JP7339526B2 - Austenitic stainless steel - Google Patents

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Description

本開示は、鋼材に関し、さらに詳しくは、オーステナイト系ステンレス鋼材に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to steel materials, and more particularly to austenitic stainless steel materials.

石油精製プラントや石油化学プラント等の化学プラント設備に用いられる鋼材は、高温強度が求められる。これらの化学プラント設備用途の鋼材として、オーステナイト系ステンレス鋼材が用いられている。 High-temperature strength is required for steel materials used in chemical plant facilities such as petroleum refining plants and petrochemical plants. Austenitic stainless steel materials are used as steel materials for these chemical plant equipment applications.

化学プラント設備は複数の装置を含む。化学プラント設備の各装置はたとえば、減圧蒸留装置、脱硫装置、接触改質装置等である。これらの装置は、加熱炉管、反応塔、槽、熱交換器、配管等を含む。これらの装置は、鋼材を溶接して形成された溶接構造物である。 Chemical plant equipment includes multiple devices. Each device of the chemical plant equipment is, for example, a vacuum distillation device, a desulfurization device, a catalytic reforming device, and the like. These devices include furnace tubes, reactor columns, vessels, heat exchangers, piping, and the like. These devices are welded structures formed by welding steel materials.

減圧蒸留装置の加熱炉管等は、一般に300~400℃で操業され、加熱炉管に掛かる圧力はそれほど高くない。しかしながら、加熱中の石油が気化すると、気化した石油による断熱効果が発生する。この断熱効果により、加熱炉管の温度が700℃程度まで高まる場合がある。そのため、化学プラント設備に利用されるオーステナイト系ステンレス鋼材では、300~700℃の高温環境において、高いクリープ強度が求められる。また、上述の高温環境で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼材では、稼働中の鋼材の破断を抑制するために、高いクリープ延性も求められる。 A heating furnace tube or the like of a vacuum distillation apparatus is generally operated at 300 to 400° C., and the pressure applied to the heating furnace tube is not so high. However, when the petroleum is vaporized during heating, an insulating effect is generated by the vaporized petroleum. Due to this insulating effect, the temperature of the heating furnace tube may rise to about 700°C. Therefore, austenitic stainless steel materials used in chemical plant equipment are required to have high creep strength in a high temperature environment of 300 to 700°C. In addition, high creep ductility is also required for the austenitic stainless steel materials used in the above-described high-temperature environment in order to suppress fracture of the steel materials during operation.

国際公開第2018/043565号(特許文献1)では、高温域で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼材のクリープ強度及びクリープ延性の改善について開示されている。この文献に開示されているオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.10~1.00%、Mn:0.20~2.00%、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:16.0~25.0%、Ni:10.0~30.0%、Mo:0.1~5.0%、Nb:0.20~1.00%、N:0.050~0.300%、sol.Al:0.0005~0.100%、B:0.0010~0.0080%、Cu:0~5.0%、W:0~5.0%、Co:0~1.0%、V:0~1.00%、Ta:0~0.2%、Hf:0~0.20%、Ca:0~0.010%、Mg:0~0.010%、及び、希土類元素:0~0.10%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、B+0.004-0.9C+0.017Mo≧0を満たす化学組成を有する。特許文献1に提案されたオーステナイト系ステンレス鋼は、B、Cu及びMo含有量を調整することにより、優れたクリープ強度及びクリープ延性が得られている。 International Publication No. 2018/043565 (Patent Document 1) discloses improvements in creep strength and creep ductility of austenitic stainless steel materials used in high temperature ranges. The austenitic stainless steel disclosed in this document has C: 0.030% or less, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.20 to 2.00%, P: 0% by mass. .040% or less, S: 0.010% or less, Cr: 16.0 to 25.0%, Ni: 10.0 to 30.0%, Mo: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.0% 20-1.00%, N: 0.050-0.300%, sol. Al: 0.0005-0.100%, B: 0.0010-0.0080%, Cu: 0-5.0%, W: 0-5.0%, Co: 0-1.0%, V : 0 to 1.00%, Ta: 0 to 0.2%, Hf: 0 to 0.20%, Ca: 0 to 0.010%, Mg: 0 to 0.010%, and rare earth elements: 0 ~0.10%, the balance being Fe and impurities, and having a chemical composition that satisfies B+0.004−0.9C+0.017Mo 2 ≧0. The austenitic stainless steel proposed in Patent Document 1 has excellent creep strength and creep ductility by adjusting the B, Cu and Mo contents.

国際公開第2018/043565号WO2018/043565

ところで、化学プラント設備等の装置によっては、高温環境において、特許文献1で想定されているよりも長時間でのクリープ強度及びクリープ延性の両立が求められる場合がある。特に、試験応力を80MPaとした700℃でのクリープ破断試験において、クリープ破断時間が10000時間以上となり、かつ、クリープ破断絞りが50%以上となる、クリープ強度及びクリープ延性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材が求められている。 By the way, depending on equipment such as chemical plant equipment, there are cases where it is required to have both creep strength and creep ductility in a high-temperature environment for a longer period of time than assumed in Patent Document 1. In particular, an austenitic stainless steel material having creep strength and creep ductility with a creep rupture time of 10,000 hours or more and a creep rupture reduction of 50% or more in a creep rupture test at 700°C with a test stress of 80 MPa. It has been demanded.

本開示の目的は、高温環境での長時間での使用においても、優れたクリープ強度と優れたクリープ延性との両立が可能なオーステナイト系ステンレス鋼材を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide an austenitic stainless steel material capable of achieving both excellent creep strength and excellent creep ductility even when used for a long time in a high temperature environment.

本開示によるオーステナイト系ステンレス鋼材は、
化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.10~1.00%、
Mn:0.2~2.0%、
P:0.01~0.04%、
S:0.0100%以下、
Cr:15.00~25.00%、
Ni:9.00~18.00%、
Mo:1.0~5.0%、
Nb:0.20~2.00%、
N:0.050~0.180%、
sol.Al:0.001~0.080%、
B:0.0005~0.0080%、
Cu:0~2.00%、
V:0~1.00%、
Co:0~1.0%、
Y:0~1.00%、
Zr:0~1.0%、
Hf:0~0.20%、
Ta:0~0.20%、
W:0~5.0%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、及び、
Y以外の希土類元素:0~0.100%を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
結晶粒度番号が4.0~9.0であり、
前記オーステナイト系ステンレス鋼材中のオーステナイト結晶粒界でのB濃度(質量%)を[BGB]と定義し、オーステナイト結晶粒内のB濃度(質量%)を[BBM]と定義したとき、式(1)を満たす。
[BGB]/[BBM]≧500 (1)
The austenitic stainless steel material according to the present disclosure is
The chemical composition, in mass %,
C: 0.030% or less,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.2-2.0%,
P: 0.01 to 0.04%,
S: 0.0100% or less,
Cr: 15.00 to 25.00%,
Ni: 9.00 to 18.00%,
Mo: 1.0 to 5.0%,
Nb: 0.20 to 2.00%,
N: 0.050 to 0.180%,
sol. Al: 0.001 to 0.080%,
B: 0.0005 to 0.0080%,
Cu: 0 to 2.00%,
V: 0 to 1.00%,
Co: 0 to 1.0%,
Y: 0 to 1.00%,
Zr: 0 to 1.0%,
Hf: 0-0.20%,
Ta: 0 to 0.20%,
W: 0 to 5.0%,
Ca: 0 to 0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%, and
Rare earth elements other than Y: 0 to 0.100%,
The balance consists of Fe and impurities,
The grain size number is 4.0 to 9.0,
When the B concentration (% by mass) at the austenite grain boundaries in the austenitic stainless steel material is defined as [B GB ], and the B concentration (% by mass) within the austenite crystal grains is defined as [B BM ], the formula (1) is satisfied.
[B GB ]/[B BM ]≧500 (1)

本開示のオーステナイト系ステンレス鋼材は、高温環境での長時間での使用においても、優れたクリープ強度と優れたクリープ延性との両立が可能である。 The austenitic stainless steel material of the present disclosure can achieve both excellent creep strength and excellent creep ductility even when used for a long time in a high temperature environment.

図1は、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])の測定方法を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method for measuring the degree of grain boundary B segregation ([B GB ]/[B BM ]).

本発明者らは、高温環境において、優れたクリープ強度及び優れたクリープ延性の両立が可能なオーステナイト系ステンレス鋼材について、検討を行った。 The present inventors investigated an austenitic stainless steel material capable of achieving both excellent creep strength and excellent creep ductility in a high-temperature environment.

本発明者らは初めに、鋼材の化学組成について検討を行った。化学プラント設備等に用いられる場合、鋼材には、耐ポリチオン酸SCC性も要求される。耐ポリチオン酸SCC性にはCr、Moが有効であることが知られている。さらに、高温環境での鋼材のクリープ強度を高めるためには、オーステナイトを安定化させることが有効である。オーステナイトの安定化には、Ni、Mn、Nが有効である。さらに、高温環境での粒界強度を高めれば、クリープ強度及びクリープ延性の両方を高めることができる。粒界強度を高めるには、Bが有効である。 The present inventors first investigated the chemical composition of steel. When used in chemical plant facilities, etc., the steel material is also required to have polythionic acid SCC resistance. It is known that Cr and Mo are effective for polythioic acid SCC resistance. Furthermore, stabilizing austenite is effective in increasing the creep strength of steel in a high-temperature environment. Ni, Mn, and N are effective in stabilizing austenite. Furthermore, both creep strength and creep ductility can be increased by increasing grain boundary strength in a high temperature environment. B is effective for increasing the grain boundary strength.

以上の事項を考慮して、本発明者らは、オーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成を検討した。その結果、化学組成が、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.10~1.00%、Mn:0.2~2.0%、P:0.01~0.04%、S:0.0100%以下、Cr:15.00~25.00%、Ni:9.00~18.00%、Mo:1.0~5.0%、Nb:0.20~2.00%、N:0.050~0.180%、sol.Al:0.001~0.080%、B:0.0005~0.0080%、Cu:0~2.00%、V:0~1.00%、Co:0~1.0%、Y:0~1.00%、Zr:0~1.0%、Hf:0~0.20%、Ta:0~0.20%、W:0~5.0%、Ca:0~0.0100%、Mg:0~0.0100%、及び、Y以外の希土類元素:0~0.100%を含有し、残部がFe及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼材であれば、高温環境において優れたクリープ強度と優れたクリープ延性とを両立できる可能性があると考えた。 In consideration of the above matters, the present inventors investigated the chemical composition of the austenitic stainless steel material. As a result, the chemical composition is, in mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.2 to 2.0%, P: 0.01 to 0.04 %, S: 0.0100% or less, Cr: 15.00-25.00%, Ni: 9.00-18.00%, Mo: 1.0-5.0%, Nb: 0.20-2 .00%, N: 0.050-0.180%, sol. Al: 0.001 to 0.080%, B: 0.0005 to 0.0080%, Cu: 0 to 2.00%, V: 0 to 1.00%, Co: 0 to 1.0%, Y : 0-1.00%, Zr: 0-1.0%, Hf: 0-0.20%, Ta: 0-0.20%, W: 0-5.0%, Ca: 0-0. 0100%, Mg: 0 to 0.0100%, rare earth elements other than Y: 0 to 0.100%, and the balance being Fe and impurities. It was considered possible to achieve both creep strength and excellent creep ductility.

本発明者らはさらに、Bの粒界での偏析に注目した。Bは粒界に偏析して粒界強度を高める。粒界強度が高まれば、クリープ強度が高まるだけでなく、クリープ延性も高まる。つまり、粒界でのB偏析度を高めれば、クリープ強度とクリープ延性との両方を高めることができる。そこで、本発明者らは、粒界でのB偏析度を高める方法を検討した。その結果、粒界でのB偏析度は、オーステナイト結晶粒のサイズと関連することを見出した。以下、この点について説明する。 The present inventors also paid attention to the segregation of B at grain boundaries. B segregates at grain boundaries to increase grain boundary strength. A higher grain boundary strength not only increases the creep strength, but also increases the creep ductility. That is, by increasing the degree of B segregation at the grain boundaries, both creep strength and creep ductility can be increased. Therefore, the present inventors investigated a method for increasing the degree of B segregation at grain boundaries. As a result, it was found that the degree of B segregation at grain boundaries is related to the size of austenite grains. This point will be described below.

オーステナイト結晶粒が微細であれば、粒界面積が増大する。この場合、高温環境において、粒界での変形が助長される。そのため、クリープ強度が低下する。したがって、クリープ強度を考慮すれば、オーステナイト結晶粒は大きい方が好ましい。 If the austenite grains are fine, the grain boundary area increases. In this case, deformation at grain boundaries is promoted in a high-temperature environment. Therefore, the creep strength is lowered. Therefore, considering the creep strength, the larger the austenite grains, the better.

しかしながら、粒界でのB偏析を考慮した場合、オーステナイト結晶粒が大きくなれば、粒内のBが粒界まで移動するまでの距離が長くなる。この場合、Bが拡散してもBが粒界まで到達しにくくなり、その結果、粒界のB偏析度を高めることができない。したがって、オーステナイト結晶粒は、粒界でのB偏析度が十分に高くなる程度に小さく、かつ、高温環境においてクリープ強度を十分に維持できる程度に大きいサイズである必要がある。 However, when B segregation at grain boundaries is taken into account, the larger the austenite grains, the longer the distance until B in the grains moves to the grain boundaries. In this case, even if B diffuses, it becomes difficult for B to reach the grain boundary, and as a result, the degree of segregation of B at the grain boundary cannot be increased. Therefore, the austenite grains should be small enough to ensure a sufficiently high degree of B segregation at the grain boundaries and large enough to maintain sufficient creep strength in a high-temperature environment.

