to quench the alloy member by water cooling or the like.

次に、時効熱処理によりγ´相を析出させる。上記処理を施し析出強化させることによって、高強度化が可能となる。γ´相を適正に析出させるためには、時効熱処理温度を630〜770℃とすることが好ましく、熱処理時間を8h以上とすることが好ましい。 Next, the γ'phase is precipitated by aging heat treatment. High strength can be achieved by performing the above treatment and strengthening precipitation. In order to properly precipitate the γ'phase, the aging heat treatment temperature is preferably 630 to 770 ° C., and the heat treatment time is preferably 8 hours or more.

時効熱処理温度を630℃以上にすることによって、γ´相を十分に析出させることができ、目標の強度を得ることができる。しかし、時効熱処理温度が770℃を超えると過時効となり、γ´相が粗大化し強度低下を招く。また、時効熱処理時間が8h未満ではγ´相の析出が不十分で所望の強度が得られない。時効熱処理時間の上限は特にないが、熱処理時間が過剰に長くなると過時効となり強度が低下するとともに、製造コストが増加するため、24h以下とすることが好ましい。 By setting the aging heat treatment temperature to 630 ° C. or higher, the γ'phase can be sufficiently precipitated and the target strength can be obtained. However, when the aging heat treatment temperature exceeds 770 ° C., overaging occurs, the γ'phase becomes coarse, and the strength decreases. Further, if the aging heat treatment time is less than 8 hours, the precipitation of the γ'phase is insufficient and the desired strength cannot be obtained. There is no particular upper limit to the aging heat treatment time, but if the heat treatment time is excessively long, aging occurs, the strength decreases, and the manufacturing cost increases. Therefore, it is preferably 24 hours or less.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

表1に示す化学組成を有するステンレス鋼を高周波真空溶解によって溶製し、50kgの鋼塊を得た。その後、熱間鍛造および熱間圧延を施すことにより、厚さ15mmの板材とした。 Stainless steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted by high-frequency vacuum melting to obtain a 50 kg ingot. Then, hot forging and hot rolling were performed to obtain a plate material having a thickness of 15 mm.

Figure 0006798297
Figure 0006798297

熱間圧延後の板材より、外径10mmの丸棒引張試験片を切り出し、グリーブル試験機により1000℃においてひずみ速度10(s−1)で引張試験を行い、絞り値を求めた。熱間加工性の評価においては、熱間圧延ままの状態での絞り値が70%以上の場合を合格(○)、70%未満の場合を不合格(×)とした。 A round bar tensile test piece having an outer diameter of 10 mm was cut out from the plate material after hot rolling, and a tensile test was performed at 1000 ° C. at 1000 ° C. with a strain rate of 10 (s -1 ) to obtain a drawing value. In the evaluation of hot workability, a case where the drawing value in the hot-rolled state was 70% or more was evaluated as acceptable (◯), and a case where the drawing value was less than 70% was evaluated as rejected (x).

その後、熱間圧延後の板材に対してさらに冷間圧延を施し、厚さ10.5mmの冷延鋼板とした。そして、得られた冷延鋼板に対して、まず900℃で30min保持した後に水冷する固溶化熱処理を施した。続いて、750℃で24h保持した後に放冷する時効処理を施し、試験材を得た。 Then, the plate material after hot rolling was further subjected to cold rolling to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 10.5 mm. Then, the obtained cold-rolled steel sheet was first subjected to a solution heat treatment of holding it at 900 ° C. for 30 minutes and then cooling it with water. Subsequently, a test material was obtained by subjecting it to aging treatment in which it was held at 750 ° C. for 24 hours and then allowed to cool.

上記試験材の長手方向から、平行部直径が2.5mmの丸棒引張試験片を採取し、常温大気中および常温の85MPaの高圧水素ガス中のそれぞれにおいて、ひずみ速度3×10−6(s−1)で引張試験を行い、引張強さおよび相対破断伸びを測定した。引張強さの評価においては、高圧水素ガス中での引張強さが1150MPa以上の場合を合格(○)、1150MPa未満の場合を不合格(×)とした。 A round bar tensile test piece having a parallel portion diameter of 2.5 mm was collected from the longitudinal direction of the test material, and the strain rate was 3 × 10 -6 (s) in the normal temperature atmosphere and in the high pressure hydrogen gas at room temperature of 85 MPa. A tensile test was carried out in -1 ), and the tensile strength and relative breaking elongation were measured. In the evaluation of the tensile strength, the case where the tensile strength in the high-pressure hydrogen gas was 1150 MPa or more was evaluated as acceptable (◯), and the case where the tensile strength was less than 1150 MPa was evaluated as rejected (x).

