JPH0225542A - 粉末成形高耐食性二相ステンレス鋼及びその製造方法 - 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、粉末成形高耐食性二相ステンレス鋼、特に耐
孔食性、耐隙間腐食性にすぐれた継目無し粉末成形二相
ステンレス鋼及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 二相ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に比
べ高強度でかつ耐応力腐食割れ性に優れており、なおか
つ安価であり、またフェライト系ステンレス鋼に比べ靭
性、溶接性においてすぐれるという利点を有している。

ところで、最近では、ステンレス鋼粉を利用した粉末冶
金法により、耐応力腐食割れ性をさらに向上させた粉末
成形二相ステンレス鋼および粉末成形二相ステンレス鋼
管が開発されている。かかる粉末成形鋼はフェライト系
ステンレス鋼粉、オーステナイト系ステンレス鋼粉を混
合、成形することによって得られるものであって、低Ｎ
ｉ含有フェライト相を有するため高い応力腐食割れ抵抗
性を持つ材料である。

その場合、原料となるフェライト系、オーステナイト系
の各ステンレス鋼粉は耐食性の上でのバランスを考慮し
、耐孔食性Ｉ旨標（ＰＩ）のほぼ等しい銅粉を選択して
使用している。しかし、同程度のＰＩを持つ鋼粉であっ
てもその耐酸性はフェライト系ステンレス鋼、オーステ
ナイト系ステンレス鋼で異なっている。

両鋼種の一般的特徴を第１表に示す、フェライト系ステ
ンレス鋼は不働態破壊ｐＨは低い反面、活性溶解速度は
大きく、腐食の進行は速い、逆にオーステナイト系ステ
ンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼より高いｐＨで
不働態から活性溶解に移行するが、その時の活性溶解速
度は小さく、腐食の進行は遅い、このような差異は両相
が微細に分散した二相ステンレス鋼の耐食性に大きな影
響を与える。従来の粉末成形二相ステンレス鋼は同じく
第１表に示すように、不働態破壊ｐＨも高く、溶解速度
も大きく、腐食の進行は速い。

第１表 第１図に同程度のＰＩを有するフェライト系ステンレス
ＩＩ（Ｉ綱）、オーステナイト系ステンレス１１（ｎ鋼
）、両者の粉末より製作した粉末成形二相ステンレス鋼
（■鋼）の自然電位のｐｉ依存性を示す、ここで自然電
位は各鋼の腐食速度の大きさを表わし、自然電位が低い
程腐食速度は大きい。

図示グラフからも明らかなように、フェライト、オース
テナイト各単相材は前述した挙動を示す。

一方、粉末成形二相ステンレス鋼はオーステナイト系ス
テンレス！ｉ（Ｉ［ｍ）に近い高いｐＨで活性溶解を開
始し、フェライト系ステンレス鋼（ＩＩＩ）と同程度の
溶解速度で腐食している。これは同程度のＰＩとなるＣ
ｒ、　Ｈａ量を存する鋼粉より製造した二相ステンレス
焼結鋼はそのフェライト相に相当するフェライト系ステ
ンレス鋼に比べより温和な環境で隙間腐食を発生し、か
つその後の腐食速度はオーステナイト系ステンレス鋼に
比べ、大きいことを示している。即ち従来の粉末成形二
相ステンレス鋼はフェライト、オーステナイト系ステン
レス鋼それぞれの短所を併わせ持っている。

したがって、このようにフェライト系ステンレス鋼粉と
オーステナイト系ステンレス鋼粉を混合成形した二相ス
テンレス鋼管は優れた耐応力腐食割れ性を有するが、−
ａには耐孔食性指標のほぼ等しい両鋼扮を用いているた
め、耐隙間腐食においては、フェライト、オーステナイ
ト両者の短所を併せ持つという欠点がある。

また、従来溶製法によって製造される二相ステンレス鋼
は高温からの冷却過程中にフェライト単相からオーステ
ナイト相が析出し二相組織を形成するため製品のフェラ
イト相には必ずフェライト生成元素であるＣｒ、　Ｍｏ
が濃縮している。

つまり、フェライト相のＰＩはオーステナイト相のＰＩ
に比べ常に大きな値となり、オーステナイト相の優先的
活性溶解を避けることができなかった。

（発明が解決しようとする諜ＩＮ） したがって、本発明の第１の目的は、フェライト系ステ
ンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼の各長所
を併せ備えた、粉末成形二相ステンレス鋼を提供するこ
とであり、第２の目的は、従来の溶製法では得られなか
った上記長所を併せて有する二相ステンレス鋼の製造法
を提供することである。

本発明のより具体的目的は、フェライト系、オーステナ
イト系の各ステンレス鋼粉の成分を調整し最適な組合せ
とすることによって優れた耐食性、より具体的にはすぐ
れた耐隙間腐食性および耐孔食性を有する、粉末成形に
よる二相ステンレス鋼及びその製造方法を提供すること
である。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、フェライト鋼粉に比べ若干耐孔食性指数
の高いオーステナイト鋼粉を用いることで耐酸性におけ
る両相のバランスが保持でき耐隙間腐食性および耐孔食
性に優れた粉末成形二相ステンレス鋼を得ることができ
ることを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨は、下記（１）式で表わされる耐
孔食性指！Ｉ（ＰＩ）の差が下記（２ン式の条件を満た
すフェライト相、オーステナイト相から成り、重量％で
Ｍｏを０．５％以上、１０％未満含有することを特徴と
する粉末成形高耐食性二相ステンレス鋼である。

