JPH0248614B2

JPH0248614B2 - Netsukankakoseinisugurerukotaishokuseioosutenaitosutenresukotosonoseizohoho

Info

Publication number: JPH0248614B2
Application number: JP17481687A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Fujiwara; Masaomi Tsuda; Kazuo Ebato
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1990-10-25
Anticipated expiration: 2007-07-15
Also published as: GB8725810D0; JPS6421038A; DE3737836A1; GB2206893A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、熱間加工性に優れる高耐食性オース
テナイトステンレス鋼とその製造方法に関し、
種々の化学プラント用材料や給湯器用熱交換器、
一般耐久消費用材料のうち、特に耐孔食性、耐す
きま腐食性、耐応力腐食割れ性、耐酸性が要求さ
れる部位に用いると好適で量産可能なオーステナ
イトステンレス鋼とその製造方法に関するもので
ある。（従来の技術） SUS 304やSUS 316に代表されるオーステナ
イトステンレス鋼は、その優れた耐食性、加工
性、溶接性によつて、化学プラント材料や一般耐
久消費材として広く使用されている。ところが、
最近では該オーステナイトステンレス鋼について
の用途の拡大や使用方法の新たな開発などによ
り、材料に対する要求が一層高くなり、特に、安
価でより優れた耐食性を示すものが要求されるに
至つている。こうした要請に応えられるものとして、従来、
特開昭58−77555号公報に開示されているが、極
低Ｓ化を実現して耐孔食性を改善すると共に、
Mo、Ｎの添加効果を著しく高めることにより、
安価でより高い耐食性のオーステナイトステンレ
ス鋼がある。しかし、この従来鋼の場合、使用環
境によつては耐食性がなお問題となることがあつ
た。この点、耐応力腐食割れ性の不足を克服する
だけなら、高純度フエライトステンレス鋼や高
Niステンレス鋼、Ni基合金などでもよいが、前
記フエライトステンレス鋼は加工性が悪く、また
高Niステンレス鋼や高Ni合金はコストが高くな
るなどの問題点があつた。一方、耐食性を改善する他の従来例としては、
SUS 304やSUS 316の優れた特性を生かすと共
に、不足する耐すきま腐食性、耐応力腐食割れ
性、耐酸性を向上させる方法として、Cu元素の
添加がある。例えば、特開昭56−47551号公報、
特開昭57−158359号公報、特開昭52−4418号公
報、特開昭60−194016号公報、特開昭60−204870
号公報に開示された技術がある。これらの従来技
術は、耐食性改善のために２％Cu近傍の成分組
成を提案しているが、Cu含有量が２％を超える
と熱間加工性が急に劣化する。この現象はCuの
偏析が原因とされている。さらに、別の従来技術として、特開昭52−4418
号公報では、上述した問題点克服のために熱間加
工性改善を目的としてＢを添加した不銹鋼を提案
しているが、この鋼ではSiが4.1〜12％と高く、
そのためにすきま腐食に対する耐食性が不十分で
あつた。（発明が解決しようとする問題点）上記特開昭58−77555号公報に開示の鋼のよう
に、耐食性向上のためにMoやNiなどの含有量を
増大させることは、有効な１つの手段ではある
が、所期の耐食性を確保するためには含有量を著
しく高くしなければならず、コスト高となる。よ
り望ましいことは、高価なMo、Niの含有量を増
やさないで、耐食性を向上させると共に量産を可
能にすべく良好な熱間加工性を付与することにあ
る。一方、特開昭56−47551号公報に見られるよう