そこで、本発明者らは、上述の化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼材において、結晶粒度番号の適切な範囲について検討を行った。その結果、結晶粒度番号が4.0~9.0であれば、粒界のB偏析度を十分に高めつつ、高温環境におけるクリープ強度も十分に維持できることを見出した。 Accordingly, the present inventors have investigated the appropriate range of the grain size number in the austenitic stainless steel material having the chemical composition described above. As a result, it was found that if the grain size number is 4.0 to 9.0, the creep strength in a high-temperature environment can be sufficiently maintained while sufficiently increasing the degree of B segregation at the grain boundary.

しかしながら、上述の化学組成を有し、結晶粒度番号が4.0~9.0であるオーステナイト系ステンレス鋼材であっても、高温環境において十分なクリープ強度及び十分なクリープ延性の両立が困難となる場合があった。そこで、本発明者らはさらに検討を行った。上述の通り、粒界のB偏析度を十分に高めれば、クリープ強度及びクリープ延性の両方を高めることができる。そこで、本発明者らは、粒界のB偏析度について検討を行った。その結果、オーステナイト系ステンレス鋼材中のオーステナイト結晶粒界でのB濃度(質量%)を[BGB]と定義し、オーステナイト結晶粒内のB濃度(質量%)を[BBM]と定義したとき、上述の化学組成を有し、結晶粒度番号が4.0~9.0であるオーステナイト系ステンレス鋼材において、さらに式(1)を満たせば、高温環境において優れたクリープ強度と優れたクリープ延性とを両立できることを見出した。
[BGB]/[BBM]≧500 (1)
However, even with an austenitic stainless steel material having the chemical composition described above and a grain size number of 4.0 to 9.0, it is difficult to achieve both sufficient creep strength and sufficient creep ductility in a high-temperature environment. there was a case. Therefore, the present inventors conducted further studies. As described above, both creep strength and creep ductility can be increased by sufficiently increasing the degree of B segregation at grain boundaries. Therefore, the present inventors investigated the degree of B segregation at grain boundaries. As a result, when the B concentration (% by mass) at the austenite grain boundaries in the austenitic stainless steel is defined as [B GB ], and the B concentration (% by mass) within the austenite grains is defined as [B BM ] If the austenitic stainless steel material having the chemical composition described above and having a grain size number of 4.0 to 9.0 further satisfies the formula (1), it has excellent creep strength and excellent creep ductility in a high-temperature environment. It was discovered that both
[B GB ]/[B BM ]≧500 (1)

以上の知見に基づいて完成した本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、次の構成を有する。 The austenitic stainless steel material of this embodiment completed based on the above findings has the following configuration.

[1]
オーステナイト系ステンレス鋼材であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.10~1.00%、
Mn:0.2~2.0%、
P:0.01~0.04%、
S:0.0100%以下、
Cr:15.00~25.00%、
Ni:9.00~18.00%、
Mo:1.0~5.0%、
Nb:0.20~2.00%、
N:0.050~0.180%、
sol.Al:0.001~0.080%、
B:0.0005~0.0080%、
Cu:0~2.00%、
V:0~1.00%、
Co:0~1.0%、
Y:0~1.00%、
Zr:0~1.0%、
Hf:0~0.20%、
Ta:0~0.20%、
W:0~5.0%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、及び、
Y以外の希土類元素:0~0.100%を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
結晶粒度番号が4.0~9.0であり、
前記オーステナイト系ステンレス鋼材中のオーステナイト結晶粒界でのB濃度(質量%)を[BGB]と定義し、オーステナイト結晶粒内のB濃度(質量%)を[BBM]と定義したとき、式(1)を満たす、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[BGB]/[BBM]≧500 (1)
[1]
An austenitic stainless steel material,
The chemical composition, in mass %,
C: 0.030% or less,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.2-2.0%,
P: 0.01 to 0.04%,
S: 0.0100% or less,
Cr: 15.00 to 25.00%,
Ni: 9.00 to 18.00%,
Mo: 1.0 to 5.0%,
Nb: 0.20 to 2.00%,
N: 0.050 to 0.180%,
sol. Al: 0.001 to 0.080%,
B: 0.0005 to 0.0080%,
Cu: 0 to 2.00%,
V: 0 to 1.00%,
Co: 0 to 1.0%,
Y: 0 to 1.00%,
Zr: 0 to 1.0%,
Hf: 0-0.20%,
Ta: 0 to 0.20%,
W: 0 to 5.0%,
Ca: 0 to 0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%, and
Rare earth elements other than Y: 0 to 0.100%,
The balance consists of Fe and impurities,
The grain size number is 4.0 to 9.0,
When the B concentration (% by mass) at the austenite grain boundaries in the austenitic stainless steel material is defined as [B GB ], and the B concentration (% by mass) within the austenite crystal grains is defined as [B BM ], the formula satisfy (1),
Austenitic stainless steel material.
[B GB ]/[B BM ]≧500 (1)

[2]
[1]に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Cu:0.05~2.00%、
V:0.10~1.00%、
Co:0.1~1.0%、
Y:0.01~1.00%
Zr:0.1~1.0%
Hf:0.01~0.20%、
Ta:0.01~0.20%、及び、
W:0.1~5.0%、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[2]
The austenitic stainless steel material according to [1],
The chemical composition is
Cu: 0.05 to 2.00%,
V: 0.10 to 1.00%,
Co: 0.1 to 1.0%,
Y: 0.01 to 1.00%
Zr: 0.1-1.0%
Hf: 0.01 to 0.20%,
Ta: 0.01 to 0.20%, and
W: 0.1 to 5.0%, containing one or more elements selected from the group consisting of
Austenitic stainless steel material.

[3]
[1]又は[2]に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0005~0.0100%、
Mg:0.0005~0.0100%、及び、
Y以外の希土類元素:0.001~0.100%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[3]
The austenitic stainless steel material according to [1] or [2],
The chemical composition is
Ca: 0.0005 to 0.0100%,
Mg: 0.0005 to 0.0100%, and
Rare earth elements other than Y: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.100%,
Austenitic stainless steel material.

[4]
[1]~[3]のいずれか1項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成はさらに、式(2)を満たす、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
0.2×Mo+5×Nb+500×B>2.00 (2)
[4]
The austenitic stainless steel material according to any one of [1] to [3],
The chemical composition further satisfies formula (2),
Austenitic stainless steel material.
0.2×Mo+5×Nb+500×B>2.00 (2)

以下、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 The austenitic stainless steel material of this embodiment will be described in detail below. "%" for elements means % by weight unless otherwise specified.

[化学組成について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
[About chemical composition]
The chemical composition of the austenitic stainless steel material of this embodiment contains the following elements.

C:0.030%以下
炭素(C)は不可避に含有される。つまり、C含有量は0%超である。Cは、高温環境でのオーステナイト系ステンレス鋼材の使用中において、粒界にM23型のCr炭化物を生成する。このCr炭化物は、鋼材の耐ポリチオン酸SCC性を低下する。C含有量が0.030%を超えれば、他の元素含有量が本実施の範囲内であっても、鋼材の耐ポリチオン酸SCC性が顕著に低下する。したがって、C含有量は0.030%以下である。C含有量の好ましい上限は0.028%であり、さらに好ましくは0.024%であり、さらに好ましくは0.022%である。C含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、C含有量の過剰な低減は製造コストを高くする。したがって、工業生産上、C含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
C: 0.030% or less Carbon (C) is inevitably contained. That is, the C content is over 0%. C forms M 23 C 6 type Cr carbides at grain boundaries during the use of austenitic stainless steel materials in high temperature environments. This Cr carbide lowers the polythioic acid SCC resistance of the steel material. If the C content exceeds 0.030%, the polythionic acid SCC resistance of the steel material is remarkably lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the C content is 0.030% or less. A preferable upper limit of the C content is 0.028%, more preferably 0.024%, and still more preferably 0.022%. The C content is preferably as low as possible. However, excessive reduction of the C content increases manufacturing costs. Therefore, in view of industrial production, the preferred lower limit of the C content is 0.001%, more preferably 0.002%.

Si:0.10~1.00%
シリコン(Si)は、製鋼工程において、鋼を脱酸する。Siはさらに、高温環境において、鋼材の耐酸化性及び耐水蒸気酸化性を高める。Si含有量が0.10%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境において、鋼材中にシグマ相(σ相)が生成する。この場合、高温環境での鋼材のクリープ強度が低下する。したがって、Si含有量は0.10~1.00%である。Si含有量の好ましい下限は0.14%であり、さらに好ましくは0.16%であり、さらに好ましくは0.18%である。Si含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.75%である。
Si: 0.10-1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel in the steelmaking process. Si further enhances the oxidation resistance and steam oxidation resistance of steel in high temperature environments. If the Si content is less than 0.10%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Si content exceeds 1.00%, a sigma phase (σ phase) is formed in the steel material in a high-temperature environment even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment. In this case, the creep strength of the steel material is lowered in a high-temperature environment. Therefore, the Si content is 0.10-1.00%. A preferable lower limit of the Si content is 0.14%, more preferably 0.16%, and still more preferably 0.18%. A preferable upper limit of the Si content is 0.90%, more preferably 0.80%, and still more preferably 0.75%.

Mn:0.2~2.0%
マンガン(Mn)は、オーステナイトを安定化して、高温環境において鋼材のクリープ強度を高める。Mnはさらに、製鋼工程において、鋼を脱酸する。Mn含有量が0.2%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が2.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境において、鋼材中にσ相を形成する。この場合、高温環境での鋼材のクリープ強度が低下する。したがって、Mn含有量は0.2~2.0%である。Mn含有量の好ましい下限は0.3%であり、さらに好ましくは0.4%である。Mn含有量の好ましい上限は1.9%であり、さらに好ましくは1.8%であり、さらに好ましくは1.7%である。
Mn: 0.2-2.0%
Manganese (Mn) stabilizes austenite and increases the creep strength of steel in high temperature environments. Mn also deoxidizes steel in the steelmaking process. If the Mn content is less than 0.2%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Mn content exceeds 2.0%, the σ phase is formed in the steel material in a high-temperature environment even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, the creep strength of the steel material is lowered in a high-temperature environment. Therefore, the Mn content is 0.2-2.0%. A preferred lower limit for the Mn content is 0.3%, more preferably 0.4%. A preferable upper limit of the Mn content is 1.9%, more preferably 1.8%, and still more preferably 1.7%.

P:0.01~0.04%
燐(P)は、高温環境において粒界に偏析して、鋼材のクリープ延性を高める。P含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、P含有量が0.04%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及び靱性を低下する。したがって、P含有量は0.01~0.04%である。P含有量の好ましい下限は0.02%である。P含有量の好ましい上限は0.03%である。
P: 0.01 to 0.04%
Phosphorus (P) segregates at grain boundaries in a high-temperature environment to increase the creep ductility of steel materials. If the P content is less than 0.01%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the P content exceeds 0.04%, the hot workability and toughness of the steel are lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the P content is 0.01-0.04%. A preferable lower limit of the P content is 0.02%. A preferable upper limit of the P content is 0.03%.

S:0.0100%以下
硫黄(S)は不可避に含有される。つまり、S含有量は0%超である。Sは、鋼材の熱間加工性及び靱性を低下する。S含有量が0.0100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、熱間加工性及び靱性が顕著に低下する。したがって、S含有量は0.0100%以下である。S含有量の好ましい上限は0.0080%であり、さらに好ましくは0.0070%であり、さらに好ましくは0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、S含有量の過剰な低減は、鋼材の製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮すれば、S含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0002%である。
S: 0.0100% or less Sulfur (S) is inevitably contained. That is, the S content is over 0%. S lowers the hot workability and toughness of steel. If the S content exceeds 0.0100%, the hot workability and toughness are remarkably lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the S content is 0.0100% or less. The upper limit of the S content is preferably 0.0080%, more preferably 0.0070%, still more preferably 0.0060%, still more preferably 0.0050%. It is preferable that the S content is as low as possible. However, an excessive reduction in the S content raises the production cost of steel materials. Therefore, considering normal industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0002%.

Cr:15.00~25.00%
クロム(Cr)は、高温環境で使用する鋼材の耐ポリチオン酸SCC性を高める。Crはさらに、高温環境において、鋼材の耐酸化性及び耐食性を高める。Cr含有量が15.00%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が25.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイトの安定性が低下する。この場合、高温環境において鋼材のクリープ強度が低下する。したがって、Cr含有量は15.00~25.00%である。Cr含有量の好ましい下限は15.50%であり、さらに好ましくは15.80%であり、さらに好ましくは16.00%である。Cr含有量の好ましい上限は24.00%であり、さらに好ましくは23.00%であり、さらに好ましくは22.00%であり、さらに好ましくは21.00%である。
Cr: 15.00-25.00%
Chromium (Cr) enhances the polythioic acid SCC resistance of steel materials used in high-temperature environments. Cr also enhances the oxidation and corrosion resistance of steel in high temperature environments. If the Cr content is less than 15.00%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Cr content exceeds 25.00%, the stability of austenite is lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, the creep strength of the steel material is lowered in a high temperature environment. Therefore, the Cr content is 15.00-25.00%. A preferable lower limit of the Cr content is 15.50%, more preferably 15.80%, and still more preferably 16.00%. A preferable upper limit of the Cr content is 24.00%, more preferably 23.00%, still more preferably 22.00%, still more preferably 21.00%.

