JPH02190451A - 耐応力腐食割れ性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

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〉 本発明は、温水環境たとえば石油ボイラー型給湯機、電
気温水器等の部品に用いられる耐食性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼に関するものである。

〈従来の技術〉 近年石油ボイラー型給湯機や電気温水器の小型化のため
、従来のホーロー缶体からステンレス缶体への切替えが
行われている。　この際採用されるステンレス鋼として
は、応力腐食割れを生じにくいフェライト系ステンレス
鋼である５ＵＳ４４４　（１８Ｃｒ−２ＭＯｔｌＷ）が
−量的となっている。　　しかし５ＵＳ４４４はフェラ
イト系ステンレス鋼であるが故に溶接性が悪く、溶接部
での耐食性に問題がある。

特に石油ボイラー型給湯機などは溶接箇所が多く問題と
なっている。　また５ＵＳ４４４は温水中の気液界面に
おいて孔食を生じやすく、十分な耐食性を有していると
はいいがたい。

一方、オーステナイト系ステンレス鋼である５ＵＳ３１
６は、溶接性と耐孔食性には優れているものの、耐応力
腐食割れ性に劣るため温水環境には適していない。

一般に、温水環境のようなマイルドな環境での応力腐食
割れは、孔食や隙間腐食を起点として発生するため、そ
の環境で孔食や隙間腐食を発生しないほど耐食性に優れ
た高合金ステンレス鋼とすれば応力腐食割れも発生しな
くなる。　　しかし、そのような鋼種は当然非常に高価
である。

〈発明が解決しようとする課題〉 そこで価格は５ＵＳ３１６程度と安く、しかも耐応力腐
食割れ性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレ
ス鋼が好ましい。

オーステナイト系ステンレス鋼にＣｕを添加すると、マ
イルドな環境における耐応力腐食割れ性が改善されるこ
とが知られており、その効果はＣｕ添加量が多いほど強
い、　しかしＣｕを添加しただけでは耐孔食性が不十分
であり、気液界面等で孔食が発生しやすい。　特にＣｕ
の添加量が多くなるとその傾向が強くなる。　ところが
耐孔食性改善のためにＭｏ、Ｎを多く添加すると、こん
どは耐応力腐食割れ性の方が低下すると云う問題を生じ
る。　このように、一般に耐応力腐食割れ性と耐孔食性
は相反する傾向にあり、一方を良くすると一方が悪くな
る場合が多い。

本発明において、適度な量のＭＯの添加とＭｎ含有量の
低減が、Ｃｕ含有オーステナイト系ステンレス鋼の耐応
力腐食割れ性と耐孔食性の双方を向上させることを見い
出した。　ざらにＣｕの多量添加と適量のＭｏ添加、Ｍ
ｎの低減を複合すると著しい耐応力腐食割れ性及び耐孔
食性の向上が実現する。　しかし、このような複合添加
ｍ種はＭｎ含有量が少いことに起因した熱間加工性の低
下が生じる。　熱間加工性の低下は熱延コイルの耳割れ
等を発生させ、結局歩留低下によるコストアップを招く
、　特性は良くとも、高価格となるのであれば本発明の
目的は達成されない。　そのため耐食性を劣化させずに
熱間加工性を改善する方法を検討した。

既に特開昭５７−１８１５３において熱間圧延において
暇疵発生を少くする方法が示されている。　この方法を
本発明鋼に通用した結果かなりの改善が見られたものの
、特に８００〜９００℃の比較的低温域における熱間加
工性については十分な改善が得られなかった。

そこで本発明は、このような低温域における熱間加工性
をも改善され、なおかつ耐応力腐食割れ性および耐孔食
性も優れたステンレス鋼を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成すべく、鋭意検討の結果、さらに微量の
Ｂを添加することが非常に有効であることを見い出した
。

すなわち、本発明は、 Ｃ１０，０６ｗｔ％以下、 Ｓ　ｉ／１．（１〜４．０ｗｔ％、 Ｍｎ１０．３ｗｔ％以下、 Ｃｒ　／　１８〜２３　ｗ　ｔ％、 Ｎ　ｉ　／　８〜１８　ｗ　ｔ％、 Ｃｕ／１．０〜３．Ｏｗｔ％、 Ｍｏ１０．３〜０．　７ｗｔ％、 Ｎ１０．０５ｗｔ％以下、 Ｂ　／　０．００１〜０．００５　ｗ　ｔ％を含み、残
部はＦｅおよび不可避的不純物の組成であることを特徴
とする耐応力腐食割れ性と耐孔食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼を提供する。