に、Mo、Niの代替作用のある安価なCuを多量添
加する方法もある。しかし、このCuの場合、凝
固時に偏析し易いことの他に不純物の影響に対し
て敏感となりやすく、熱間加工性が劣化するため
量産化が不可能となり、却つてコストアツプにつ
ながるという矛盾があり、解決が必要であつた。さらに、特開昭52−4418号公報に開示されてい
るようなＢ添加量の場合、熱間加工性改善のため
に他にCaやREMの添加を不可欠の要素としてい
る上、Si含有量が高いこともあつて耐食性が今一
つ不十分であり、性質およびコストの両面からの
改善が必要であつた。本発明の目的は、かかる従来技術が抱えている
問題点をことごとく解決出来るオーステナイトス
テンレス鋼を提案するところにある。（問題点を解決するための手段）本発明者らの研究によると、Ｓを0.0010wt％
（以下は単に「％」と略記する）以下と極低下し、
Ｏを0.0060％以下と低く抑えた場合、熱間加工性
に効果のあるＢの作用をより一層顕著なものにす
ることができることを知見した。そして、上記問
題点は、これらＳ、Ｏ、Ｂ各元素の含有量を調整
することを伴う相乗的な作用によりＢの添加効果
を高めることによつて達成できることが判つた。すなわち、かかる問題点を克服するオーステナ
イトステンレス鋼として本発明は、Ｃ0.06wt％、Si3.0wt％、Mn2.0wt％、
Cr：16〜25wt％、Ni：６〜25wt％、Mo3.0wt
％、Cu：2wt％超〜5wt％、Ｂ0.010wt％、Ｎ
0.4wt％、Ｏ0.0060wt％、Ｐ0.040wt％およ
びＳ0.001wt％を含み、残部がFeおよび不可避
的不純物からなるオーステナイトステンレス鋼、
およびさらに上記成分組成に加えて、Ｗ2.5wt％お
よびＶ1.5wt％のうち１種または２種を含むオ
ーステナイトステンレス鋼を提案する。また、高Cu含有鋼の場合、熱間加工性の劣化
は凝固時のCuの偏析に起因することから、本発
明鋼の製造に当たつては、上記成分組成の鋼1200
℃〜1300℃の範囲で、次式；ｔ・exp（−11616／Ｔ＋273）7.0 ただし、ｔ：均熱時間（sec）、Ｔ：均熱時間
（℃）を満足する条件の均熱処理をすることも提
案する。このような処理を経ると、熱間加工性を
改善することができ、また耐食性に優れた安価な
オーステナイトステンレス鋼を得ることができる
のである。（作用）次に、本発明を着想するに至つた背景について
述べる。まず、本発明者らが先に提案した特開昭
58−77555号公報に示された鋼をベースとして、
この鋼の耐食性をより一層改善するために、該鋼
の範囲を超える多量のCuを添加し、それによつ
て耐孔食性の他、耐すきま腐食性、耐応力腐食割
れ性、耐酸性を改善することとした。一方、Cu多量添加に伴つて熱間加工性が害さ
れ、その結果として量産化が阻害されるが、その
ために本発明は、該熱間加工性改善にＢの添加が
有効であることを背景としてこのＢの所定量を添
加するととした。ただ、かかるＢ添加の効果は他
の不純物に対する影響も大きく、それらとの相互
補完的な合金設計が必要となることが判つた。すなわち、ＳとＯを低く抑えると、Ｂの熱間加
工性改善効果を予期した以上に著しく高めること
ができたのである。要するに、Ｂは高温において
粒界に析出し、その粒界を強化するが、鋼中のＯ
量が多いとこのＯによつてＢが固定され、有効Ｂ
が減少してしまう。また、Ｓについてもその含有
量が多いと、Ｂの粒界析出を妨害する。しかも、
もともとＳの場合、高温での粒界脆化の主因とな
る元素であり、従つて、Ｓは熱間加工性に対して
着目すると、低いほど良い。第１図および第２図は、熱間加工性に及ぼす
Ｂ、Ｓ、Ｏ各元素の影響を示すが、Ｓは0.0010％
以下、Ｏは0.0060％以下において優れた熱間加工
性を示すことがわかる。また、第３図は、均熱（ソーキング）の有無が
絞りに及ぼす影響を示す図であり、ソーキングを
施すと高Cu含有鋼の場合にみられる加工性劣化
の原因であるCuの偏析が少なくなり、高い絞り
値が得られることが判る。従つて、本発明鋼の場