Ni:9.00~18.00%
ニッケル(Ni)はオーステナイトを安定化して、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。Ni含有量が9.00%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ni含有量が18.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が飽和し、さらに、製造コストが高くなる。したがって、Ni含有量は9.00~18.00%である。Ni含有量の好ましい下限は、9.50%であり、さらに好ましくは9.80%であり、さらに好ましくは10.00%であり、さらに好ましくは10.20%であり、さらに好ましくは10.40%である。Ni含有量の好ましい上限は17.00%であり、さらに好ましくは16.00%であり、さらに好ましくは15.00%である。
Ni: 9.00-18.00%
Nickel (Ni) stabilizes austenite and increases the creep strength of steel in high temperature environments. If the Ni content is less than 9.00%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Ni content exceeds 18.00%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, the above effects are saturated, and the manufacturing cost increases. Therefore, the Ni content is 9.00-18.00%. A preferable lower limit of the Ni content is 9.50%, more preferably 9.80%, still more preferably 10.00%, still more preferably 10.20%, still more preferably 10.2%. 40%. A preferable upper limit of the Ni content is 17.00%, more preferably 16.00%, and still more preferably 15.00%.

Mo:1.0~5.0%
モリブデン(Mo)は、高温環境での鋼材の使用中において、粒界でのM23型のCr炭化物が生成及び成長するのを抑制する。その結果、Moは鋼材の耐ポリチオン酸SCC性を高める。Moはさらに、高温環境での鋼材の使用中において、カイ相(χ相:Fe12Cr36Mo10)を形成して、析出強化により鋼材のクリープ強度を高める。Moはさらに、Bの拡散を促進して、Bの粒界での偏析度を高める。その結果、高温環境での鋼材のクリープ強度及びクリープ延性を高める。Mo含有量が1.0%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が5.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイトの安定性が低下する。この場合、高温環境での鋼材のクリープ強度がかえって低下する。したがって、Mo含有量は1.0~5.0%である。Mo含有量の好ましい下限は1.1%であり、さらに好ましくは1.3%であり、さらに好ましくは1.5%であり、さらに好ましくは1.8%である。Mo含有量の好ましい上限は4.5%であり、さらに好ましくは4.0%であり、さらに好ましくは3.8%であり、さらに好ましくは3.5%である。
Mo: 1.0-5.0%
Molybdenum (Mo) suppresses the formation and growth of M 23 C 6 type Cr carbides at grain boundaries during use of the steel material in a high temperature environment. As a result, Mo enhances the polythioic acid SCC resistance of the steel material. Mo also forms a chi phase (χ phase: Fe 12 Cr 36 Mo 10 ) during use of the steel material in a high-temperature environment, and increases the creep strength of the steel material by precipitation strengthening. Mo further promotes the diffusion of B and increases the degree of segregation of B at grain boundaries. As a result, the creep strength and creep ductility of the steel are increased in high temperature environments. If the Mo content is less than 1.0%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Mo content exceeds 5.0%, the stability of austenite is lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, the creep strength of the steel material in a high temperature environment is rather lowered. Therefore, the Mo content is 1.0-5.0%. The lower limit of the Mo content is preferably 1.1%, more preferably 1.3%, still more preferably 1.5%, still more preferably 1.8%. The upper limit of the Mo content is preferably 4.5%, more preferably 4.0%, still more preferably 3.8%, still more preferably 3.5%.

Nb:0.20~2.00%
ニオブ(Nb)は、Cと結合してMX型のNb炭窒化物を生成する。Nb炭窒化物を生成してCを固定することにより、鋼材中の固溶C量が低減する。これにより、高温環境での鋼材の耐ポリチオン酸SCC性が高まる。Nb炭窒化物はさらに、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。Nbはさらに、Bの拡散を促進して、Bの粒界での偏析度を高める。その結果、高温環境での鋼材のクリープ強度及びクリープ延性を高める。Nb含有量が0.20%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Nb含有量が2.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、δフェライトが生成する。この場合、高温環境での鋼材のクリープ強度が低下する。さらに、鋼材の靱性及び溶接性が低下する。したがって、Nb含有量は0.20~2.00%である。Nb含有量の好ましい下限は0.25%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.40%である。Nb含有量の好ましい上限は1.80%であり、さらに好ましくは1.60%であり、さらに好ましくは1.40%であり、さらに好ましくは1.20%である。
Nb: 0.20-2.00%
Niobium (Nb) combines with C to form MX-type Nb carbonitrides. By generating Nb carbonitrides and fixing C, the amount of dissolved C in the steel material is reduced. This enhances the polythioic acid SCC resistance of the steel material in a high temperature environment. Nb carbonitrides also increase the creep strength of steel in high temperature environments. Nb further promotes the diffusion of B and increases the degree of segregation of B at grain boundaries. As a result, the creep strength and creep ductility of the steel are increased in high temperature environments. If the Nb content is less than 0.20%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the Nb content exceeds 2.00%, δ ferrite is formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, the creep strength of the steel material is lowered in a high-temperature environment. Furthermore, the toughness and weldability of the steel are reduced. Therefore, the Nb content is 0.20-2.00%. The lower limit of the Nb content is preferably 0.25%, more preferably 0.30%, still more preferably 0.35%, still more preferably 0.40%. A preferred upper limit of the Nb content is 1.80%, more preferably 1.60%, still more preferably 1.40%, still more preferably 1.20%.

N:0.050~0.180%
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。これにより、高温環境でのクリープ強度を高める。Nはさらに、高温環境において、粒内に炭窒化物を生成し、クリープ強度を高める。つまり、Nは固溶強化及び析出強化の両方により、高温環境でのクリープ強度を高める。N含有量が0.050%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、N含有量が0.180%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、結晶粒界にCr窒化物(CrN)が生成する。この場合、溶接時において、溶接熱影響部(HAZ)での耐ポリチオン酸SCC性が低下する。N含有量が0.180%を超えればさらに、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、N含有量は0.050~0.180%である。N含有量の好ましい下限は0.060%であり、さらに好ましくは0.070%である。N含有量の好ましい上限は0.160%であり、さらに好ましくは0.150%であり、さらに好ましくは0.130%である。
N: 0.050-0.180%
Nitrogen (N) dissolves in the matrix (mother phase) and stabilizes austenite. This increases the creep strength in high temperature environments. Furthermore, N forms carbonitrides in grains in a high-temperature environment to increase creep strength. That is, N increases the creep strength in a high temperature environment by both solid solution strengthening and precipitation strengthening. If the N content is less than 0.050%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the N content exceeds 0.180%, Cr nitrides (Cr 2 N) are generated at the grain boundaries even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, during welding, the polythionic acid SCC resistance in the weld heat affected zone (HAZ) is lowered. If the N content exceeds 0.180%, the hot workability of the steel is further deteriorated. Therefore, the N content is 0.050-0.180%. A preferable lower limit of the N content is 0.060%, more preferably 0.070%. A preferable upper limit of the N content is 0.160%, more preferably 0.150%, and still more preferably 0.130%.

sol.Al:0.001~0.080%
アルミニウム(Al)は、製鋼工程において、鋼を脱酸する。sol.Al含有量が0.001%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、sol.Al含有量が0.080%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及び靱性が低下する。したがって、sol.Al含有量は0.001~0.080%である。sol.Al含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.007%である。sol.Al含有量の好ましい上限は0.070%であり、さらに好ましくは0.060%であり、さらに好ましくは0.050%である。本実施形態においてsol.Al含有量は、酸可溶Al(sol.Al)の含有量を意味する。
sol. Al: 0.001-0.080%
Aluminum (Al) deoxidizes steel in the steelmaking process. sol. If the Al content is less than 0.001%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, sol. If the Al content exceeds 0.080%, the hot workability and toughness of the steel deteriorate even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, sol. The Al content is 0.001-0.080%. sol. A preferable lower limit of the Al content is 0.005%, more preferably 0.007%. sol. A preferable upper limit of the Al content is 0.070%, more preferably 0.060%, and still more preferably 0.050%. In this embodiment, sol. The Al content means the content of acid-soluble Al (sol. Al).

B:0.0005~0.0080%
ボロン(B)は、粒界に偏析し、粒界強度を高める。その結果、高温環境での鋼材のクリープ強度及びクリープ延性の両方を高める。B含有量が0.0005%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、B含有量が0.0080%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及び溶接性が低下する。したがって、B含有量は0.0005~0.0080%である。B含有量の好ましい下限は0.0008%であり、さらに好ましくは、0.0010%であり、さらに好ましくは0.0012%である。B含有量の好ましい上限は0.0070%であり、さらに好ましくは0.0060%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
B: 0.0005 to 0.0080%
Boron (B) segregates at grain boundaries and increases grain boundary strength. As a result, both the creep strength and creep ductility of the steel are enhanced in high temperature environments. If the B content is less than 0.0005%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. On the other hand, if the B content exceeds 0.0080%, the hot workability and weldability of the steel deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment. Therefore, the B content is 0.0005-0.0080%. A preferable lower limit of the B content is 0.0008%, more preferably 0.0010%, and still more preferably 0.0012%. A preferable upper limit of the B content is 0.0070%, more preferably 0.0060%, and still more preferably 0.0050%.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、オーステナイト系ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The remainder of the chemical composition of the austenitic stainless steel material according to this embodiment consists of Fe and impurities. Here, the impurities are those that are mixed from ore, scrap, or the manufacturing environment as raw materials when the austenitic stainless steel material is industrially produced, and have an adverse effect on the austenitic stainless steel material of the present embodiment. It means what is allowed as long as it does not give

[任意元素について]
[任意元素第1群]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Cu、V、Co、Y、Zr、Hf、Ta、及び、W、からなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。
[Regarding arbitrary elements]
[Arbitrary Element Group 1]
The austenitic stainless steel material of the present embodiment further contains at least one element selected from the group consisting of Cu, V, Co, Y, Zr, Hf, Ta, and W in place of part of Fe. may All of these elements increase the creep strength of steel in high temperature environments.

Cu:0~2.00%
銅(Cu)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Cu含有量は0%であってもよい。含有される場合、Cuは、高温環境において、粒内にCu相として析出して、析出強化により鋼材のクリープ強度を高める。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が2.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Cu相が過剰に析出する。この場合、高温環境において、鋼材のクリープ延性が低下する。したがって、Cu含有量は0~2.00%である。Cu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%であり、さらに好ましくは0.07%であり、さらに好ましくは0.08%である。Cu含有量の好ましい上限は1.80%であり、さらに好ましくは1.60%であり、さらに好ましくは1.40%であり、さらに好ましくは1.20%である。
Cu: 0-2.00%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu precipitates as a Cu phase in the grains in a high-temperature environment, and increases the creep strength of the steel material by precipitation strengthening. If even a small amount of Cu is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Cu content exceeds 2.00%, the Cu phase is excessively precipitated even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. In this case, the creep ductility of the steel material is lowered in a high temperature environment. Therefore, the Cu content is 0-2.00%. A preferable lower limit of the Cu content is 0.01%, more preferably 0.05%, still more preferably 0.07%, still more preferably 0.08%. A preferred upper limit of the Cu content is 1.80%, more preferably 1.60%, still more preferably 1.40%, still more preferably 1.20%.

V:0~1.00%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、V含有量は0%であってもよい。含有される場合、Vは、高温環境において、Cと結合してV炭窒化物を生成する。生成したV炭窒化物は、高温環境において、鋼材のクリープ強度を高める。V炭窒化物はさらに、固溶Cを低減して、鋼材の耐ポリチオン酸SCC性を高める。Vが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、V含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中にδフェライトが生成し、鋼材のクリープ強度、靭性、及び溶接性が低下する。したがって、V含有量は0~1.00%である。V含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.12%である。V含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%である。
V: 0-1.00%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. That is, the V content may be 0%. When included, V combines with C to form V carbonitrides in high temperature environments. The produced V carbonitride increases the creep strength of the steel material in a high-temperature environment. V carbonitride further reduces solute C and enhances the polythionic acid SCC resistance of the steel material. If even a small amount of V is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the V content exceeds 1.00%, even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, δ ferrite is generated in the steel material, and the creep strength, toughness, and weldability of the steel material decreases. Therefore, the V content is 0-1.00%. The preferred lower limit of the V content is more than 0%, more preferably 0.01%, more preferably 0.05%, still more preferably 0.10%, still more preferably 0.12% is. A preferable upper limit of the V content is 0.90%, more preferably 0.80%.

Co:0~1.0%
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Co含有量は0%であってもよい。含有される場合、Coはオーステナイトを安定化して、高温環境において、鋼材のクリープ強度を高める。Coが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Co含有量が1.0%を超えれば、原料コストが高くなる。したがって、Co含有量は0~1.0%である。Co含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.1%であり、さらに好ましくは0.2%である。Co含有量の好ましい上限は0.9%であり、さらに好ましくは0.8%である。
Co: 0-1.0%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. That is, the Co content may be 0%. When included, Co stabilizes austenite and increases the creep strength of steel in high temperature environments. If even a small amount of Co is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Co content exceeds 1.0%, the raw material cost increases. Therefore, the Co content is 0-1.0%. The lower limit of the Co content is preferably over 0%, more preferably 0.1%, and still more preferably 0.2%. A preferable upper limit of the Co content is 0.9%, more preferably 0.8%.

Y:0~1.00%
イットリウム(Y)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Y含有量は0%であってもよい。含有される場合、YはBの粒界偏析を促進し、高温環境での鋼材のクリープ強度及びクリープ延性を高める。Yが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Y含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、酸化物等の介在物が多くなり、鋼材の加工性及び溶接性が低下する。したがって、Y含有量は0~1.00%である。Y含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Y含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.85%であり、さらに好ましくは0.80%である。
Y: 0 to 1.00%
Yttrium (Y) is an optional element and may not be contained. That is, the Y content may be 0%. When included, Y promotes grain boundary segregation of B and enhances the creep strength and creep ductility of the steel in high temperature environments. If Y is contained even in a small amount, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Y content exceeds 1.00%, inclusions such as oxides increase even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the workability and weldability of the steel deteriorate. do. Therefore, the Y content is 0-1.00%. The lower limit of the Y content is preferably over 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.05%, still more preferably 0.10%. A preferable upper limit of the Y content is 0.90%, more preferably 0.85%, and still more preferably 0.80%.