水素の影響は延性の低下に顕著に現れることから、下式で表わされるように、水素中破断伸びと大気中破断伸びとの比を相対破断伸びとした。なお、この相対破断伸びが80%以上であれば水素による延性低下は軽微であり、耐水素環境脆化特性に優れると判断できる。そのため、耐水素脆化特性の評価においては、相対破断伸びが80%以上である場合を合格(○)とし、80%未満である場合を不合格(×)とした。
相対破断伸び(%)=(水素中破断伸び)/(大気中破断伸び)×100
Since the effect of hydrogen appears remarkably on the decrease in ductility, the ratio of the elongation at break in hydrogen to the elongation at break in the atmosphere was defined as the relative elongation at break, as expressed by the following equation. If the relative elongation at break is 80% or more, the decrease in ductility due to hydrogen is slight, and it can be judged that the hydrogen-resistant environment embrittlement property is excellent. Therefore, in the evaluation of the hydrogen embrittlement resistance property, the case where the relative elongation at break is 80% or more is regarded as a pass (◯), and the case where the relative elongation at break is less than 80% is regarded as a fail (x).
Relative breaking elongation (%) = (breaking elongation in hydrogen) / (atmospheric breaking elongation) x 100

これらの結果を表2にまとめて示す。 These results are summarized in Table 2.

Figure 0006798297
Figure 0006798297

表2に示すように、本発明の規定を満足する試験No.1〜6においては、1000℃における絞り値が70%以上であり熱間加工性に優れるとともに、高圧水素ガス中での引張強さが1150MPa以上で、かつ、相対伸びも80%以上であり良好な耐水素環境脆化特性を示す結果となった。 As shown in Table 2, Test Nos. Satisfying the provisions of the present invention. In 1 to 6, the drawing value at 1000 ° C. is 70% or more, which is excellent in hot workability, the tensile strength in high-pressure hydrogen gas is 1150 MPa or more, and the relative elongation is 80% or more, which is good. The results showed excellent hydrogen-resistant environmental embrittlement characteristics.

これに対して、比較例である試験No.7〜12においては、熱間加工性、引張強さおよび水素脆化特性の少なくともいずれかが劣る結果となった。具体的には、試験No.7は、(iii)式中辺値が上限を超えているため、Sの粒界偏析によって粒界脆化が生じ、グリーブル試験の絞り値が70%未満であり、熱間加工性が劣る結果となった。また、試験No.8は、(iii)式中辺値が下限値未満であり、固溶Sが無くなったため、熱間加工性は良好であるものの、γ´相の析出密度が低下し、引張強さが劣る結果となった。 On the other hand, Test No. which is a comparative example. In 7 to 12, at least one of hot workability, tensile strength and hydrogen embrittlement property was inferior. Specifically, the test No. In No. 7, since the middle value of Eq. (iii) exceeds the upper limit, grain boundary embrittlement occurs due to grain boundary segregation of S, the aperture value of the greeble test is less than 70%, and the hot workability is inferior. It became. In addition, the test No. In No. 8, the middle value of Eq. (iii) was less than the lower limit and the solid solution S was eliminated, so that the hot workability was good, but the precipitation density of the γ'phase was lowered and the tensile strength was inferior. It became.

試験No.9は、(i)式中辺値が下限値未満であるため、γ´相の析出量が少なく引張強さが劣る結果となった。試験No.10は、(i)式中辺値が上限を超えているため、γ´相の析出は十分で強度は満足するものの、熱間加工性が劣化する結果となった。 Test No. In No. 9, since the middle value of Eq. (I) was less than the lower limit value, the amount of γ'phase precipitated was small and the tensile strength was inferior. Test No. In No. 10, since the middle value of the formula (i) exceeds the upper limit, the precipitation of the γ'phase is sufficient and the strength is satisfied, but the hot workability is deteriorated.

試験No.11は、(ii)式中辺値が上限を超えているため、η相の析出が顕著となり、引張強さが劣るとともに、水素脆化特性も劣化する結果となった。試験No.12は、(ii)式中辺値が下限値未満であるため、γ´相の析出量が少なくなり、引張強さが劣る結果となった。 Test No. In No. 11, since the middle value of Eq. (Ii) exceeded the upper limit, the precipitation of the η phase became remarkable, the tensile strength was inferior, and the hydrogen embrittlement property also deteriorated. Test No. In No. 12, since the middle value of Eq. (Ii) was less than the lower limit, the amount of γ'phase precipitated was small, resulting in inferior tensile strength.