合、熱間加工性の改善が確実に果たされることが
わかる。以上説明したところから明かなように、極抵Ｓ
化、低Ｏ化及び所定量のＢの添加というこれらの
相互補完的な相乗効果によつて、本発明オーステ
ナイトステンレス鋼は優れた耐食性を量産性を可
能にする良好な熱間加工性を併せ有するものであ
る。次に、本発明鋼における各成分元素限定の理由
について説明する。Ｃ：0.06％を超えると溶接熱影響部の耐食性が劣
化するので、0.06％以下とする。 Si：耐孔食性、耐応力腐食割れ性に有効である
が、3.0％を超えるとその効果は小さくなるの
で、3.0％以下とする。 Mn：2.0％を超えると耐食性に悪影響をおよぼす
ので、2.0％以下とする。 Cr：耐食性の点から不可欠の元素であり、16％
以上必要である。このCrは多いほどよいが、
25％までで十分な耐食性が得られるので上限は
25％以下とする。 Ni：オーステナイトフオーマーとして６％以上
必要である。また他の添加元素とのバランスか
ら、最大含有量は25％以下とする。 Mo：耐食性に有効な元素であり、多いほどよ
い。しかし、Moが3.0％を超えるとσ相が析出
し易くなること、およびMoは高価な元素であ
つて多量の添加はコストが上昇するので、3.0
％以下とする。 Cu：Cuは、中性塩化物中の耐応力腐食割れ性、
酸に対する耐食性、塩化物による耐すきま腐食
などに有効であり、高価なMoやNiの効果を代
用して十分である。このCuは厳しい腐食環境
に耐える合金として本発明鋼の重要成分であ
り、所期の耐食性を得るには２％を超える量の
添加が必要である。しかし、５％を超えると凝
固時の偏析でCuが析出し、均熱処理を施して
も拡散しきれず充分な熱間加工性が得られない
ので、Cuの含有量は５％以下とする。Ｂ：Ｂは、Cu含有量の場合に、その熱間加工性
改善のために必須の成分である。ただし、その
含有量が0.010％を超えると耐食性を劣化させ
るので、上限を0.010％とする。なお、このＢ
添加による熱間加工性改善効果は、第１図およ
び第２図に示すところから明らかなように、
Ｓ、Ｏの低減と相俟つてそれらの相乗作用によ
つてはじめて現われるものである。Ｎ：耐孔食性、強度に有効な元素であり、またオ
ーステナイトフオーマーとしても効果が大き
い。しかし、0.4％を超えると溶接部にブロー
ホールを生じたり硬度が高すぎたりして施工上
トラブルの原因になるので、0.4以下とする。Ｏ：熱間加工性に寄与するＢの効果を上げるた
め、Ｏは少ないほど良く、第２図に示すように
0.0060％以下にする必要がある。Ｐ：0.040％を超えると溶接性が劣化するので、
0.040％以下とする。Ｓ：耐食性、熱間加工性の点から低いほどよく、
本発明においては特に熱間加工性の観点から第
２図に示すように0.001％以下に極低下する必
要がある。Ｗ、Ｖ：これらは本発明において選択的成分であ
り、いずれも耐食性に有効な同効の元素である
が、多量の添加はコストアツプにつながるの
で、Ｗの上限を2.5％、Ｖの上限を1.5％とす
る。以上説明したように本発明のオーステナイトス
テンレス鋼は、Cuを２％を超える量を添加する
ことで耐食性を改善する一方、Cu量増大に伴う
熱間加工性の低下をＢ、Ｓ、Ｏの含有量を規制す
ることにより克服することとした。しかも、そう
した合金設計の観点のみならず、Cu添加による
熱間加工性への悪影響が主として凝固時の偏析に
起因していることに着目し、その偏析を阻止する
手段として、本発明は、鋳造材を均熱処理する方
法に想到した。いわゆる均熱（ソーキング）処理の目的は、熱
拡散により、凝固時のCu偏析を低減させること
である。その拡散速度は、鋼の構成する元素の活
性化エネルギーと絶対温度に関係し、遷移元素の
活性化エネルギーをＱ＝23000cal mol^-1とする
と、ｔ・exp（−11616／Ｔ＋273）7.0 ただし、ｔ：均熱時間（sec）、Ｔ：均熱温度
（℃）を満足する必要がある。均熱温度が1200℃
により低いと長時間を要し、1300℃を超えると酸
化が著しくなるので、均熱温度は1200〜1300℃と