Zr:0~1.0%
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Zr含有量は0%であってもよい。含有される場合、Zrは炭素及び窒素と結合してZr炭窒化物を生成する。生成したZr炭窒化物は、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。Zrはさらに、Bの粒界偏析を促進して、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Zr含有量が1.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境での鋼材のクリープ延性が低下する。したがって、Zr含有量は0~1.0%である。Zr含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.1%である。Zr含有量の好ましい上限は0.9%であり、さらに好ましくは0.8%である。
Zr: 0-1.0%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained. That is, the Zr content may be 0%. When included, Zr combines with carbon and nitrogen to form Zr carbonitrides. The produced Zr carbonitride increases the creep strength of the steel material in a high temperature environment. Zr further promotes the grain boundary segregation of B and enhances the creep strength of the steel material in a high temperature environment. If even a small amount of Zr is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Zr content exceeds 1.0%, the creep ductility of the steel material in a high-temperature environment is lowered even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Zr content is 0-1.0%. A preferable lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.1%. A preferred upper limit for the Zr content is 0.9%, more preferably 0.8%.

Hf:0~0.20%
ハフニウム(Hf)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Hf含有量は0%であってもよい。含有される場合、Hfは炭素及び窒素と結合してHf炭窒化物を生成する。生成したHf炭窒化物は、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。Hf炭窒化物はさらに、固溶Cを低減して、鋼材の耐ポリチオン酸SCC性を高める。Hfが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Hf含有量が0.20%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、δフェライトが生成し、高温環境での鋼材のクリープ強度、靭性、及び、溶接性が低下する。したがって、Hf含有量は0~0.20%である。Hf含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%である。Hf含有量の好ましい上限は0.18%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Hf: 0-0.20%
Hafnium (Hf) is an optional element and may not be contained. That is, the Hf content may be 0%. When included, Hf combines with carbon and nitrogen to form Hf carbonitrides. The Hf carbonitrides produced increase the creep strength of the steel material in a high-temperature environment. Hf carbonitrides further reduce solute C and improve the polythionic acid SCC resistance of the steel material. If even a small amount of Hf is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Hf content exceeds 0.20%, δ ferrite is formed even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the creep strength, toughness, and Weldability deteriorates. Therefore, the Hf content is 0-0.20%. A preferable lower limit of the Hf content is 0.01%, more preferably 0.02%, and still more preferably 0.03%. A preferable upper limit of the Hf content is 0.18%, more preferably 0.15%, and still more preferably 0.10%.

Ta:0~0.20%
タンタル(Ta)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ta含有量は0%であってもよい。含有される場合、Taは炭素及び窒素と結合してTa炭窒化物を生成する。生成したTa炭窒化物は、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。Ta炭窒化物はさらに、固溶Cを低減して、鋼材の耐ポリチオン酸SCC性を高める。Taが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ta含有量が0.20%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、δフェライトが生成し、高温環境での鋼材のクリープ強度、靭性、及び、溶接性が低下する。したがって、Ta含有量は0~0.20%である。Ta含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。Ta含有量の好ましい上限は0.18%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Ta: 0-0.20%
Tantalum (Ta) is an optional element and may not be contained. That is, the Ta content may be 0%. When included, Ta combines with carbon and nitrogen to form Ta carbonitrides. The produced Ta carbonitride increases the creep strength of the steel material in a high-temperature environment. Ta carbonitride further reduces solute C and enhances the polythionic acid SCC resistance of the steel material. If even a small amount of Ta is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ta content exceeds 0.20%, δ ferrite is generated even if the content of other elements is within the range of the present embodiment, and the creep strength, toughness, and Weldability deteriorates. Therefore, the Ta content is 0-0.20%. A preferable lower limit of the Ta content is more than 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.02%, still more preferably 0.05%. A preferable upper limit of the Ta content is 0.18%, more preferably 0.15%, and still more preferably 0.10%.

W:0~5.0%
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、W含有量は0%であってもよい。含有される場合、Wは鋼材に固溶して、高温環境において鋼材のクリープ強度を高める。Wが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、W含有量が5.0%を超えれば、原料コストが高くなる。したがって、W含有量は0~5.0%である。W含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.1%であり、さらに好ましくは0.2%であり、さらに好ましくは0.3%である。W含有量の好ましい上限は4.5%であり、さらに好ましくは4.0%であり、さらに好ましくは3.5%である。
W: 0-5.0%
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. That is, the W content may be 0%. When contained, W forms a solid solution in the steel material and increases the creep strength of the steel material in a high temperature environment. If even a small amount of W is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the W content exceeds 5.0%, the raw material cost increases. Therefore, the W content is 0-5.0%. The lower limit of the W content is preferably over 0%, more preferably 0.1%, still more preferably 0.2%, still more preferably 0.3%. A preferable upper limit of the W content is 4.5%, more preferably 4.0%, and still more preferably 3.5%.

[任意元素第2群]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg、及び、Y以外の希土類元素(REM)からなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素は任意元素であり、いずれも、高温環境での鋼材のクリープ延性を高める。
[Second Group of Arbitrary Elements]
The austenitic stainless steel material of the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, and rare earth elements other than Y (REM) in place of part of Fe. These elements are optional elements, and all increase the creep ductility of the steel material in a high temperature environment.

Ca:0~0.0100%、
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは、O(酸素)及びS(硫黄)を介在物として固定し、鋼材の熱間加工性及び高温環境でのクリープ延性を高める。Caが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が0.0100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及びクリープ延性が低下する。したがって、Ca含有量は0~0.0100%である。Ca含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0090%であり、さらに好ましくは0.0080%であり、さらに好ましくは0.0060%である。
Ca: 0 to 0.0100%,
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When contained, Ca fixes O (oxygen) and S (sulfur) as inclusions and enhances the hot workability of the steel material and the creep ductility in high temperature environments. If even a little Ca is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ca content exceeds 0.0100%, the hot workability and creep ductility of the steel deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment. Therefore, the Ca content is 0-0.0100%. A preferable lower limit of the Ca content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0005%, still more preferably 0.0010%. A preferable upper limit of the Ca content is 0.0090%, more preferably 0.0080%, and still more preferably 0.0060%.

Mg:0~0.0100%
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mg含有量は0%であってもよい。含有される場合、Mgは、O(酸素)及びS(硫黄)を介在物として固定し、鋼材の熱間加工性及び高温環境でのクリープ延性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mg含有量が0.0100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及びクリープ延性が低下する。したがって、Mg含有量は0~0.0100%である。Mg含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Mg含有量の好ましい上限は0.0090%であり、さらに好ましくは0.0080%であり、さらに好ましくは0.0060%である。
Mg: 0-0.0100%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When included, Mg fixes O (oxygen) and S (sulfur) as inclusions and enhances the hot workability of the steel and creep ductility in high temperature environments. If even a small amount of Mg is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Mg content exceeds 0.0100%, the hot workability and creep ductility of the steel deteriorate even if the content of other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the Mg content is 0-0.0100%. A preferable lower limit of the Mg content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0005%, still more preferably 0.0010%. A preferable upper limit of the Mg content is 0.0090%, more preferably 0.0080%, and still more preferably 0.0060%.

Y以外の希土類元素(REM):0~0.100%
Y以外の希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Y以外のREM含有量は0%であってもよい。含有される場合、Y以外のREMは、O(酸素)及びS(硫黄)を介在物として固定し、鋼の熱間加工性及び高温環境でのクリープ延性を高める。REMが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Y以外のREM含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性及びクリープ延性が低下する。したがって、Y以外REM含有量は0~0.100%である。Y以外のREM含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。Y以外のREM含有量の好ましい上限は0.080%であり、さらに好ましくは0.060%である。
Rare earth elements other than Y (REM): 0 to 0.100%
Rare earth elements (REM) other than Y are optional elements and may not be contained. That is, the REM content other than Y may be 0%. When included, REMs other than Y fix O (oxygen) and S (sulfur) as inclusions and enhance the hot workability of the steel and creep ductility in high temperature environments. The above effect can be obtained to some extent if REM is contained even in a small amount. However, if the content of REM other than Y exceeds 0.100%, the hot workability and creep ductility of the steel deteriorate even if the content of the other elements is within the range of the present embodiment. Therefore, the REM content other than Y is 0 to 0.100%. A preferred lower limit for the REM content other than Y is 0.001%, more preferably 0.002%. A preferable upper limit of the REM content other than Y is 0.080%, more preferably 0.060%.

なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1種以上の元素である。また、本明細書におけるY以外のREM含有量とは、Yを除いた上述の元素の合計含有量を意味する。 In this specification, REM refers to scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and lanthanoid (La) with atomic number 57 to atomic number 71. One or more elements selected from the group consisting of lutetium (Lu). In addition, the REM content other than Y in this specification means the total content of the above elements excluding Y.

[オーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成分析方法]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成は、周知の成分分析法により求めることができる。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼管である場合、ドリルを用いて、肉厚中央位置で穿孔加工して切粉を生成し、その切粉を採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が板厚THmmの鋼板である場合、ドリルを用いて、表面から板厚方向にTH/4深さ位置で穿孔加工して切粉を生成し、その切粉を採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が棒鋼である場合、ドリルを用いて、R/2位置で穿孔加工して切粉を生成し、その切粉を採取する。ここで、R/2位置とは、棒鋼の長手方向に垂直な断面における、半径Rの中央位置を意味する。
[Chemical composition analysis method for austenitic stainless steel]
The chemical composition of the austenitic stainless steel material of this embodiment can be determined by a well-known component analysis method. Specifically, when the austenitic stainless steel material is a steel pipe, a drill is used to drill holes at the center of the wall thickness to generate chips, which are collected. When the austenitic stainless steel material is a steel plate with a plate thickness of TH mm, a drill is used to drill a hole at a depth of TH/4 in the plate thickness direction from the surface to generate chips, and the chips are collected. When the austenitic stainless steel material is a steel bar, a drill is used to drill at the R/2 position to generate chips, which are collected. Here, the R/2 position means the central position of the radius R in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel bar.

採取された切粉を酸に溶解させて溶液を得る。溶液に対して、ICP-OES(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry)を実施して、化学組成の元素分析を実施する。C含有量及びS含有量については、周知の高周波燃焼法により求める。具体的には、上記溶液を酸素気流中で高周波加熱により燃焼して、発生した二酸化炭素、二酸化硫黄を検出して、C含有量及びS含有量を求める。N含有量については、周知の不活性ガス溶融-熱伝導度法を用いて求める。以上の分析法により、オーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成を求めることができる。 The collected chips are dissolved in acid to obtain a solution. ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) is performed on the solution to perform elemental analysis of the chemical composition. The C content and S content are obtained by a well-known high-frequency combustion method. Specifically, the above solution is combusted by high-frequency heating in an oxygen stream, the carbon dioxide and sulfur dioxide generated are detected, and the C content and S content are determined. The N content is determined using the well-known inert gas fusion-thermal conductivity method. The chemical composition of the austenitic stainless steel material can be determined by the above analysis method.

[結晶粒度番号について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材ではさらに、結晶粒度番号が4.0~9.0である。
[Regarding the grain size number]
The austenitic stainless steel material of this embodiment further has a grain size number of 4.0 to 9.0.

結晶粒度番号が小さいほど、つまり、オーステナイト結晶粒が大きいほど、鋼材中の粒界の総面積が小さくなる。この場合、粒界の総面積が大きい場合と比較して、粒界での変形が抑制される。そのため、クリープ強度は高くなる。しかしながら、オーステナイト結晶粒が大きくなれば、粒内のBが粒界まで移動するまでの距離が長くなる。この場合、Bが拡散しても粒界まで到達しにくくなり、その結果、粒界のB偏析度を高めることができない。結晶粒度番号が4.0未満であれば、粒界でのB偏析度が低くなり、具体的には、後述の粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500未満となる。一方、結晶粒度番号が大きいほど、つまり、オーステナイト結晶粒が小さいほど、鋼材中の粒界の総面積が大きくなる。この場合、粒界での変形が助長されるため、クリープ強度が低下する。結晶粒度番号が9.0を超えれば、高温環境でのクリープ強度が低くなる。したがって、結晶粒度番号は4.0~9.0である。結晶粒度番号の好ましい下限は4.1であり、さらに好ましくは4.2であり、さらに好ましくは4.4であり、さらに好ましくは、4.6である。結晶粒度番号の好ましい上限は8.8であり、さらに好ましくは8.6であり、さらに好ましくは8.4である。 The smaller the grain size number, that is, the larger the austenite grains, the smaller the total area of grain boundaries in the steel. In this case, deformation at the grain boundaries is suppressed as compared with the case where the total area of the grain boundaries is large. Therefore, the creep strength is increased. However, the larger the austenite grains, the longer the distance for B in the grains to move to the grain boundaries. In this case, even if B diffuses, it becomes difficult for it to reach the grain boundary, and as a result, the degree of segregation of B at the grain boundary cannot be increased. If the grain size number is less than 4.0, the segregation degree of B at the grain boundary is low . Become. On the other hand, the larger the grain size number, that is, the smaller the austenite grains, the larger the total area of grain boundaries in the steel material. In this case, deformation at the grain boundaries is promoted, so the creep strength is lowered. If the grain size number exceeds 9.0, the creep strength in a high temperature environment will be low. Therefore, the grain size number is 4.0-9.0. The preferred lower limit of the grain size number is 4.1, more preferably 4.2, still more preferably 4.4, still more preferably 4.6. The preferred upper limit of the grain size number is 8.8, more preferably 8.6, still more preferably 8.4.

