JPH01168846A

JPH01168846A - 熱間加工性と耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH01168846A
Application number: JP32523587A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kato; 康加藤; Keiichi Yoshioka; 吉岡　啓一
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1989-07-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）熱間加工性に優れた高耐食性オーステナイト系ステンレ
ス鋼に関し、特に耐食性、耐酸化性、高温強度などにつ
いて、か酷な使用環境下においてもすぐれた特性を発揮
し、化学工業、原子カニ業を始めとする多くの工業分野
での広範な利用を図ろうとするものである。

一般にステンレス鋼は、耐食性、耐酸化性および高温強
度にすぐれ、化学工業や原子カニ業などの工業分野で有
効に使用されている。特にオーステナイト系ステンレス
鋼は、耐食性、耐酸化性、高温強度にすぐれているだけ
ではなく、低温での靭性や冷間での成形性にすぐれ、し
かも非磁性であることにより用途範囲も多岐に亘ってい
る。

しかし、近年の目覚ましい工業技術の発達に伴い、ステ
ンレス鋼に課せられた使用環境条件は一段と厳しくなり
、従来よりも一層か酷な環境下で使用されるケースが増
加している。

この対策として耐食性、耐酸化性や高温強度等の特性向
上を目的としてＣｒ、　Ｎｉの如きそれら特性を向上さ
せる元素を従来より多く添加し高合金化した鋼種が開発
されている。

しかしながら、上述の如き高合金オーステナイト系ステ
ンレス鋼は耐食性などの特性は優れているものの熱間加
工性に乏しく、熱間加工時に割れが生じて、その結果、
素材の歩留りの著しい低下や生じた割れの手入れが必要
となり工程面でも大きな問題となっていた。

オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性が劣ってい
る原因は、次の如く考えられる。すなわち、オーステナ
イト系ステンレス鋼は元来、高温強度が高く、特に鋼中
のＣｒ、　Ｎｉ、　Ｍｏ１ｌが増加するに従ってこの特
性が向上するが、−刃鋼中に不純物として含まれるｓ、
ｏ、ｐなどが、粒界に偏析し、高温での変形能を低下さ
せる結果によるものであることが指摘されている。

（従来の技術）オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性の改善策と
して、例えば特開昭５６−１６３２４４号公報には、Ｂ
＋　Ｃａ＋　Ｍｇ＋　ないしは希土類金属（以下ＲＥＭ
と称する）を添加することにより、熱間加工性が著しく
改善されることが開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）熱間加工性を改善するためＢ、　Ｃａ、　Ｍｇないしは
ＲＥＭを添加すると、オーステナイト系ステンレス鋼の
本来の特性、特に耐食性を著しく害するという欠点があ
る。

すなわち、Ｂ添加については、粒界偏析に伴う粒界腐食
の問題があり、またＣａについては、Ｃａ添加によって
生ずるＣａＳやＣａＯ等の非金属介在物による耐孔食性
の低下、Ｍｇについても同様にＭｇ添加によって生ずる
ＭｇＳ、　ＭｇＯの介在物により耐孔食性の低下が生じ
、さらにＲＢＭについては、金属酸化物より成る介在物
の形成のためスラブ製造時の連続鋳造での注入ノズル詰
まりが生じ易く、連続鋳造不適合となる根本的な欠点を
生じそのため製造歩留が著しく低くなる不利がある。

（発明が解決しようとする問題点）上述の如き、オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工
性改善を目指した従来技術にあっては、その目的とする
熱間加工性の改善は達せられるにしてもステンレス鋼本
来の特性である耐食性などの劣化を招き、また製造プロ
セスにおける重大な犠牲が余儀なくされていた。

そこでこの発明の目的は、オーステナイト系ステンレス
鋼における上記従来技術の問題を解決し、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の特性を害することなく熱間加工性を
著しく改善したオーステナイト系ステンレス鋼を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段）発明者らはＣｒ、　Ｎｉを多量に含有するオーステナイ
ト系ステンレス鋼の熱間加工性を改善するために鋭意努
力した結果、とくに低Ｓとしたうえで適正量のＣａを添
加することにより熱間加工性が著しく改善されることに
加え、このようなＣａ添加の下にＭｏ及びＮの適切な添
加により耐食性の低下が生じないことを見出した。

この知見に基いてこの発明は、Ｃ！０．１１１ｔ％以下。

Ｓｉ　：　０．１　〜１．０ｗｔ％。

Ｍｎ　：　２．０ｗｔ％以下。

Ｃｒ　：　１５〜３０　ｗｔ　％。

Ｎｉ：８〜２０−ｔ　％。

Ｍｏ　：　１．０〜３．０ｗｔ％。

Ｃａ　：　０．００１　〜０．０１５　ｗｔ％。

Ｐ　：　０．０４貨ｔ％以下Ｓ　：　０．００５　ｗｔ％以下。

及びＮ　：　０．０２〜０．３　ｗｔ％。

を含有し、（ｗｔ％）　Ｍｏ＋　７　Ｘ　（ｗｔ％）Ｎ≧２．０（
ｗｔ％）を満足して、残余は実質的に不可避的不純物と
鉄から成ることを特徴とする熱間加工性と耐食性に優れ
たオーステナイト系ステンレス鋼を提案する。