また、別の面からは、本発明は下記（１１式で表わされ
る耐孔食性指標（ＰＩ）の差が下記（２）式の条件を満
たすフェライト系ステンレス鋼粉とオーステナイト系ス
テンレス鋼粉とを混合したステンレス鋼粉であって、か
つＭｏを重量％で０．５％以上、１０％未満の範囲内で
含有する混合ステンレス鋼粉を鋼製のカプセルに充填し
、脱気、冷間加圧成形後、１２００℃以下の温度で熱間
加工することを特徴とする粉末成形高耐食性二相ステン
レス鋼の製造方法である。

ＰＩ　−Ｃｒ（重量％）　　＋　３．３　Ｍｏ（重置％
）・−−＋１１２≦Ｐ■（オーステナイト相）−ＰＩ（
フェライト相）≦５・　・（２） （作用） 次に、本発明において組成および製造条件を上述のよう
に限定した理由について説明する。

各ステンレス鋼粉の配合割合（重量）は特に制限ないが
、一般にはフェライト系ステンレス鋼粉ニオ−ステナイ
ト系ステンレス綱粉璽４：６〜６：４の範囲内とするの
が好ましい、フェライト系ステンレス鋼粉の配合割合を
好ましくは４〜６とする理由はフェライト系ステンレス
鋼粉が４未満ではオーステナイト系が多くなり応力腐食
割れ性が劣化し、またフェライト系ステンレス鋼粉が６
を超えると靭性劣化をきたすためである。

なお、「粉末成形二相ステンレス鋼」は、フェライト鋼
粉およびオーステナイト鋼粉の混合・成形により二相ス
テンレス鋼とした二相ステンレス鋼をいい、二相ステン
レス鋼粉を単に成形した二相ステンレス鋼ならびに溶製
法により得られる二相ステンレス鋼と区別する。

２丁は耐孔食性指標として使われているものであるが、
不働態破壊ｐｕもＰＩと良い相関を示す。

前述した通り同じＰＩであってもオーステナイト系ステ
ンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼より不働態破壊
ｐｌ＋が高い、そのためオーステナイト系ステンレス鋼
をより高ＰＩとする必要がある。しかし、この差が２未
満ではオーステナイト相の優先的活性溶解を避けられな
い。また５Ｍ４では、焼結二相ステンレス鋼の不（ｔ！
＋＆ｉ破壊＋）Ｈはフェライト相によって決定されてし
まい、オーステナイト相を高Ｐｒ化することは無意味と
なり、経済的でない。

このようにして得られた粉末成形二相ステンレス鋼は待
に耐孔食性、耐隙間腐５．χ性にすぐれているため継目
無管に構成することにより特にすぐれた効果が得られる
。

すなわち、本発明は、その好適ａ様においては、前記＋
１１式で示されるＰＩの差が前記（２）式を満足するフ
ェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス
鋼との混合、成形体から構成される、耐孔食性、耐隙間
腐食性にすぐれた粉末成形継目無し焼結二相ステンレス
鋼管である。

本発明による製造方法によれば、前述の混合鋼粉を調製
カプセルに充填し、脱気、冷間加圧成形、そして熱間加
圧成形を行うが、その場合の熱間成形加工は１２００℃
以下の温度で行う。これはオーステナイト相からフェラ
イト相への元素拡散、特にＮｉの拡散を防止するためで
ある。

したがって、本発明によれば継目無し管の製造は、いわ
ゆるＣＩＰ法（冷間静水圧プレス法）により加圧成形後
、加熱温度を１２００℃以下に制限する点を除いて、熱
間押出法によって成形を行う公知の方式により行なえば
よい、必要により、次いで冷間抽伸および熱処理により
仕上げる。

かくして、本発明にかかる製造方法によれば鋼粉末の組
成がそのまま粉末成形体にも持ち来されるのである。

本発明にかかる粉末成形ステンレス鋼を耐孔食、隙間腐
食性に優れたものとするために、Ｍｏを重量％で０．５
％以上、１０％未満含む鋼粉を使用する。

Ｍｏが０．５重量％未満では耐食性への寄与は不充分で
あり、また１０重量％以上では耐食性以外の性能、例え
ば加工性、靭性が劣化する。その場合にＭｏを含むのは
オーステナイト系、フェライト系のいずれであってもよ
いが、好ましくは、オーステナイト系ステンレス鋼に特
に配合するか、あるいは両者に均等に配合するのが好ま
しい、要するに得られる粉末混合物あるいは粉末成形鋼
として上記範囲のＭｏ量を含有するのである。