[結晶粒度番号の測定方法]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号は、次の方法で求めることができる。オーステナイト系ステンレス鋼材の厚さ中央位置から1個のサンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置からサンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼板である場合、板幅中央位置であって、かつ、板厚中央位置から、サンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が棒鋼である場合、長手方向に垂直な断面の中心位置からサンプルを採取する。
[Method for measuring grain size number]
The grain size number of the austenitic stainless steel material of this embodiment can be obtained by the following method. One sample is taken from the thickness center position of the austenitic stainless steel material. When the austenitic stainless steel material is a steel pipe, a sample is taken from the thickness center position. When the austenitic stainless steel material is a steel plate, a sample is taken from the center position of the plate width and the center position of the plate thickness. When the austenitic stainless steel material is a steel bar, a sample is taken from the central position of the cross section perpendicular to the longitudinal direction.

採取したサンプルの表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の長手方向に垂直な断面を、観察面とする。観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の観察面を、10%シュウ酸を用いて腐食して、オーステナイトの結晶粒界を現出させる。腐食した観察面の任意の3視野を観察して、JIS G 0551(2013)に準拠した切断法に基づいて、結晶粒度番号を求める。各視野の面積は0.75mmとする。視野の結晶粒度番号の算術平均値を、結晶粒度番号と定義する。 A cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the austenitic stainless steel material among the surfaces of the collected samples is used as an observation surface. Polish the viewing surface to a mirror finish. The observation surface after mirror polishing is corroded with 10% oxalic acid to expose the grain boundaries of austenite. Any 3 fields of view of the corroded observation surface are observed, and the grain size number is obtained based on the cutting method according to JIS G 0551 (2013). The area of each field of view is 0.75 mm 2 . The arithmetic mean value of the grain size numbers in the field of view is defined as the grain size number.

[粒界B偏析度について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材ではさらに、オーステナイト結晶粒界でのB濃度(質量%)を[BGB]と定義し、オーステナイト結晶粒内のB濃度(質量%)を[BBM]と定義したとき、式(1)を満たす。
[BGB]/[BBM]≧500 (1)
[Regarding grain boundary B segregation]
In the austenitic stainless steel material of the present embodiment, the B concentration (% by mass) at the austenite grain boundaries is further defined as [B GB ], and the B concentration (% by mass) within the austenite grains is defined as [B BM ]. Then, the formula (1) is satisfied.
[B GB ]/[B BM ]≧500 (1)

粒界B偏析度を[BGB]/[BBM]と定義する。粒界B偏析度は、粒界でのBの偏析度を示す。粒内B濃度に対する粒界B濃度の比が高くなるほど、つまり、粒径でのB偏析量が大きくなるほど、Bにより粒界強度が顕著に高まる。その結果、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材では、上述の化学組成を有し、かつ、結晶粒度番号が4.0~9.0であることを前提として、高温環境における鋼材のクリープ強度及びクリープ延性の両方が高まる。具体的には、上述の化学組成を有し、かつ、結晶粒度番号が4.0~9.0であり、さらに、粒界B偏析度(=[BGB]/[BBM])が500以上であれば、高温環境でのクリープ強度が十分に高まり、かつ、クリープ延性が十分に高まる。 The grain boundary B segregation degree is defined as [B GB ]/[B BM ]. Grain boundary B segregation degree indicates the segregation degree of B at the grain boundary. The higher the ratio of the grain boundary B concentration to the intragranular B concentration, that is, the larger the amount of B segregation at the grain size, the greater the grain boundary strength due to B. As a result, the austenitic stainless steel material of the present embodiment has the above-described chemical composition and has a grain size number of 4.0 to 9.0. Both ductility increases. Specifically, it has the above-described chemical composition, a grain size number of 4.0 to 9.0, and a grain boundary B segregation degree (= [B GB ]/[B BM ]) of 500. If it is above, the creep strength in a high-temperature environment is sufficiently increased, and the creep ductility is sufficiently increased.

粒界B偏析度の好ましい下限は550であり、さらに好ましくは580であり、さらに好ましくは600であり、さらに好ましくは620であり、さらに好ましくは650である。粒界B偏析度の上限は特に限定されない。しかしながら、粒界B偏析度を過剰に高くすれば、鋼材の製造工程時の製造条件(操業条件)の調整が過度に煩雑になる。したがって、工業生産性を考慮した場合、粒界B偏析度の好ましい上限は6000であり、さらに好ましくは5000であり、さらに好ましくは4500であり、さらに好ましくは3500であり、さらに好ましくは3000であり、さらに好ましくは2500であり、さらに好ましくは2000である。 The lower limit of the grain boundary B segregation degree is preferably 550, more preferably 580, still more preferably 600, still more preferably 620, still more preferably 650. The upper limit of the degree of grain boundary B segregation is not particularly limited. However, if the degree of grain boundary B segregation is excessively high, the adjustment of manufacturing conditions (operating conditions) during the steel manufacturing process becomes excessively complicated. Therefore, when considering industrial productivity, the upper limit of the grain boundary B segregation degree is preferably 6000, more preferably 5000, still more preferably 4500, still more preferably 3500, still more preferably 3000. , more preferably 2500, more preferably 2000.

[粒界B偏析度の測定方法]
粒界B偏析度は、電子エネルギー損失分光(Electron Energy Loss Spectroscopy:EELS)を用いて求めることができる。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼材の厚さ中央位置から1個のサンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置からサンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼板である場合、板幅中央位置であって、かつ、板厚中央位置から、サンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が棒鋼である場合、長手方向に垂直な断面の中心位置からサンプルを採取する。
[Measurement method of grain boundary B segregation degree]
Grain boundary B segregation degree can be calculated|required using electron energy loss spectroscopy (Electron Energy Loss Spectroscopy:EELS). Specifically, one sample is taken from the thickness center position of the austenitic stainless steel material. When the austenitic stainless steel material is a steel pipe, a sample is taken from the thickness center position. When the austenitic stainless steel material is a steel plate, a sample is taken from the center position of the plate width and the center position of the plate thickness. When the austenitic stainless steel material is a steel bar, a sample is taken from the central position of the cross section perpendicular to the longitudinal direction.

採取したサンプル表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の長手方向に垂直な断面を、観察面とする。サンプルの観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨した観察面に対して、SEM-EBSD(Scanning Electron Microscope - Electron Back Scattering Diffraction)を用いて粒界を特定する。粒界を特定後、粒界を含む10μm×10μm×30nmの薄膜試料を、収束イオンビーム(FIB)又はアルゴンイオンミリングにより作製する。薄膜試料は、異なる5つの粒界から1つずつ作製する(つまり、合計5個の薄膜試料を作製する)。 A cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the austenitic stainless steel material of the collected sample surface is used as an observation surface. The observation surface of the sample is mirror-polished. Grain boundaries are identified using SEM-EBSD (Scanning Electron Microscope--Electron Back Scattering Diffraction) on the mirror-polished observation surface. After identifying the grain boundaries, a 10 μm×10 μm×30 nm thin film sample containing the grain boundaries is prepared by focused ion beam (FIB) or argon ion milling. Thin film samples are prepared one by one from five different grain boundaries (that is, a total of five thin film samples are prepared).

透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)に付属の電子エネルギー損失分光(EELS)検出器を用いて、薄膜試料に対して、EELSを実施する。具体的には、図1に示す通り、結晶粒10同士の界面である任意の結晶粒界GBと垂直な方向に10nmの線分析を実施する。このとき加速電圧は300kVとする。線分析を実施する範囲Lの中央位置に結晶粒界GBが位置するように、線分析の範囲Lを決定する。範囲Lの長さは10nmとする。EELSを実施して、範囲Lの各位置でのB濃度(質量%)を求める。範囲LでのB濃度分析結果では、図1に示す通り、結晶粒界GB位置でBの濃度がピークを示す。そこで、線分析結果において、結晶粒界GB位置でのピークの頂上位置P1でのB濃度を、粒界B濃度(質量%)と定義する。一方、線分析結果のうち、粒内部分の任意の4点(P2~P4)でのB濃度の算術平均値を、粒内B濃度(質量%)と定義する。5視野における粒界B濃度の算術平均値を、粒界B濃度[BGB](質量%)と定義する。そして、5視野における粒内B濃度の算術平均値を、粒内B濃度[BBM](質量%)と定義する。得られた粒界B濃度[BGB]及び粒内B濃度[BBM]を用いて、[BGB]/[BBM]を求める。 EELS is performed on thin film samples using an electron energy loss spectroscopy (EELS) detector attached to a Transmission Electron Microscope (TEM). Specifically, as shown in FIG. 1, line analysis of 10 nm is performed in a direction perpendicular to an arbitrary crystal grain boundary GB that is an interface between crystal grains 10 . At this time, the acceleration voltage is set to 300 kV. A line analysis range L is determined so that the grain boundary GB is positioned at the center position of the range L in which the line analysis is performed. The length of the range L is assumed to be 10 nm. EELS is performed to determine the B concentration (mass %) at each position in range L. As shown in FIG. 1, in the B concentration analysis results in the range L, the concentration of B shows a peak at the position of the grain boundary GB. Therefore, in the line analysis result, the B concentration at the top position P1 of the peak at the grain boundary GB position is defined as the grain boundary B concentration (% by mass). On the other hand, among the line analysis results, the arithmetic average value of the B concentration at any four points (P2 to P4) in the grain interior is defined as the grain interior B concentration (% by mass). The arithmetic average value of the grain boundary B concentration in 5 fields of view is defined as the grain boundary B concentration [B GB ] (% by mass). Then, the arithmetic average value of the intragranular B concentrations in the five fields of view is defined as the intragranular B concentration [B BM ] (% by mass). Using the obtained grain boundary B concentration [B GB ] and grain B concentration [B BM ], [B GB ]/[B BM ] is obtained.

[好ましい条件:式(2)について]
好ましくは、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成はさらに、式(2)を満たす。
0.2×Mo+5×Nb+500×B>2.00 (2)
[Preferred condition: Regarding formula (2)]
Preferably, the chemical composition of the austenitic stainless steel material of the present embodiment further satisfies formula (2).
0.2×Mo+5×Nb+500×B>2.00 (2)

F2=0.2×Mo+5×Nb+500×Bと定義する。F2は、粒界でのB偏析度合いを示す指標である。Nb及びMoは、Bの拡散を促進する。そのため、Nb及びMoは、Bの粒界偏析を促進する。その結果、粒界B偏析度を高め、高温環境での鋼材のクリープ強度及びクリープ延性をさらに高める。 Define F2=0.2*Mo+5*Nb+500*B. F2 is an index indicating the degree of B segregation at grain boundaries. Nb and Mo promote diffusion of B. Therefore, Nb and Mo promote grain boundary segregation of B. As a result, the grain boundary B segregation degree is increased, and the creep strength and creep ductility of the steel material in a high temperature environment are further increased.

F2が2.00よりも高ければ、粒界へのB偏析がさらに促進される。その結果、粒界B偏析度がさらに高まる。その結果、高温環境での鋼材のクリープ強度及びクリープ延性がさらに高まる。F2の好ましい下限は2.40であり、さらに好ましくは2.60であり、さらに好ましくは2.80であり、さらに好ましくは3.00であり、さらに好ましくは3.10である。F2の上限は特に限定されないが、上述の化学組成の場合のF2の上限は15.00である。 If F2 is higher than 2.00, B segregation to grain boundaries is further promoted. As a result, the degree of grain boundary B segregation is further increased. As a result, the creep strength and creep ductility of the steel are further enhanced in high temperature environments. The preferred lower limit of F2 is 2.40, more preferably 2.60, still more preferably 2.80, still more preferably 3.00, still more preferably 3.10. Although the upper limit of F2 is not particularly limited, the upper limit of F2 for the above chemical composition is 15.00.

[本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の形状]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の形状は特に限定されない。本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、鋼管であってもよいし、鋼板であってもよいし、棒鋼であってもよい。また、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、鍛造品であってもよい。
[Shape of austenitic stainless steel material of the present embodiment]
The shape of the austenitic stainless steel material of this embodiment is not particularly limited. The austenitic stainless steel material of this embodiment may be a steel pipe, a steel plate, or a steel bar. Also, the austenitic stainless steel material of the present embodiment may be a forged product.

[本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の用途について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、高温環境で長期間使用される装置用途に適する。本明細書でいう高温環境は、平均の操業温度が300~700℃の温度域の環境を意味する。操業温度は700℃を超える場合があってもよい。このような高温環境の装置はたとえば、石油精製や石油化学に代表される化学プラント設備の装置である。
[Uses of the austenitic stainless steel material of the present embodiment]
The austenitic stainless steel material of this embodiment is suitable for equipment that is used for a long period of time in a high temperature environment. A high-temperature environment as used herein means an environment with an average operating temperature of 300 to 700°C. Operating temperatures may exceed 700°C. Devices in such a high-temperature environment are, for example, devices in chemical plant facilities typified by petroleum refining and petrochemicals.

なお、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、化学プラント設備以外の他の設備にも当然に使用可能である。化学プラント設備以外の他の設備はたとえば、化学プラント設備と同様に平均の操業温度が300~700℃の高温環境での使用が想定される、火力発電ボイラ設備(たとえばボイラチューブ等)等である。 It should be noted that the austenitic stainless steel material of this embodiment can naturally be used for equipment other than chemical plant equipment. Equipment other than chemical plant equipment is, for example, thermal power boiler equipment (for example, boiler tubes, etc.), which is assumed to be used in a high temperature environment with an average operating temperature of 300 to 700 ° C. like chemical plant equipment. .

以上の通り、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、結晶粒度番号が4.0~9.0であり、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500以上である。そのため、高温環境で長時間使用される鋼材のクリープ強度及びクリープ延性の両方を十分に高めることができる。 As described above, the austenitic stainless steel material of the present embodiment has the chemical composition described above, the grain size number is 4.0 to 9.0, and the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) is 500 or more. Therefore, both the creep strength and creep ductility of the steel material used for a long time in a high temperature environment can be sufficiently enhanced.