以下に本発明について詳細に説明する。

本発明のステンレス鋼は、Ｃ，Ｓｔ、Ｍｎ。

Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎ、およびＢを必須成分とす
る。

本発明のステンレス鋼において、Ｃは ０．０６ｗｔ％以下であるのが好ましい、　Ｃが０．０
６ｗｔ％を超えるときは、Ｃｒ炭化物生成量が増大し、
耐食性を害する。

Ｓｔはマイルドな環境では耐応力腐食割れ性を改善する
効果は小さいが、耐孔食性、特に溶接部の耐孔食性を改
善する効果が大きいので、本発明が対象とするような用
途では１．０ｗｔ％以上添加することが好ましい、　し
かし、４．０ｗｔ％を超えると熱間加工性と溶接性が低
下する。

Ｍｎは本発明の根本をなす元素であり、その含有量の低
減により、耐応力腐食割れ性と耐孔食性が著しく向上す
る。　第１図および第２図にＣｕ含有オーステナイト系
ステンレス鋼の耐応力腐食割れ性と耐孔食性に及ぼすＭ
ｎの影響を示す、　　Ｍｎを０．３ｗｔ％以下とするこ
とにより著しい向上効果が得られる。

Ｃｒはステンレス鋼に不可欠な耐食性に有効な元素であ
り、本発明鋼の場合１８〜２３ｗｔ％とするのが好まし
いａ　　　１８　ｗ　ｔ％未満のときは耐食性が十分で
はなく、２３ｗｔ％を超えるときは耐食性は良いが高価
格となり、本発明の目的に反することになる。

Ｎｉはオーステナイト系ステンレス鋼であることから８
〜１８ｗｔ％とするのが好ましい、　　８ｗｔ％未溝の
ときは組織がオーステナイト相とならず、１８ｗｔ％を
超えるときは高価格なステンレス鋼となフてしまう。

Ｃｕは本発明に不可欠の元素であり、１ｗｔ％以上含有
させることにより耐応力腐食割れ性を改善する。　オー
ステナイト系ステンレス鋼の耐応力腐食割れ性と耐孔食
性に及ぼすＣｕの影響を第３図および第４図に示す、　
但し、Ｃｕが３．０ｗｔ％を超えると熱間加工性が劣化
する。

ＭＯは本発明の根本をなす元素であり、その適量の添加
により耐応力腐食割れ性と耐孔食性が著しく向上する。

　第１図および第２図にＣｕ含有オーステナイト系ステ
ンレス鋼の耐応力腐食割れ性と耐孔食性に及ぼすＭＯの
影響を示す、　　Ｍｏを０．３〜０．７ｗｔ％とするこ
とにより著しい耐応力腐食割れ性の向上効果が得られる
。

Ｎは耐孔食性を向上させるが、一方、耐応力腐食割れ性
を著しく害する元素でもあるので０．０５ｗｔ％以下と
することが好ましい。

Ｂは本発明に不可欠の元素であり、０．００１〜０．０
０５　ｗ　ｔ％金含有せることにより熱間加工性を改善
する。　本発明鋼のような低Ｍｎ鋼ではＭｎＳの生成量
が少なく、そのため熱間で粒界にフィルム状に析出する
と考えられるＦｅＳの生成量が多くなり熱間加工性が低
下する。　　０．００１　ｗ　ｔ％以上のＢ添加により
このような熱間加工性の低下が改善されるが、ｏ、ｏｏ
ｓｗｔ％を超えると耐孔食性が劣化してくるため好適範
囲を０．００１〜０．００５　ｗ　ｔ％とした。

なお、残部は鉄であるが、本発明鋼は上記化学種以外に
Ｐ、Ｓ、ＡＩＬ等の不可避的不純物を含有していてもよ
い。

以上のように成分限定されたステンレス鋼は熱間加工性
も改善されているため、一般のオーステナイト系ステン
レス鋼と同様の製造プロセスで生産することができる。

　また製造プロセス時における温度、雰囲気等も一般的
な方法で行なえばよい、　すなわち、溶銑を転炉、ＡＯ
Ｄ　（正式名Ａｒｇｏｎ　ＯｘｙｇｅｎＤｅｃａｒｂｕ
ｒｉｚａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ　）　、Ｖ　ＯＤ　（
ＶａｃｕｕｍＯｘｙｇｅｎ　Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔ
ｌｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）等により精練したものを造塊
または連続鋳造し、その後熱間圧延と焼鈍・酸洗を行い
、更に冷間圧延と焼鈍・酸洗のプロセスを経ることによ
り、冷延焼鈍板が製造される。

く実施例〉 以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

（実施例） 第１表に示す化学組成を有する鋼を高周波真空溶解炉で
溶製し、５０ｋｇ鋼塊を得た。Ｎｏ、１〜５を本発明例
とし、化学組成が本発明範囲をはずれる陽、６〜１１お
よび５ＵＳ３１６を比較例とした。