次に、実施例によって本発明をより具体的に説明する。

（実施例） 第２表に示す組成（重量％）の７１１のステンレス鋼粉
（−３００メフシユ）を慣用のアトマイズ法で製造した
。Ａ、Ｂ鋼粉はフェライト系ステンレス鋼、Ｃ，Ｄ、Ｅ
、、Ｆ、Ｇｌｌ粉はオーステナイト系ステンレス鋼に相
当するものである。なお、第３表は、第２表のＡ−Ｇ鋼
粉の澗それ自体のｐｒ、不１ｌＪ８破壊ｐＨ１活性溶解
時の自然電位、および隙間腐食発生電位を示す。

これら７種の鋼粉を第４表に示す各割合で配合混合し炭
素鋼製カプセルに充填後、内部脱気してから密閉した。

このカプセルを慣用の冷間静水圧プレス法により加圧成
形し、１０５０℃で１時間加熱保持した後、熱間押し出
し法により外径６０ｓｎ、内径３８ｍｍの継目無し鋼管
とした。得られた継目無し鋼管は必要に応じて熱処理を
施し、次いで炭素鋼製カプセルを酸洗により除去し、さ
らに冷間抽伸により外径２２ＩＩｓ、内径１５１の継目
無し鋼管とし、仕上げ焼鈍、酸洗を実施した。

各ステンレス鋼粉よりこのようにして製造した粉末成形
法による継目無し鋼管から試験片を切り出して不働態破
壊９１（の測定および隙間腐食発生電位の測定に供した
。

不ｍ態破壊ｐＨの測定は直径１５−１厚さ２１ｍの円板
試験片を製作し、８０℃、１０．０００ｐｐｍ　Ｃｌ２
−水溶液中に浸漬後、硫酸を滴下することによってｐＨ
を低下させながら試験片の自然電位を測定し、不ｍｍ破
壊によって自然電位が急激に低下するＰＨを不働態破壊
ｐＨとした。

隙間腐食発生電位は、直径３５１１厚さ３■■の試験片
と直径１７＋＋ｖ＋、厚さ３−曽の試験片を重ね合わせ
て共材のビスで固定し、６０℃、Ａｒ脱気した１０．０
００ｐｐｍｃＱ−水溶液中に浸漬後、１抛Ｖ／ｍｔｎの
速度で陽極分極し、隙間腐食発生によって電流が急激に
増加する電位を隙間腐食発生電位とした。

試験結果は同じく第４表にまとめて示すが、第４表に示
す結果からも明らかなように、本発明による粉末成形二
相ステンレス鋼管隘７から１５は、従来の同程度のＰＴ
を持つ鋼粉の組合せより製造した粉末成形二相ステンレ
ス鋼管Ｎａ工ないし６に比べ、低い不働態破壊ｐＨおよ
び高い隙間腐食発生電位を示し、良好な耐孔食性および
耐隙間腐食性を発揮している。

本例では熱間加圧成形が１０５０℃で行われたため合金
元素の拡散はほとんどみられず、各出発鋼粉の組成が粉
末成形体の各構成粉末相においても保持されていること
が確認された。

次に、配合割合が５：５の場合についてＰＨ差に対して
各データをグラフにまとめると第２図の通りである。Ｐ
Ｈ差が２以上で各耐食性が著しく改善されるのが分かる
。

（以下余白） （発明の効果） 以上説明したとおり、フェライト系ステンレス鋼粉とそ
れより高いＰＩを持つオーステナイト系ステンレス鋼粉
を混合して製造した本発明にかかる焼結継目無し二相ス
テンレス鋼管は優れた耐孔食性および耐隙間腐食性を存
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト
系ステンレス鋼そして二相ステンレス焼結鋼の自然電位
のｐＨ供存性を示すグラフ；および第２図は、実施例の
データをＰＩ差に対してまとめて示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記（１）式で表わされる耐孔食性指標（ＰＩ）
   の差が下記（２）式の条件を満たすフェライト相および
   オーステナイト相から成り、重量％で、Ｍｏを０．５％
   以上、１０％未満含有することを特徴とする粉末成形高
   耐食性二相ステンレス鋼。 ＰＩ＝Ｃｒ（重量％）＋３．３Ｍｏ（重量％）…（１）
   ２≦ＰＩ（オーステナイト相）−ＰＩ（フェライト相）
   ≦５…（２）
2. （２）下記（１）式で表わされる耐孔食性指標（ＰＩ）
   の差が下記（２）式の条件を満たすフェライト系ステン
   レス鋼粉とオーステナイト系ステンレス鋼粉とを混合し
   たステンレス鋼粉であって、かつＭｏを重量％で０．５
   ９％以上、１０％未満の範囲内で含有する混合ステンレ
   ス鋼粉を鋼製のカプセルに充填し、脱気、冷間加圧成形
   後、１２００℃以下の温度で熱間加工することを特徴と
   する粉末成形高耐食性二相ステンレス鋼の製造方法。 ＰＩ−Ｃｒ（重量％）＋３．３Ｍｏ（重量％）…（１）
   ２≦ＰＩ（オーステナイト相）−ＰＩ（フェライト相）
   ≦５…（２）