[本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法]
以下、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法を説明する。以降に説明するオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法の一例である。したがって、上述の構成を有するオーステナイト系ステンレス鋼材は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法の好ましい一例である。
[Method for producing austenitic stainless steel according to the present embodiment]
A method for producing an austenitic stainless steel material according to this embodiment will be described below. The method for producing an austenitic stainless steel material described below is an example of the method for producing an austenitic stainless steel material according to this embodiment. Therefore, the austenitic stainless steel material having the structure described above may be manufactured by a manufacturing method other than the manufacturing method described below. However, the manufacturing method described below is a preferred example of the manufacturing method of the austenitic stainless steel material of the present embodiment.

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法は、素材を準備する工程(準備工程)と、素材に対して熱間加工を実施して中間鋼材を製造する工程(熱間加工工程)と、必要に応じて、熱間加工工程後の中間鋼材に対して冷間加工を実施する工程(冷間加工工程)と、熱間加工工程後又は冷間加工工程後の中間鋼材に対して、溶体化処理を実施する工程(溶体化処理工程)とを含む。以下、各工程について説明する。 The method for producing an austenitic stainless steel material according to the present embodiment comprises a step of preparing a material (preparing step), a step of hot working the material to produce an intermediate steel material (hot working step), Depending on the process, cold working is performed on the intermediate steel material after the hot working process (cold working process), and solution treatment is performed on the intermediate steel material after the hot working process or after the cold working process. and a step of performing treatment (solution treatment step). Each step will be described below.

[準備工程]
準備工程では、上述の化学組成を有する素材を準備する。素材は第三者から供給されてもよいし、製造してもよい。素材はインゴットであってもよいし、スラブ、ブルーム、ビレットであってもよい。素材を製造する場合、次の方法により、素材を製造する。上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造する。製造された溶鋼を用いて、連続鋳造法によりスラブ、ブルーム、ビレット(円柱素材)を製造してもよい。製造されたインゴット、スラブ、ブルームに対して熱間加工を実施して、ビレットを製造してもよい。たとえば、インゴットに対して熱間鍛造を実施して、円柱状のビレットを製造し、このビレットを素材(円柱素材)としてもよい。この場合、熱間鍛造開始直前の素材の温度は特に限定されないが、たとえば、1000~1300℃である。熱間鍛造後の素材の冷却方法は特に限定されない。
[Preparation process]
In the preparation step, a material having the chemical composition described above is prepared. Materials may be supplied by a third party or manufactured. The material may be ingots, slabs, blooms or billets. When manufacturing the material, the material is manufactured by the following method. A molten steel having the above chemical composition is produced. Using the produced molten steel, an ingot is produced by an ingot casting method. The produced molten steel may be used to produce slabs, blooms, and billets (columnar raw materials) by continuous casting. Hot working may be performed on the produced ingots, slabs, and blooms to produce billets. For example, hot forging may be performed on an ingot to produce a columnar billet, and this billet may be used as a raw material (columnar raw material). In this case, the temperature of the raw material immediately before the start of hot forging is not particularly limited, but is, for example, 1000 to 1300.degree. A method for cooling the material after hot forging is not particularly limited.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、準備工程において準備された素材に対して熱間加工を実施して、中間鋼材を製造する。中間鋼材はたとえば鋼管であってもよいし、鋼板であってもよいし、棒鋼であってもよい。
[Hot working process]
In the hot working process, the raw material prepared in the preparation process is hot worked to manufacture an intermediate steel material. The intermediate steel material may be, for example, a steel pipe, a steel plate, or a steel bar.

中間鋼材が鋼管である場合、熱間加工工程では、次の加工を実施する。初めに、円柱素材を準備する。機械加工により、円柱素材の中心軸に沿った貫通孔を形成する。貫通孔が形成された円柱素材に対して、ユジーンセジュルネ法に代表される熱間押出を実施して、中間鋼材(鋼管)を製造する。熱間押出直前の素材の温度は特に限定されない。熱間押出直前の素材の温度はたとえば、1000~1300℃である。熱間押出法に代えて、熱間押抜き製管法を実施してもよい。 When the intermediate steel material is a steel pipe, the following working is performed in the hot working process. First, a cylindrical material is prepared. A through hole is formed along the central axis of the cylindrical material by machining. An intermediate steel material (steel pipe) is manufactured by performing hot extrusion represented by the Ugine Sejournet method on a columnar material in which through holes are formed. The temperature of the raw material immediately before hot extrusion is not particularly limited. The temperature of the material immediately before hot extrusion is, for example, 1000-1300.degree. Instead of the hot extrusion method, a hot extrusion tube-making method may be implemented.

熱間押出に代えて、マンネスマン法による穿孔圧延を実施して、鋼管を製造してもよい。この場合、穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延する場合、穿孔比は特に限定されないが、たとえば、1.0~4.0である。穿孔圧延された丸ビレットをさらに、マンドレルミル、レデューサ、サイジングミル等により熱間圧延して素管にする。熱間加工工程での累積の減面率は特に限定されないが、たとえば、20~80%である。熱間加工により鋼管を製造した場合、熱間加工が完了した直後の鋼管温度(仕上げ温度)は、900℃以上であるのが好ましい。 Instead of hot extrusion, piercing-rolling by the Mannesmann method may be carried out to produce a steel pipe. In this case, the round billet is pierced and rolled by a piercing machine. In the case of piercing-rolling, the piercing ratio is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 4.0. The pierced-rolled round billet is further hot-rolled by a mandrel mill, a reducer, a sizing mill, or the like to form a mother tube. Although the cumulative area reduction rate in the hot working step is not particularly limited, it is, for example, 20 to 80%. When a steel pipe is produced by hot working, the steel pipe temperature (finishing temperature) immediately after the hot working is completed is preferably 900° C. or higher.

中間鋼材が鋼板である場合、熱間加工工程はたとえば、一対のワークロールを備える1又は複数の圧延機を用いる。スラブ等の素材に対して圧延機を用いて熱間圧延を実施して、鋼板を製造する。熱間圧延前に素材を加熱する。加熱後の素材に対して熱間圧延を実施する。熱間圧延直前の素材の温度はたとえば、1000~1300℃である。 If the intermediate steel is a steel plate, the hot working process uses, for example, one or more rolling mills with a pair of work rolls. A raw material such as a slab is hot-rolled using a rolling mill to produce a steel plate. Heat the material before hot rolling. Hot rolling is performed on the raw material after heating. The temperature of the material immediately before hot rolling is, for example, 1000-1300.degree.

中間鋼材が棒鋼である場合、熱間加工工程はたとえば、粗圧延工程と、仕上げ圧延工程とを含む。粗圧延工程では、素材を熱間加工してビレットを製造する。粗圧延工程はたとえば、分塊圧延機を用いる。分塊圧延機の下流に連続圧延機が設置されている場合、分塊圧延後のビレットに対してさらに、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、さらにサイズの小さいビレットを製造してもよい。連続圧延機では、たとえば、一対の水平ロールを有する水平スタンドと、一対の垂直ロールを有する垂直スタンドとが交互に一列に配列される。粗圧延工程では、ブルーム等の素材をビレットに製造する。粗圧延工程直前の素材温度は特に限定されないが、たとえば、1000~1300℃である。仕上げ圧延工程では、初めにビレットを加熱する。加熱後のビレットに対して、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、棒鋼を製造する。仕上げ圧延工程での加熱炉での加熱温度は特に限定されないが、たとえば、1000~1300℃である。 When the intermediate steel material is a steel bar, the hot working process includes, for example, a rough rolling process and a finish rolling process. In the rough rolling process, the raw material is hot worked to produce a billet. The rough rolling process uses, for example, a blooming mill. When a continuous rolling mill is installed downstream of the blooming mill, the billet after blooming is further hot-rolled using the continuous rolling mill to produce a smaller billet. may In a continuous rolling mill, for example, horizontal stands having a pair of horizontal rolls and vertical stands having a pair of vertical rolls are alternately arranged in a row. In the rough rolling process, materials such as blooms are manufactured into billets. The material temperature immediately before the rough rolling step is not particularly limited, but is, for example, 1000 to 1300°C. In the finish rolling process, the billet is first heated. The billet after heating is subjected to hot rolling using a continuous rolling mill to produce a steel bar. Although the heating temperature in the heating furnace in the finish rolling step is not particularly limited, it is, for example, 1000 to 1300°C.

[冷間加工工程]
冷間加工工程は必要に応じて実施する。つまり、冷間加工工程は実施しなくてもよい。実施する場合、中間鋼材に対して、酸洗処理を実施した後、冷間加工を実施する。中間鋼材が鋼管又は棒鋼である場合、冷間加工はたとえば、冷間抽伸である。中間鋼材が鋼板である場合、冷間加工はたとえば、冷間圧延である。冷間加工工程を実施することにより、溶体化処理工程前に、中間鋼材に歪を付与する。これにより、溶体化処理工程時において再結晶の発現及び整粒化を行うことができる。冷間加工工程における減面率は特に限定されないが、たとえば、10~90%である。
[Cold working process]
A cold working process is performed as needed. In other words, the cold working process may not be performed. When implemented, the intermediate steel material is subjected to pickling treatment and then to cold working. If the intermediate steel material is a steel pipe or steel bar, cold working is, for example, cold drawing. If the intermediate steel material is a steel plate, cold working is, for example, cold rolling. By performing the cold working process, strain is applied to the intermediate steel material before the solution treatment process. As a result, recrystallization and grain size regulation can be performed during the solution treatment process. Although the area reduction rate in the cold working step is not particularly limited, it is, for example, 10 to 90%.

[溶体化処理工程]
溶体化処理工程では、熱間加工工程後又は冷間加工工程後の中間鋼材に対して、溶体化処理を実施する。溶体化処理工程では、結晶粒が粗大化するのを抑制しつつ、粒界B偏析度を高める。溶体化処理では、中間鋼材を溶体化処理温度まで昇温する工程(昇温工程)と、昇温工程後、溶体化処理温度で保持する工程(保持工程)と、保持工程後、溶体化処理温度から常温まで冷却する工程(冷却工程)とを含む。昇温工程での昇温速度RR、保持工程での溶体化処理温度Tと溶体化処理温度Tでの保持時間t、冷却工程での平均冷却速度CR900-500は、それぞれ次の条件とする。
1000℃までの昇温速度RR:0.5℃/秒以上
溶体化処理温度T:1000~1250℃
溶体化処理温度Tでの保持時間t:2~60分
900℃~500℃までの平均冷却速度CR900-500:10~500℃/秒
[Solution treatment step]
In the solution treatment process, the intermediate steel material after the hot working process or the cold working process is subjected to the solution treatment. In the solution treatment step, grain boundary B segregation degree is increased while suppressing coarsening of crystal grains. In the solution treatment, there are a step of raising the temperature of the intermediate steel material to the solution treatment temperature (heating step), a step of holding the intermediate steel at the solution treatment temperature after the temperature raising step (holding step), and a solution treatment after the holding step. and a step of cooling from temperature to room temperature (cooling step). The heating rate RR in the heating process, the solution treatment temperature T in the holding process and the holding time t at the solution treatment temperature T, and the average cooling rate CR 900-500 in the cooling process are set as follows. .
Heating rate RR up to 1000°C: 0.5°C/sec or more Solution treatment temperature T: 1000 to 1250°C
Holding time t at solution treatment temperature T: 2 to 60 minutes Average cooling rate from 900 ° C to 500 ° C CR 900-500 : 10 to 500 ° C / sec

[昇温速度RRについて]
昇温速度RRが0.5℃/秒未満であれば、結晶粒が粗大化する。その結果、結晶粒度番号が4.0未満となる。昇温速度RRが0.5℃/秒以上であれば、結晶粒の粗大化を抑制できる。昇温速度RRの好ましい下限は0.7℃/秒であり、さらに好ましくは0.9℃/秒である。昇温速度RRの好ましい上限は10℃/秒である。
[Regarding the temperature rise rate RR]
If the heating rate RR is less than 0.5° C./second, crystal grains become coarse. As a result, the grain size number is less than 4.0. If the heating rate RR is 0.5° C./second or more, coarsening of crystal grains can be suppressed. A preferable lower limit of the heating rate RR is 0.7° C./second, more preferably 0.9° C./second. A preferable upper limit of the heating rate RR is 10° C./sec.

[溶体化処理温度Tについて]
溶体化処理温度Tが1000℃未満であれば、Nb炭窒化物等の析出物が十分に固溶しない。この場合、結晶粒が過剰に微細化される。そのため、高温環境でのクリープ強度が低下する。一方、溶体化処理温度Tが1250℃を超えれば、結晶粒が粗大化して、結晶粒度番号が4.0未満となる。そのため、高温環境でのクリープ延性が低下する。溶体化処理温度Tが1000~1250℃であれば、析出物を十分に固溶でき、結晶粒度番号を4.0~9.0とすることができる。
[Regarding the solution treatment temperature T]
If the solution treatment temperature T is less than 1000° C., precipitates such as Nb carbonitrides do not sufficiently dissolve. In this case, crystal grains are excessively refined. Therefore, the creep strength in a high temperature environment is lowered. On the other hand, if the solution heat treatment temperature T exceeds 1250° C., the crystal grains become coarse and the grain size number becomes less than 4.0. Therefore, the creep ductility in a high temperature environment is lowered. If the solution treatment temperature T is 1000 to 1250° C., the precipitates can be sufficiently dissolved, and the grain size number can be 4.0 to 9.0.