本発明例および比較例の上記鋼塊の側面から１０ｍｍ厚
の鋼板を切り出し、その鋼板から熱間加工性の評価用と
して、６．４ｍｍφの丸棒試験片を作製した。

上記鋼塊は以下の条件で厚さ２ｍｍの冷延焼鈍鋼板に製
造した。

（１）１２００℃の加熱温度で熱間圧延し、厚さ３０ｍ
ｍのスラブを製造した。

（２）１２５０℃の加熱温度で熱間圧延し、厚さ４ｍｍ
の熱延鋼板を製造した。

（３）１１００℃で焼鈍した。

（４）ショット酸洗による脱スケールを行なった。

（５）冷間圧延で厚さ２ｍｍの冷延鋼板を製造した。

（６）１１００℃で焼鈍した。

（７）ソルト処理、酸洗による脱スケールを行なった。

耐応力腐食割れ性の評価方法として、 ＪＩＳ−Ｇ　Ｏ５７６に準拠した沸騰塩化マグネシウム
試験を行なった。　すなわち先に示した２ｍｍ厚の冷延
焼鈍鋼板より１．５ｔＸ１５’ｘ７５’ｍｍの試験片を
作製し、湿式＃５００研磨仕上の後内側半径８ｍｍのＵ
字曲げを行った。

この試験片を沸騰試験溶液の中に３００時間まで浸漬し
、割れが発生するまでの時間により耐応力腐食割れ性を
評価した。

但し塩化マグネシウムの濃度は、温水中における応力腐
食割れとほぼ同じ割れ形態となる低濃度の３２．５％と
した。

耐孔食性の評価として、ＪＩＳ−Ｇ　Ｏ５７Ｂに示す塩
化第２鉄腐食試験を行った。　先に示した２ｍｍ厚の冷
延焼鈍板より２ｔ×３０ｖ×３０’ｍｍの試験片を作製
し、湿式＃３２０研磨仕上の後に、３５℃の６％塩化第
２鉄溶液に２４時間浸漬した。　浸漬試験後の単位面積
、単位時間当たりの腐食減量により耐孔食性を評価した
。

熱間加工性の評価として、高温高速引張試験を下記の要
領で実施した。　先に示した丸棒試験片を１２００℃×
５０秒保持後、１００℃／　ｍ　ｉ　ｎの冷却速度で８
００℃まで冷却し、さらに８００℃Ｘ　１’　０秒保持
後その温度で引張速度１００ｍｍ／ｓｅｅの速さで熱間
引張試験を行った。　熱間引張試験後の試験片の断面収
縮率により熱間加工性を評価した。　断面収縮率が大き
いほど熱間加工性は良好である。

結果を第２表に示す、　本発明例は比較例に比べて著し
く優れた耐応力腐食割れ性と良好な耐孔食性及び熱間加
工性を有している。　比較例は動、６を除いて全般的に
耐応力腐食割れ性が悪く、特に耐孔食性の良いものにそ
の傾向が強い。　またＮｏ、　６．７のＭｎ含有量が低
く、Ｂを添加していないものは熱間加工性に劣る。

〈発明の効果〉 本発明鋼は、比較的マイルドな環境における耐応力腐食
割れ性に極めて優れており、同時に耐孔食性も良好であ
る。　また、オーステナイト系ステンレス鋼であるため
溶接性も良い、　更に熱間加工性も良好であるため歩留
低下によるコストアップが生じることもない。

以上のように本発明による＃４種は、従来使用されてい
た５ＵＳ４４４や５ＵＳ３１６の欠点を改善した温水環
境に極めて適したステンレス鋼である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｍｏ、Ｍｎの含有率と、耐応力腐食割れ性と
の関係を示すグラフである。 第２図は、Ｍｏ、Ｍｎの含有率と耐孔食性との関係を示
すグラフである。 第３図は、Ｃｕの含有率と耐応力腐食割れ性との関係を
示すグラフである。 第４図は、Ｃｕの含有率と耐孔食性との関係を示すグラ
フである。 Ｆ　Ｉ　３．２ ＭＯ，Ｍｎ　（ｗｔ　’Ａ　） ＦＩＧ。 ｏ　Ｍｎ （ｗｔ％） ＦＩＧ。 ｕ （ｗｔ％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ／０．０６ｗｔ％以下、 Ｓｉ／１．０〜４．０ｗｔ％、 Ｍｎ／０．３ｗｔ％以下、 Ｃｒ／１８〜２３ｗｔ％、 Ｎｉ／８〜１８ｗｔ％、 Ｃｕ／１．０〜３．０ｗｔ％、 Ｍｏ／０．３〜０．７ｗｔ％、 Ｎ／０．０５ｗｔ％以下、 Ｂ／０．００１〜０．００５ｗｔ％ を含み、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成である
   ことを特徴とする耐応力腐食割れ性と耐孔食性に優れた
   オーステナイト系ステンレス鋼。