本発明によれば、良好な熱間加工性を有し、かつ水素ガス環境で水素環境脆化を起こさず、優れた機械的特性を有するステンレス鋼を得ることができる。したがって、本発明のステンレス鋼は、高圧水素ガスのタンク、配管等として使用されるのに好適である。

According to the present invention, it is possible to obtain a stainless steel having good hot workability, not causing embrittlement of the hydrogen environment in a hydrogen gas environment, and having excellent mechanical properties. Therefore, the stainless steel of the present invention is suitable for use as a tank, pipe, etc. for high-pressure hydrogen gas.

Claims (3)

化学組成が、質量%で、
C:0.08%以下、
Si:0.2〜1.0%、
Mn:0.2〜2.0%、
P:0.04%以下、
S:0.0003〜0.005%、
Ni:20.0〜32.0%、
Cr:12.0〜23.0%、
Ti:2.0〜5.0%、
Al:0.5〜3.0%、
N:0.02%以下、
B:0.0005〜0.010%、
V:0〜1.0%、
Nb:0〜1.0%、
Ta:0〜1.0%、
Hf:0〜1.0%、
Mo:0〜3.0%、
W:0〜6.0%、
Cu:0〜5.0%、
Co:0〜3.0%、
を含み、さらに、
Mg:0.0001〜0.010%、
Ca:0.0001〜0.010%、および、
REM:0.001〜0.10%、
から選択される1種以上を含み、
残部がFeおよび不純物であり、
下記(i)〜(iii)式を満足する、
ステンレス鋼。
3.5≦Ti+48/27Al≦6.5 ・・・(i)
0.30≦Ti/(Ti+48/27Al)≦0.80 ・・・(ii)
0.0003≦S+2×O−32(Σ[REM/A(REM)]+Mg/24+Ca/40)≦0.0015 ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、A(REM)は各希土類元素の原子量を表す。
The chemical composition is mass%,
C: 0.08% or less,
Si: 0.2-1.0%,
Mn: 0.2-2.0%,
P: 0.04% or less,
S: 0.0003 to 0.005%,
Ni: 20.0 to 32.0%,
Cr: 12.0 to 23.0%,
Ti: 2.0-5.0%,
Al: 0.5-3.0%,
N: 0.02% or less,
B: 0.0005 to 0.010%,
V: 0-1.0%,
Nb: 0-1.0%,
Ta: 0-1.0%,
Hf: 0-1.0%,
Mo: 0-3.0%,
W: 0-6.0%,
Cu: 0-5.0%,
Co: 0-3.0%,
Including,
Mg: 0.0001 to 0.010%,
Ca: 0.0001 to 0.010%, and
REM: 0.001 to 0.10%,
Including one or more selected from
The rest is Fe and impurities,
Satisfy the following equations (i) to (iii),
Stainless steel.
3.5 ≤ Ti + 48/27 Al ≤ 6.5 ... (i)
0.30 ≤ Ti / (Ti + 48/27 Al) ≤ 0.80 ... (ii)
0.0003 ≤ S + 2 x O-32 (Σ [REM / A (REM)] + Mg / 24 + Ca / 40) ≤ 0.0015 ... (iii)
However, each element symbol in the formula represents the content (mass%) of each element contained in the steel, and A (REM) represents the atomic weight of each rare earth element.
前記化学組成が、質量%で、
V:0.01〜1.0%、
Nb:0.01〜1.0%、
Ta:0.01〜1.0%、および、
Hf:0.01〜1.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1に記載のステンレス鋼。
When the chemical composition is mass%,
V: 0.01-1.0%,
Nb: 0.01-1.0%,
Ta: 0.01-1.0%, and
Hf: 0.01-1.0%,
Contains one or more selected from
The stainless steel according to claim 1.
前記化学組成が、質量%で、
Mo:0.01〜3.0%、
W:0.01〜6.0%、
Cu:0.01〜5.0、および、
Co:0.01〜3.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1または請求項2に記載のステンレス鋼。

When the chemical composition is mass%,
Mo: 0.01-3.0%,
W: 0.01-6.0%,
Cu: 0.01-5.0, and
Co: 0.01-3.0%,
Contains one or more selected from
The stainless steel according to claim 1 or 2.

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JPH09279309A (en) * 1996-04-12 1997-10-28 Daido Steel Co Ltd Iron-chrome-nickel heat resistant alloy
JP3744083B2 (en) * 1996-10-25 2006-02-08 大同特殊鋼株式会社 Heat-resistant alloy with excellent cold workability
JP5786830B2 (en) * 2012-09-03 2015-09-30 新日鐵住金株式会社 High-strength austenitic stainless steel for high-pressure hydrogen gas
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