[溶体化処理温度Tでの保持時間tについて]
溶体化処理温度Tでの保持時間tが60分を超えれば、結晶粒が粗大化して、結晶粒度番号が4.0未満となる。溶体化処理温度Tでの保持時間tが2~60分であれば、析出物を十分に固溶でき、結晶粒度番号を4.0以上に維持できる。なお、溶体化処理温度Tでの保持時間tは通常、2分以上実施する。
[Retention time t at solution heat treatment temperature T]
If the holding time t at the solution treatment temperature T exceeds 60 minutes, the crystal grains become coarse and the grain size number becomes less than 4.0. If the holding time t at the solution treatment temperature T is 2 to 60 minutes, the precipitates can be sufficiently dissolved, and the grain size number can be maintained at 4.0 or more. The holding time t at the solution treatment temperature T is usually 2 minutes or longer.

[平均冷却速度CR900-500について]
900℃~500℃までの温度域では、結晶粒度番号が4.0~9.0であることを前提として、Bが粒界に偏析しやすい温度域である。そこで、この温度域での平均冷却速度CR900-500を10~500℃/秒とする。平均冷却速度CR900-500が10℃/秒未満であれば、Bが拡散しすぎるため、Bが粒界にとどまりにくくなる。そのため、粒界B偏析度[BGB]/[BBM]が500未満となる。一方、平均冷却速度CR900-500が500℃/秒を超えると、Bの拡散距離が短すぎて、Bが粒界まで拡散できない。この場合も、粒界B偏析度[BGB]/[BBM]が500未満となる。
[About average cooling rate CR 900-500 ]
In the temperature range from 900° C. to 500° C., on the premise that the grain size number is from 4.0 to 9.0, B tends to segregate at grain boundaries. Therefore, the average cooling rate CR 900-500 in this temperature range is set to 10-500° C./sec. If the average cooling rate CR 900-500 is less than 10° C./sec, B diffuses excessively, making it difficult for B to remain at grain boundaries. Therefore, the grain boundary B segregation degree [B GB ]/[B BM ] is less than 500. On the other hand, when the average cooling rate CR 900-500 exceeds 500° C./sec, the diffusion distance of B is too short to allow B to diffuse to grain boundaries. Also in this case, the grain boundary B segregation degree [B GB ]/[B BM ] is less than 500.

平均冷却速度CR900-500を10~500℃/秒であれば、Bの拡散が適切であり、Bが粒界に偏析しやすくなる。その結果、粒界B偏析度[BGB]/[BBM]が500以上となる。なお、溶体化処理温度Tから900℃までの平均冷却速度は、平均冷却速度CR900-500よりも遅い。また、500℃から常温までの平均冷却速度は、平均冷却速度CR900-500よりも遅い。 When the average cooling rate CR 900-500 is 10 to 500° C./sec, diffusion of B is appropriate, and B tends to segregate at grain boundaries. As a result, the grain boundary B segregation degree [B GB ]/[B BM ] becomes 500 or more. The average cooling rate from the solution treatment temperature T to 900° C. is slower than the average cooling rate CR 900-500 . Also, the average cooling rate from 500° C. to room temperature is slower than the average cooling rate CR 900-500 .

以上の工程により、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材を製造できる。上述の製造方法は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法の一例である。したがって、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法は、上述の製造方法に限定されない。上述の化学組成を有し、結晶粒度番号が4.0~9.0であり、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500以上であれば、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、上述の製造方法に限定されない。 Through the steps described above, the austenitic stainless steel material of the present embodiment can be manufactured. The manufacturing method described above is an example of a method for manufacturing the austenitic stainless steel material of the present embodiment. Therefore, the manufacturing method of the austenitic stainless steel material of this embodiment is not limited to the manufacturing method described above. If it has the above-mentioned chemical composition, the grain size number is 4.0 to 9.0, and the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) is 500 or more, the austenite of the present embodiment The stainless steel material is not limited to the manufacturing method described above.

以上の通り、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、結晶粒度番号が4.0~9.0であり、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500以上である。そのため、高温環境において長時間使用しても、十分なクリープ強度及び十分なクリープ延性を有する。 As described above, the austenitic stainless steel material of the present embodiment has the chemical composition described above, the grain size number is 4.0 to 9.0, and the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) is 500 or more. Therefore, it has sufficient creep strength and sufficient creep ductility even when used for a long time in a high temperature environment.

以下、実施例により本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はこの一条件例に限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, the effects of the austenitic stainless steel material of the present embodiment will be described more specifically by way of examples. The conditions in the following examples are examples of conditions adopted for confirming the feasibility and effect of the austenitic stainless steel material of this embodiment. Therefore, the austenitic stainless steel material of this embodiment is not limited to this example of one condition.

[オーステナイト系ステンレス鋼材の製造]
表1の化学組成を有する溶鋼を製造した。
[Manufacturing of austenitic stainless steel]
Molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced.

Figure 0007339526000001
Figure 0007339526000001

表1中の「その他」欄には、含有された任意元素の含有量を示す。たとえば、試験番号1の場合、任意元素であるCuが0.08%含有されていたことを意味する。試験番号8の場合、任意元素であるVが0.15%含有され、Yが0.11%含有され、Mgが0.0020%含有されていたことを意味する。 The "Others" column in Table 1 shows the contents of the optional elements contained. For example, in the case of Test No. 1, it means that 0.08% of Cu, which is an optional element, was contained. In the case of Test No. 8, it means that the optional element V was contained at 0.15%, Y was contained at 0.11%, and Mg was contained at 0.0020%.

溶鋼を用いて、外径120mm、30kgのインゴットを製造した。インゴットに対して熱間鍛造を実施して、厚さ40mmの素材(鋼板)とした。熱間鍛造前のインゴットの温度は1050℃以上であった。さらに、素材に対して熱間圧延を実施して、厚さ15mmの中間鋼材(鋼板)を製造した。熱間加工(熱間圧延)前の素材温度は、1050℃以上であった。 An ingot with an outer diameter of 120 mm and 30 kg was manufactured using molten steel. The ingot was subjected to hot forging to obtain a material (steel plate) having a thickness of 40 mm. The temperature of the ingot before hot forging was 1050° C. or higher. Furthermore, hot rolling was applied to the raw material to produce an intermediate steel material (steel plate) having a thickness of 15 mm. The material temperature before hot working (hot rolling) was 1050° C. or higher.

熱間圧延後の中間鋼材に対して、冷間圧延を実施して、厚さ10.5mm、幅50mm、長手100mmの鋼板を製造した。冷間圧延後の鋼板に対して、溶体化処理を実施した。溶体化処理での昇温速度RR(℃/秒)、溶体化処理温度T(℃)、溶体化処理温度Tでの保持時間t(分)、900~500℃の温度域での平均冷却速度CR900-500(℃/秒)はそれぞれ、表2に示す通りであった。以上の工程により、各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材(鋼板)を製造した。 The intermediate steel material after hot rolling was subjected to cold rolling to produce a steel plate having a thickness of 10.5 mm, a width of 50 mm and a length of 100 mm. The steel plate after cold rolling was subjected to solution treatment. Temperature increase rate RR (°C/sec) in solution treatment, solution treatment temperature T (°C), holding time t (minutes) at solution treatment temperature T, average cooling rate in the temperature range of 900 to 500°C CR 900-500 (°C/sec) were as shown in Table 2, respectively. Through the above steps, austenitic stainless steel materials (steel plates) of each test number were manufactured.

Figure 0007339526000002
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[評価試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材に対して、次の評価試験を実施した。
[Evaluation test]
The following evaluation tests were performed on the austenitic stainless steel material of each test number.

[化学組成測定試験]
各試験番号の鋼板の板厚をTH(mm)として、ドリルを用いて、表面からTH/4深さ位置で穿孔加工して切粉を生成し、その切粉を採取した。採取された切粉を酸に溶解させて溶液を得た。溶液に対して、ICP-OESを実施して、化学組成の元素分析を実施した。C含有量及びS含有量については、周知の高周波燃焼法により求めた。N含有量については、周知の不活性ガス溶融-熱伝導度法を用いて求めた。以上の分析法により、各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成を求めた。その結果、各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成は、表1と一致した。
[Chemical composition measurement test]
With the plate thickness of the steel plate of each test number being TH (mm), a drill was used to perform drilling at a depth of TH/4 from the surface to generate chips, and the chips were collected. The collected chips were dissolved in acid to obtain a solution. ICP-OES was performed on the solution to perform elemental analysis of chemical composition. The C content and S content were obtained by a well-known high-frequency combustion method. The N content was determined using the well-known inert gas fusion-thermal conductivity method. The chemical composition of the austenitic stainless steel material of each test number was obtained by the above analysis method. As a result, the chemical composition of the austenitic stainless steel material of each test number agreed with Table 1.

[結晶粒度番号測定試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号を次の方法で求めた。オーステナイト系ステンレス鋼材の板幅中央位置であって、かつ、板厚中央位置から、サンプルを採取した。採取したサンプルの表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の長手方向に垂直な断面を、観察面とした。観察面を鏡面研磨した。鏡面研磨後の観察面を、10%シュウ酸を用いて腐食して、オーステナイトの結晶粒界を現出させた。腐食した観察面の任意の3視野を観察して、JIS G 0551(2013)に準拠した切断法に基づいて、結晶粒度番号を求めた。各視野の面積は0.75mmとした。視野の結晶粒度番号の算術平均値を、結晶粒度番号と定義した。得られた結晶粒度番号を、表2の「結晶粒度番号」欄に示す。
[Grain size number measurement test]
The grain size number of the austenitic stainless steel material of each test number was obtained by the following method. A sample was taken from the center position of the plate width and the plate thickness center position of the austenitic stainless steel material. A cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the austenitic stainless steel material was used as an observation surface among the surfaces of the collected samples. The observation surface was mirror-polished. The observed surface after mirror polishing was corroded with 10% oxalic acid to expose the grain boundaries of austenite. Arbitrary 3 fields of view of the corroded observation surface were observed, and the grain size number was obtained based on the cutting method based on JIS G 0551 (2013). The area of each field of view was 0.75 mm 2 . The arithmetic mean value of the grain size numbers in the field of view was defined as the grain size number. The obtained crystal grain size number is shown in the "grain size number" column of Table 2.

[粒界B偏析度測定試験]
次の方法により、粒界B濃度[BGB](質量%)、粒内B濃度[BBM](質量%)を求め、さらに、粒界B偏析度(=[BGB]/[BBM])を求めた。オーステナイト系ステンレス鋼材の板幅中央位置であって、かつ、板厚中央位置から、サンプルを採取した。採取したサンプル表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の長手方向に垂直な断面を、観察面とした。サンプルの観察面を鏡面研磨した。鏡面研磨した観察面に対して、SEM-EBSDを用いて粒界を特定した。粒界を特定後、粒界を含む10μm×10μm×30nmの薄膜試料を、収束イオンビーム(FIB)を実施して作製した。薄膜試料は、異なる5つの粒界から1つずつ作製した(つまり、合計5個の薄膜試料を作製した)。
[Grain boundary B segregation degree measurement test]
Grain boundary B concentration [B GB ] (% by mass) and intragranular B concentration [B BM ] (% by mass) are obtained by the following method, and further, grain boundary B segregation degree (= [B GB ]/[B BM ]). A sample was taken from the center position of the plate width and the plate thickness center position of the austenitic stainless steel material. A cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the austenitic stainless steel material was used as an observation surface among the collected sample surfaces. The observation surface of the sample was mirror-polished. Grain boundaries were identified using SEM-EBSD on the mirror-polished observed surface. After identifying the grain boundaries, a 10 μm×10 μm×30 nm thin film sample containing the grain boundaries was prepared by performing focused ion beam (FIB). Thin film samples were prepared one by one from five different grain boundaries (that is, a total of five thin film samples were prepared).

透過型電子顕微鏡(TEM)に付属の電子エネルギー損失分光(EELS)検出器を用いて、薄膜試料に対して、EELSを実施した。具体的には、図1に示す通り、結晶粒10同士の界面である任意の結晶粒界GBと垂直な方向に10nmの線分析を実施した。このとき加速電圧は300kVとした。線分析を実施する範囲Lの中央位置に結晶粒界GBが位置するように、線分析の範囲Lを決定した。範囲Lの長さは10nmとした。EELSを実施して、範囲LのB濃度(質量%)を求めた。範囲LでのB濃度分析結果では、図1に示す通り、結晶粒界GB位置でBの濃度がピークを示す。そこで、線分析結果において、結晶粒界GB位置でのピークの頂上位置P1でのB濃度を、粒界B濃度(質量%)と定義した。一方、線分析結果のうち、粒内部分の任意の4点(P2~P4)でのB濃度の算術平均値を、粒内B濃度(質量%)と定義した。5視野における粒界B濃度の算術平均値を、粒界B濃度[BGB](質量%)と定義した。そして、5視野における粒内B濃度の算術平均値を、粒内B濃度[BBM](質量%)と定義した。得られた粒界B濃度[BGB]及び粒内B濃度[BBM]を用いて、[BGB]/[BBM]を求めた。粒界B偏析度(=[BGB]/[BBM])を、表2に示す。 EELS was performed on thin film samples using an electron energy loss spectroscopy (EELS) detector attached to a transmission electron microscope (TEM). Specifically, as shown in FIG. 1, line analysis of 10 nm was performed in a direction perpendicular to an arbitrary crystal grain boundary GB, which is an interface between crystal grains 10 . At this time, the acceleration voltage was set to 300 kV. A range L for line analysis was determined so that the grain boundary GB was located at the center position of the range L for line analysis. The length of the range L was set to 10 nm. EELS was performed to determine the B concentration in the range L (mass %). As shown in FIG. 1, in the B concentration analysis results in the range L, the concentration of B shows a peak at the position of the grain boundary GB. Therefore, in the line analysis results, the B concentration at the top position P1 of the peak at the grain boundary GB position was defined as the grain boundary B concentration (% by mass). On the other hand, among the line analysis results, the arithmetic mean value of the B concentration at arbitrary four points (P2 to P4) in the grain interior was defined as the grain interior B concentration (% by mass). The arithmetic average value of the grain boundary B concentration in 5 fields of view was defined as the grain boundary B concentration [B GB ] (% by mass). Then, the arithmetic average value of the intragranular B concentrations in the five fields of view was defined as the intragranular B concentration [B BM ] (% by mass). Using the obtained grain boundary B concentration [B GB ] and grain B concentration [B BM ], [B GB ]/[B BM ] was determined. Table 2 shows the degree of grain boundary B segregation (=[B GB ]/[B BM ]).