（作　用）この発明においてオーステナイト系ステンレス鋼の成分
組成を限定する理由は次のとおりである。

Ｃ；Ｃは、オーステナイト安定化元素であるが、０．１　ｗ
ｔ％（以下単に％で示す）を越えると耐食性および熱間
加工性を劣化させるので上限は０．１％にしなければな
らない、もちろんＣはその含有量が低くてもさして材質
に悪影響を及ぼさないのでその下限を規制する要はない
。

Ｓｉ；Ｓｉは通常脱酸剤として添加される元素であるが、一方
、強力なフェライト安定化元素である。

Ｓｔはまた１、０％を越えると熱間加工性を害するのみ
ならず、熱間圧延時の負荷が増大し製造上好ましくない
ので上限は１．０％となる。しかしＳｉが０．１％未満
では製鋼工程でＣｒ歩留が低下するので下限は０．１％
となる。

ｒＢＭｎは、脱酸に有利に寄与し、またオーステナイト安定
化元素であるが、生成する介在物が耐食性を害するので
上限は２．０％となる。

Ｃｒ；Ｃｒは耐食性および耐酸化性向上に対して有効な元素で
ある。しかしながら、１５％未満では十分な耐食性が得
られないのでその下限は１５％であり、一方Ｃｒは３０
％を越えると熱間圧延時にσ相等の金属間化合物の生成
が著しく、かりにＣａ添加を行ったとしても熱間割れを
防止することができないので、その上限は３０％であり
、従ってＣｒは１５〜３０％の範囲に限定される。

Ｎｉ；Ｎｉはオーステナイト安定化のために少なくとも８％が
必要である。しかし２０％を越えると熱間加工性が劣化
し、この発明の目的が達成されない。従ってＮｉは８〜
２０％の範囲に限定される。

ＭＯ；Ｍｏは従来のＣａ添加に由来する耐孔食性の改善に役立
ち、１．０％以上で効果があられれ、３％をこえると熱
間加工時にσ相などの金属間化合物析出をもたらして熱
間加工性を害する恐れがあるので１．０〜３．０％とす
る。

Ｃａ；Ｃａは後述のＳ含有量がｏ、ｏｏｓ％以下において熱間
加工性の改善に寄与し０．００１％以上で効果をあられ
すが０．０１５％をこえるとＭｏ、　Ｎ添加を行っても
耐孔食性の低下を償うことができなくなるので０．００
１〜０．０１５％とする。

Ｐ； −ＳにＰは有害元素であり少ないほど好ましい。この発
明に従う措置を講じたとしてもＰが０．０４％を越える
と熱間加工性が害されてしまうのでＰの上限は０．０４
％である。

Ｓ；ＳもまたＰと同様に熱間加工性を害する有害なしかし不
可避混入成分であるが０．００５％以下まで抑制するこ
とによって、この発明による効果があられれるので、０
．００５％以下に限定した。

Ｎ；Ｎは０．０２〜０．３％の範囲でとくに上述した（％）
　Ｍｏと７・　（％）Ｎとの和が２．０％以上となる関
係を満たすとき、耐孔食性の改善効果が著しい。なおＮ
は０．３％をこえると鋼塊に鋳造欠陥を生じるので０．
０２〜０．３％の範囲とする。

さて発明者らは、Ｃ；　０．０５１〜０．０６１％、Ｓ
ｉ；０．４９〜０．５４％、　Ｍｎ　；　０．８７〜０
．９３％、　Ｃｒ　；　１７．０〜１７．３％、　　Ｎ
ｉ　；　１３．０〜１３．５％、　　Ｐ　；０．０３０
〜０．０３３％、　Ｍｏ　；　２．０２〜２．０９％、
　Ｎ　、　０．０４５〜０．０５１％において、Ｓ　、
　０．００１〜０．０１０％、Ｃａ；０．０２％以下に
て、Ｓ、Ｃａの含有量を変化させた供試鋼を溶製し、あ
らかじめ１３００°Ｃで２時間加熱するスラブ化処理を
施した小型鋼塊より６．４　ｍφの試験片を作製した。

この試験片を１３００”Ｃで５０秒間保持後、１００’
Ｃ／分で１０００°Ｃまで冷却し、１０００°Ｃに１０
秒間保持して、瞬時にグリ−プル高速引張試験を行った
後の断面減少率を測定することによって熱間加工性に及
ぼすＳ、Ｃａの影響を調査した結果を第１図に示す。

熱間加工性の評価において、試験片の断面減少率を選ん
だのは、上記試験による断面減少率が６０％以上であれ
ば熱間加工時の割れがほとんど生じないことが確認され
たからである。

第１図よりＣａの添加によって熱間加工性の改善効果を
挙げるには、Ｓｏ、００５％以下を要することが明らか
である。また熱間加工性の点からはＳは低いほど好まし
いこともわかる。

ここにＣａはこの発明において重要成分であって、・第
１図から明らかなように、Ｓが少ないほど断面減少率が
向上するほかとくにＳがｏ、ｏｏｓ％以下の場合に、Ｃ
ａが０．００１％以上の含有は高い断面減少率を示す。