する。実施例１第１表に示す成分組成の鋼を、実験室規模で溶
製し、10Kg鋼塊とし、一部は鋳込み状態で超高温
引張り試験を行つて液体絞り値から熱間加工性を
評価した。その他のものは確性試験用として熱間
鍜造、冷間圧延して（1.5t×100w×ｌ）mmの大き
さとして、1050℃×10分水冷の熱処理を施して供
試材とした。試験片は、いずれも＃400エメリー
研摩仕上げとした。第１表に、成分組成と確性試験結果を示した。
第１表から判るように、本発明鋼１〜５は、熱間
加工性、耐応力腐食割れ性（沸騰25％、30％
MgCl₂）、耐すきま腐食性はいずれも優れ、耐孔
食性はSUS316並以上と示した。これに対し比較
鋼１、２は熱間加工性は良好であるが、耐応力腐
食割れ性および耐すきま腐食性は特に悪い。ま
た、比較鋼３は耐応力腐食割れ性および耐すきま
腐食性は良いが、耐孔食性が若干劣り、熱間加工
性も悪いという結果が得られた。実施例２本発明製造方法の効果を確かめるため、第１表
の本発明鋼１の成分組成のオーステナイトステン
レス鋼について、鋳造したままの材料と1250℃×
4hrの均熱処理をした材料の高温引張試験による
絞りを比較した。その結果を第３図に示す。この
図から判るように、絞り値は、均熱処理により明
白に上昇しており、本発明の製造方法の採用によ
り、熱間加工性が確実に改善されることが確かめ
られた。

【表】

【表】（発明の効果）以上説明したように、本発明鋼およびその製造
方法によれば、高価なMo、Niを多量に添加する
ことなく、生産性の良い高耐食オーステナイトス
テンレス鋼の板、帯などを安価に提供できる。特
に本発明によつて得られる材料は、腐食性のより
厳しい環境条件の下でも長期に亘つて安定して使
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｏ含有量0.0060％以下の鋼について
の熱間加工性に及ぼすＢ、Ｓ各含有量の影響を示
すグラフ（図中〇印の添数字は第１表の鋼試料No.
を示す）、第２図は、Ｓ含有量0.001％以下の鋼に
ついての熱間加工性に及ぼすＢ、Ｏ各含有量の影
響を示すグラフ（図中〇印の添数字は第１表の鋼
試料No.を示す）、第３図は、熱間加工性に及ぼす
均熱処理の影響を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ0.06wt％、Si3.0wt％、 Mn2.0wt％、Cr：16〜25wt％、 Ni：６〜25wt％、Mo3.0wt％、 Cu：2wt％超〜5wt％、Ｂ0.010wt％、Ｎ0.4wt％、Ｏ0.0060wt％、Ｐ0.040wt％およびＳ0.001wt％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる
熱間加工性に優れる高耐食性オーステナイトステ
ンレス鋼。２Ｃ0.06wt％、Si3.0wt％、 Mn2.0wt％、Cr：16〜25wt％、 Ni：６〜25wt％、Mo3.0wt％、 Cu：2wt％超〜5wt％、Ｂ0.010wt％、Ｎ0.4wt％、Ｏ0.0060wt％、Ｐ0.040wt％およびＳ0.001wt％を含み、他に選択的成分としてＷ2.5wt％、Ｖ
1.5wt％の１種または２種を含み、残部Feおよ
び不可避的不純物からなる熱間加工性に優れる高
耐食性オーステナイトステンレス鋼。３Ｃ0.06wt％、Si3.0wt％、 Mn2.0wt％、Cr：16〜25wt％、 Ni：６〜25wt％、Mo3.0wt％、 Cu：2wt％超〜5wt％、Ｂ0.010wt％、Ｎ0.4wt％、Ｏ0.0060wt％、Ｐ0.040wt％およびＳ0.001wt％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる
鋼を、1200〜1300℃の範囲で次式；ｔ・exp（−11616／Ｔ＋273）7.0 ただし、ｔ：均熱時間（sec）Ｔ：均熱温度（℃）を満足する均熱処理を施すことを特徴とする熱間
加工性に優れる高耐食性オーステナイトステンレ
ス鋼の製造方法。