[クリープ強度及びクリープ延性評価試験(クリープ破断試験)]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材から、JIS Z2271(2010)に準拠したクリープ破断試験片を作製した。各試験番号の鋼板の板厚中央位置、かつ、板幅中央位置から、クリープ破断試験片を作製した。クリープ破断試験片の軸方向に垂直な断面は円形であり、クリープ破断試験片の外径は6mmであり、平行部は30mmであった。平行部は、鋼板の長手方向(圧延方向)に平行であった。
[Creep strength and creep ductility evaluation test (creep rupture test)]
A creep rupture test piece conforming to JIS Z2271 (2010) was produced from the austenitic stainless steel material of each test number. A creep rupture test piece was prepared from the plate thickness center position and the plate width center position of the steel plate of each test number. The cross section perpendicular to the axial direction of the creep rupture test piece was circular, the outer diameter of the creep rupture test piece was 6 mm, and the parallel portion was 30 mm. The parallel portion was parallel to the longitudinal direction (rolling direction) of the steel plate.

作製されたクリープ破断試験片を用いて、JIS Z2271(2010)に準拠したクリープ破断試験を実施した。具体的には、クリープ破断試験片を700℃で加熱した後、クリープ破断試験を実施した。試験応力は80MPaとし、クリープ破断時間(時間)及び、クリープ破断絞り(%)を求めた。 Using the produced creep rupture test piece, a creep rupture test was carried out in accordance with JIS Z2271 (2010). Specifically, after heating the creep rupture test piece at 700° C., the creep rupture test was performed. The test stress was 80 MPa, and the creep rupture time (hours) and creep rupture reduction (%) were obtained.

クリープ強度に関して、クリープ破断時間が15000時間以上である場合、高温環境においてクリープ強度が顕著に優れると判断した(表2中の「クリープ強度」欄で「E(EXCELLENT)」で表記)。クリープ破断時間が10000時間~15000時間未満である場合、高温環境においてクリープ強度が良好であると判断した(表2中の「クリープ強度」欄で「G(GOOD)」で表記)。クリープ破断時間が10000時間未満である場合、高温環境においてクリープ強度が低いと判断した(表2中の「クリープ強度」欄で「B(BAD)」で表記)。クリープ破断時間が「E」又は「G」である場合、高温環境での長時間クリープ強度に優れると判断した。 Regarding the creep strength, it was judged that the creep strength was remarkably excellent in a high-temperature environment when the creep rupture time was 15000 hours or more (indicated by "E (EXCELLENT)" in the "creep strength" column in Table 2). When the creep rupture time was 10,000 hours to less than 15,000 hours, it was judged that the creep strength was good in a high-temperature environment (indicated by "G (GOOD)" in the "creep strength" column in Table 2). When the creep rupture time was less than 10,000 hours, it was judged that the creep strength was low in a high-temperature environment (indicated by "B (BAD)" in the "creep strength" column in Table 2). When the creep rupture time was "E" or "G", it was judged to be excellent in long-term creep strength in a high-temperature environment.

クリープ延性に関して、クリープ破断絞りが70%を超えれば、クリープ延性が顕著に優れると判断した(表2中の「クリープ延性」欄で「E(EXCELLENT)」で表記)。クリープ破断絞りが50~70%である場合、高温環境においてクリープ延性が良好であると判断した(表2中の「クリープ延性」欄で「G(GOOD)」で表記)。クリープ破断絞りが50%未満である場合、高温環境においてクリープ延性が低いと判断した(表2中の「クリープ延性」欄で「B(BAD)」で表記)。クリープ破断絞りが「E」又は「G」である場合、高温環境でのクリープ延性に優れると判断した。 With respect to creep ductility, it was judged that creep ductility was remarkably excellent if the creep rupture reduction ratio exceeded 70% (indicated by "E (EXCELLENT)" in the "creep ductility" column in Table 2). When the creep rupture reduction was 50 to 70%, it was judged that the creep ductility was good in a high temperature environment (indicated by "G (GOOD)" in the "creep ductility" column in Table 2). When the creep rupture reduction was less than 50%, it was judged that the creep ductility was low in a high-temperature environment (indicated by "B (BAD)" in the "creep ductility" column in Table 2). When the creep rupture reduction is "E" or "G", it was determined that the creep ductility in a high temperature environment is excellent.

[評価結果]
評価結果を表2に示す。
[Evaluation results]
Table 2 shows the evaluation results.

表1及び表2を参照して、試験番号1~11では、化学組成中の各元素含有量が適切であり、結晶粒度番号が4.0~9.0であり、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500以上であり、式(1)を満たした。そのため、高温環境でのクリープ強度に優れ、かつ、クリープ延性に優れた。具体的には、試験応力を80MPaとした700℃でのクリープ破断試験において、クリープ破断時間が10000時間以上となり、かつ、クリープ破断絞りが50%以上となった。 With reference to Tables 1 and 2, in test numbers 1 to 11, the content of each element in the chemical composition is appropriate, the grain size number is 4.0 to 9.0, and the grain boundary B segregation degree ( [B GB ]/[B BM ]) was 500 or more, satisfying the formula (1). Therefore, it has excellent creep strength and creep ductility in a high-temperature environment. Specifically, in a creep rupture test at 700° C. with a test stress of 80 MPa, the creep rupture time was 10000 hours or more and the creep rupture reduction was 50% or more.

試験番号1~6、8~11はさらに、F2が2.0を超え、式(2)を満たした。そのため、試験番号1~6、8~11では、試験番号7と比較して、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が高く、650以上であった。その結果、クリープ破断時間が15000時間以上であり、かつ、クリープ破断絞りが70%を超えた。 Test numbers 1 to 6 and 8 to 11 further exceeded F2 of 2.0 and satisfied formula (2). Therefore, in test numbers 1 to 6 and 8 to 11, the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) was higher than that in test number 7, and was 650 or more. As a result, the creep rupture time was 15000 hours or longer and the creep rupture reduction exceeded 70%.

一方、試験番号12では、溶体化処理工程での900~500℃の温度域での平均冷却速度CR900-500が速すぎた。そのため、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500未満であった。その結果、クリープ強度及びクリープ延性がいずれも低かった。 On the other hand, in Test No. 12, the average cooling rate CR 900-500 in the temperature range of 900-500° C. in the solution treatment step was too fast. Therefore, the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) was less than 500. As a result, both creep strength and creep ductility were low.

試験番号13では、昇温速度RRが遅すぎた。そのため、結晶粒度番号が4.0未満であった。その結果、クリープ強度は優れていたものの、クリープ延性が低かった。 In Test No. 13, the heating rate RR was too slow. Therefore, the grain size number was less than 4.0. As a result, the creep strength was excellent, but the creep ductility was low.

試験番号14では、溶体化処理温度Tが低すぎた。そのため、結晶粒度番号が9.0を超えた。その結果、クリープ延性は優れていたものの、クリープ強度が低かった。 In test number 14, the solution treatment temperature T was too low. Therefore, the grain size number exceeded 9.0. As a result, the creep ductility was excellent, but the creep strength was low.

試験番号15では、溶体化処理工程での昇温速度RRが遅すぎた。そのため、結晶粒度番号が4.0未満であった。その結果、クリープ強度は優れていたものの、クリープ延性が低かった。 In Test No. 15, the heating rate RR in the solution treatment step was too slow. Therefore, the grain size number was less than 4.0. As a result, the creep strength was excellent, but the creep ductility was low.

試験番号16では、溶体化処理工程での溶体化処理温度Tが高すぎた。そのため、結晶粒度番号が4.0未満であった。その結果、クリープ強度は優れていたものの、クリープ延性が低かった。 In test number 16, the solution treatment temperature T in the solution treatment step was too high. Therefore, the grain size number was less than 4.0. As a result, the creep strength was excellent, but the creep ductility was low.

試験番号17では、溶体化処理工程での溶体化処理温度Tでの保持時間tが長すぎた。そのため、結晶粒度番号が4.0未満であった。その結果、クリープ強度は優れていたものの、クリープ延性が低かった。 In test number 17, the holding time t at the solution treatment temperature T in the solution treatment step was too long. Therefore, the grain size number was less than 4.0. As a result, the creep strength was excellent, but the creep ductility was low.

試験番号18では、溶体化処理工程での900~500℃の温度域での平均冷却速度CR900-500が遅すぎた。そのため、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500未満であった。その結果、クリープ強度及びクリープ延性がいずれも低かった。 In Test No. 18, the average cooling rate CR 900-500 in the temperature range of 900-500° C. in the solution treatment step was too slow. Therefore, the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) was less than 500. As a result, both creep strength and creep ductility were low.

試験番号19では、溶体化処理工程での900~500℃の温度域での平均冷却速度CR900-500が速すぎた。そのため、粒界B偏析度([BGB]/[BBM])が500未満であった。その結果、クリープ強度及びクリープ延性がいずれも低かった。 In Test No. 19, the average cooling rate CR 900-500 in the temperature range of 900-500° C. in the solution treatment step was too fast. Therefore, the grain boundary B segregation degree ([B GB ]/[B BM ]) was less than 500. As a result, both creep strength and creep ductility were low.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、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。したがって、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更して実施することができる。
The embodiments of the present invention have been described above. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing 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 of the present invention.

Claims (4)

オーステナイト系ステンレス鋼材であって、
化学組成が、質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.10~1.00%、
Mn:0.2~2.0%、
P:0.01~0.04%、
S:0.0100%以下、
Cr:15.00~25.00%、
Ni:9.00~18.00%、
Mo:1.0~5.0%、
Nb:0.20~2.00%、
N:0.050~0.180%、
sol.Al:0.001~0.080%、
B:0.0005~0.0080%、
Cu:0~2.00%、
V:0~1.00%、
Co:0~1.0%、
Y:0~1.00%、
Zr:0~1.0%、
Hf:0~0.20%、
Ta:0~0.20%、
W:0~5.0%、
Ca:0~0.0100%、
Mg:0~0.0100%、及び、
Y以外の希土類元素:0~0.100%を含有し、
残部がFe及び不純物からなり、
結晶粒度番号が4.0~9.0であり、
前記オーステナイト系ステンレス鋼材中のオーステナイト結晶粒界でのB濃度(質量%)を[BGB]と定義し、オーステナイト結晶粒内のB濃度(質量%)を[BBM]と定義したとき、式(1)を満たす、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[BGB]/[BBM]≧500 (1)
An austenitic stainless steel material,
The chemical composition, in mass %,
C: 0.030% or less,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.2-2.0%,
P: 0.01 to 0.04%,
S: 0.0100% or less,
Cr: 15.00 to 25.00%,
Ni: 9.00 to 18.00%,
Mo: 1.0 to 5.0%,
Nb: 0.20 to 2.00%,
N: 0.050 to 0.180%,
sol. Al: 0.001 to 0.080%,
B: 0.0005 to 0.0080%,
Cu: 0 to 2.00%,
V: 0 to 1.00%,
Co: 0 to 1.0%,
Y: 0 to 1.00%,
Zr: 0 to 1.0%,
Hf: 0-0.20%,
Ta: 0 to 0.20%,
W: 0 to 5.0%,
Ca: 0 to 0.0100%,
Mg: 0 to 0.0100%, and
Rare earth elements other than Y: 0 to 0.100%,
The balance consists of Fe and impurities,
The grain size number is 4.0 to 9.0,
When the B concentration (% by mass) at the austenite grain boundaries in the austenitic stainless steel material is defined as [B GB ], and the B concentration (% by mass) within the austenite crystal grains is defined as [B BM ], the formula satisfy (1),
Austenitic stainless steel material.
[B GB ]/[B BM ]≧500 (1)
請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Cu:0.05~2.00%、
V:0.10~1.00%、
Co:0.1~1.0%、
Y:0.01~1.00%
Zr:0.1~1.0%
Hf:0.01~0.20%、
Ta:0.01~0.20%、及び、
W:0.1~5.0%、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
The austenitic stainless steel material according to claim 1,
The chemical composition is
Cu: 0.05 to 2.00%,
V: 0.10 to 1.00%,
Co: 0.1 to 1.0%,
Y: 0.01 to 1.00%
Zr: 0.1-1.0%
Hf: 0.01 to 0.20%,
Ta: 0.01 to 0.20%, and
W: 0.1 to 5.0%, containing one or more elements selected from the group consisting of
Austenitic stainless steel material.
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材であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0005~0.0100%、
Mg:0.0005~0.0100%、及び、
Y以外の希土類元素:0.001~0.100%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
The austenitic stainless steel material according to claim 1 or claim 2,
The chemical composition is
Ca: 0.0005 to 0.0100%,
Mg: 0.0005 to 0.0100%, and
Rare earth elements other than Y: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.100%,
Austenitic stainless steel material.
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記化学組成はさらに、式(2)を満たす、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
0.2×Mo+5×Nb+500×B>2.00 (2)
The austenitic stainless steel material according to any one of claims 1 to 3,
The chemical composition further satisfies formula (2),
Austenitic stainless steel material.
0.2×Mo+5×Nb+500×B>2.00 (2)
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