次にＭｏ及びＮはこの発明において重要成分であって、
すでに述べたように、Ｃａ添加に起因する耐孔食性を、
Ｍｏ１％以上、　ＮＯ，０２％以上の範囲でしかも（χ
）Ｍｏ＋７Ｘ（χ）Ｎ≧２（χ）の条件を満足するよう
に含有させれば、Ｃａ添加による耐孔食性の低下は全く
生じないのである。この理由については今のところ明ら
かではないが、１．０〜３．０％のＭｏによって不動態
皮膜自身が強化されることと、０．０２〜０．３％のＮ
によって、孔食発生の初期にその成長を抑制することと
の相乗効果によるものと推定される。

なお、この発明によるオーステナイト系ステンレス鋼の
製造方法に関しては通常の工程、すなわち転炉溶製→連
続鋳造→熱間圧延→焼鈍・酸洗→冷間圧延→仕上焼鈍の
工程にて製品となし得る。

（実施例）この発明に従う限定組成を有する実施例Ｎｏ、　１〜８
、および限定外組成の比較例Ｎα９〜１４の合計１４種
の各供試材を高周波真空溶解炉で溶製し、いずれも５０
ｋｇ０鋼塊を得た。各供試材の化学成分は表１に示す。

各鋼塊は予め１２５０°Ｃで２時間加熱するスラブ化処
理を施した後、各鋼塊より６．４　ｍｍφの試験片を作
製した。この試験片を１２５０°Ｃで５０秒間保持後、
１２５０°Ｃから８００°Ｃまで１００°Ｃ／分の冷却
速度で冷却した。それぞれ、１１００°Ｃ，１０００℃
、９００°Ｃの温度に到達したときその温度に１０秒間
保持し、瞬間に１００ｍａ＋／秒の速度で引張試験を行
うグリ−プル高速引張試験を行った。

試験後の熱間加工性の評価は、上記の如く、試験片の断
面減少率を測定し、その結果によって評価した。

上記の評価は、発明者らが断面減少率が６０％以上であ
れば熱間加工時の割れはほとんど生じないことを確認し
たことによるものである。

各供試材の１１００°Ｃ，１０００°Ｃ１及び９００°
Ｃにおける断面減少率は表２に示すとおりである。

一方、耐食性試験に関し、上記供試材各鋼塊を公知の条
件で熱延して２０ＩＩ１１１厚の熱延板とした後、更に
熱延、冷延して２．５　ｍｍ厚の冷延焼鈍板とし、５０
°Ｃで５％ＮａＣｉ溶液を１６時間噴霧して８時間体霧
するという塩水噴霧試験（５ＳＴ試験）およびＪＪＳ　
Ｄ　０２０１に準じたＣＡＳＳ試験により評価し、結果
を表２にあわせ示す。なお、ＳＳＴについては４サイク
ル後の、またＣＡＳＳ試験については２サイクル後の結
果である。

注）（熱間加工性の評価基準）Ｏ：断面減少率：６０％以上 Δ：断面減少率＝６０％未満、５０％以上×：断面減少
率：５０％未満（耐食性の評価基準）ＳＳＴ：Ｏ全く発銹なし Δ発銹が小 ×発銹が大ＣＡＳＳ　：Ｏはとんどピット（食孔）が生じないΔ若
干ピット（食孔）が生じる ×かなりピット（食孔）が生じる実施例で示すとおり、この発明によるオーステナイト系
ステンレス鋼はとくにＳ；０．００５％以下においてＣ
ａ　；　０．００１％〜０．０１５％の範囲でさらにＭ
ａｉ１％〜３％とＮ　；　０．０２〜０．３％とを（Ｘ
）Ｍｏ　＋７・％Ｎ≧２（χ）の関係を満たすように含
有することにより、何ら素材の耐食性を損うことなく熱
間加工性が著しく改善される。

（発明の効果）この発明は、不純物として含まれるＳ量を極力低めた上
で、Ｃａ並びにＭｏ、　Ｎの適正量を含有させることに
より何ら耐食性を損うことなく熱間加工性を著しく改善
し、従来のオーステナイト系ステンレス鋼の難点であっ
た熱間加工時の著しい歩留りの低下を克服可能とし、ま
たその割れの手入れも省略可能となり、産業上の利用効
果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間加工性に及ぼすＳ量とＣａＮの影響を示す
グラフである。特許出願人　　川崎製鉄株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃ：０．１ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：１５〜３０ｗｔ％、Ｎｉ：８〜２０ｗｔ％、Ｍｏ：１．０〜３．０ｗｔ％、Ｃａ：０．００１〜０．０１５ｗｔ％、Ｐ：０．０４ｗｔ％以下Ｓ：０．００５ｗｔ％以下、及びＮ：０．０２〜０．３ｗｔ％。を含有し、（ｗｔ％）Ｍｏ＋７×（ｗｔ％）Ｎ≧２．０（ｗｔ％）
を満足して、残余は実質的に不可避的不純物と鉄から成
ることを特徴とする熱間加工性と耐食性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼。