JPH031372B2 - - Google Patents
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- JPH031372B2 JPH031372B2 JP71382A JP71382A JPH031372B2 JP H031372 B2 JPH031372 B2 JP H031372B2 JP 71382 A JP71382 A JP 71382A JP 71382 A JP71382 A JP 71382A JP H031372 B2 JPH031372 B2 JP H031372B2
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Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
本発明は耐塩化物応力腐食割れ性と耐隙間腐食
性のすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼に係
り、特に海浜地帯などの海水の混入により耐隙間
腐食性を著しく要求される用途に適した含窒素オ
ーステナイト系ステンレス鋼である。 JIS G4305のSUS304N1鋼およびSUS304N2鋼
等の含窒素オーステナイト系ステンレス鋼は高強
度材料として最近使われているが、湿潤環境での
使用あるいは温水機器あるいは温水配管用途に用
いるとSUS304鋼と同様に塩化物応力腐食割れお
よび隙間腐食を発生し、このため著しく用途が制
限されている。 この種の通常の水環境における応力腐食割れは
塩素イオンの存在により惹起されるもので淡水環
境のように数10〜数1000ppmClといる微量でも応
力腐食を生じる。また常に応力腐食割れが問題に
なる海水濃度でも3.5％NaCl程度の低濃度範囲に
ある。しかるに、これまでの応力腐食割れ研究は
20％NaCl溶液あるいは42％MgCl2溶液が用いら
れてきた。この理由は低濃度塩化物溶液における
応力腐食割れの再現が難しく、濃厚促進液により
評価をせざるを得ない実状にあつたからである。
しかし、最近この濃厚塩化物による評価は実環境
に多い低濃度塩化物環境における実績と一致しな
い点が多いことが指摘されている。更に濃厚促進
液の相互の評価を比較しても、異つていることが
判明している。例えば沸騰42％MgCl2水溶液に対
してはSiの添加が割れの防止に有効であるが、
Moの添加は効果がない。一方沸騰20％NaCl水溶
液においては逆にSiの添加は効果がなく、Moの
添加は有効である。このように割れ機構あるいは
合金元素の効果は溶液の種類と濃度により異る。
従つて、応力腐食割れの真の解決のためには、実
体に則した低濃度塩化物溶液を用いて調査するこ
とが必要不可欠である。 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、通常の淡水あるいは海水等の低濃度塩化物環
境における耐塩化物応力腐食割れ性を耐隙間腐食
性のすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼を提
供するにある。 本発明の要旨とするところは次のとおりであ
る。すなわち、重量比にてＣ：0.08％以下、Si：
1.0％以下、Mn：2.0％以下、Ni：6.0〜20.0％、
Cr：16.0〜25.0％、Cu：0.5％を越え3.5％以下、
Mo：1.5〜5.0％、Nb：1.0％以下、Ｎ：0.05〜
0.40％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物
より成ることを特徴とする耐塩化物応力腐食割れ
性と耐隙間腐食性のすぐれたオーステナイト系ス
テンレス鋼である。 本発明者らはスポツト抵抗溶接試験片の長期間
の浸漬試験を繰返し行つた結果スポツト溶接試験
片の如く隙間と残留応力のある試験片を用いると
100℃以下の低濃度食塩水においても応力腐食割
れが容易に再現が可能であり、また耐隙間腐食性
も同時に評価できることがわかつた。この方法は
溶存酸素を含む食塩水中に自然浸漬して応力腐食
割れを再現するもので多くの水使用の実環境に近
似している。 すなわちスポツト溶接試験片の長期間の浸漬試
験を繰返しCr−Ni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隙間腐食性を調査した
結果低濃度食塩水中の耐応力腐食割れ性の改善に
は濃厚溶液と異なりSiとMoは効果がないが、Cu
の添加が有効であることを見出した。この事実を
基礎にさらに研究を重ねた結果、含窒素オーステ
ナイト系ステンレス鋼の応力腐食防止にも有効で
あることをつきとめた。しかし耐隙間腐食性は
Cuの添加ではあまり改善されずMoの添加が有効
であることも判明した。淡水環境における耐隙間
腐食性はMoを添加しなくても十分なことが多
い。また循環水などのように塩素イオンが濃縮す
る場合は1.2％以下の如き少量のMoの添加で隙間
腐食を防止できる。しかし本発明鋼で対象として
いる海浜における地下水などのように海水の混入
するような著しく悪い水環境に対してはそれに相
当してMo含有量の高いすぐれた耐隙間腐食性を
備えることが必要になる。 本発明者らは含窒素オーステナイト系ステンレ
ス鋼にCuを添加して応力腐食割れを防止し、更
に多量のMoを添加して海浜などの水環境の著し
く悪い用途にも適するように改良を加えたもので
ある。 本発明鋼は耐応力腐食割れ性についてみても
100℃以下の大気開放条件下における塩化物環境
での使用を目的として、これときわめて近い80℃
の3.5％の食塩水の腐食試験により開発されたも
のである。従つて、本発明鋼は従来の沸騰42％
MgCl2溶液あるいは20％NaCl溶液の試験で開発
されたものと異なる実環境下試験により近い試験
によるものである。 応力腐食割れに対するCuの有効性については
20％NaClの試験でも応力腐食割れ感受性を低下
させる元素であることが認められている。しか
し、20％NaClの試験ではCuの添加だけで割れを
防止できず、Cu、Siの共存あるいはCu、Si、Mo
の共存が必要である。これに反して本発明者らは
実環境に多い低濃度食塩水中における応力腐食割
れがCuの添加のみで効果的、経済的に防止でき
ることを見出したものであり、本発明は従来の認
識とは全く異なる新しい知見に基くことは明らか
で、この知見だけでオーステナイト系ステンレス
鋼の用途の適性範囲の拡大に著しく寄与するが、
更にMoを添加して耐隙間腐食性の向上を図るこ
とは多様な実環境への対応をより容易にすると考
えられる。 本発明における成分限定理由は次のとおりであ
る。 Ｃ： Ｃは応力腐食割れ感受性にほとんど影響しない
が、0.08％を越えると溶接部の粒界腐食感受性を
著しく高めるので上限を0.08％に限定した。 Si： Siは塩化物応力腐食割れ性の改善に対してはほ
とんど効果がなく、製鋼時の脱酸の目的に使用さ
れるが、1.0％を越す添加は必要がないので1.0％
以下に限定した。 Mn： Mnは製鋼時の脱酸剤として使用されるが、塩
化物応力腐食割れ感受性には影響がないので、通
常の2.0％以下に限定した。 Ni： Niはオーステナイト相を保持し、耐酸性を確
保するために少くとも6.0％以上を必要とするが
20.0％を越す添加は経済的見地より効果がないの
で6.0〜20.0％の範囲に限定した。 Cr： Crはステンレス鋼としての耐食性を付与する
主たる元素であり、少くとも16.0％を必要とする
が、25.0％を越すとオーステナイト組織を保持す
る上から好ましくないので、16.0〜25.0％の範囲
に限定した。 Cu： Cuは耐塩化物応力腐食割れ性の向上に著しい
効果があるが、0.5％以下ではその効果がなく、
3.5％を越えると熱間加工性が劣化し、また経済
上からも好ましくないので0.5％を越え3.5％以下
の範囲に限定した。 Mo： Moは耐隙間腐食性の改善に効果があるが、海
水の混入するような水環境に対しては少くとも
1.5％以上を必要とする。すなわち、オーステナ
イト系ステンレス鋼のスポツト溶接試験片に80℃
の3.5％食塩水における２月間の気液界面浸漬試
験を実施し、添付図面にその隙間腐食減量とステ
ンレス鋼中のMo含有量との関係を図示したが、
耐隙間腐食性はMo含有量が1.5％以上において著
しく向上しているのでMoの下限を1.5％とした。
しかし5.0％を越す添加は経済性を考慮すると効
果が少ないので5.0％を上限とし1.5〜5.0％の範囲
に限定した。 Nb： Nbは粒界腐食感受性を低下させると同時に、
オーステナイト地の強度を高め、含窒素オーステ
ナイト系ステンレス鋼としての特徴である高強度
特性を付与するのに有効であるが、1.0％を越え
る添加は溶接性を劣化し、経済的見地からも不要
であるので1.0％以下に限定した。 Ｎ： Ｎはオーステナイト形成元素であり、また高価
なNiの節減、高強度の付与、更に耐孔食性の向
上等の含窒素鋼の特性を付与する効果を有してい
るが、0.05％未満ではその効果が少なく、0.40％
を越すと熱間加工性が低下し製造が困難になるの
で0.05〜0.40％に限定した。 実施例 本発明鋼と本発明鋼成分に近似しCu等の成分
が限定範囲を外れている比較鋼および従来鋼につ
いて、次の試験方法によつて耐応力腐食割れ性と
耐隙間腐食性の比較試験を行つた。 すなわち、厚さ1.5〜2.0mm、幅15mm、長さ120
mmの供試材の一端に厚さ1.5〜2.0mm、幅10mm、長
さ30mmの同一組成の供試材を重ねスポツト抵抗溶
接した試験片を80℃の3.5％NaCl水溶液の気液界
面に２月間浸漬した。 各供試材は溶体化処理した板を使用し、浸漬水
溶液はNaClと純水で調整し大気開放条件で試験
した。応力腐食割れの発生の判定は試験終了後の
試験片表面の割れの有無と、更に断面組織による
割れの有無から判定した。 第１表に試験に使用した本発明鋼と比較鋼の化
学組成とスポツト溶接試験片を80℃の3.5％NaCl
水溶液に２月間浸漬試験後の応力腐食割れおよび
隙間腐食減量の測定結果を示した。 第１表より明らかな如く、浸漬試験により、
SUS304鋼相当品およびSUS304N1鋼相当品を含
む含窒素オーステナイト系ステンレス
性のすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼に係
り、特に海浜地帯などの海水の混入により耐隙間
腐食性を著しく要求される用途に適した含窒素オ
ーステナイト系ステンレス鋼である。 JIS G4305のSUS304N1鋼およびSUS304N2鋼
等の含窒素オーステナイト系ステンレス鋼は高強
度材料として最近使われているが、湿潤環境での
使用あるいは温水機器あるいは温水配管用途に用
いるとSUS304鋼と同様に塩化物応力腐食割れお
よび隙間腐食を発生し、このため著しく用途が制
限されている。 この種の通常の水環境における応力腐食割れは
塩素イオンの存在により惹起されるもので淡水環
境のように数10〜数1000ppmClといる微量でも応
力腐食を生じる。また常に応力腐食割れが問題に
なる海水濃度でも3.5％NaCl程度の低濃度範囲に
ある。しかるに、これまでの応力腐食割れ研究は
20％NaCl溶液あるいは42％MgCl2溶液が用いら
れてきた。この理由は低濃度塩化物溶液における
応力腐食割れの再現が難しく、濃厚促進液により
評価をせざるを得ない実状にあつたからである。
しかし、最近この濃厚塩化物による評価は実環境
に多い低濃度塩化物環境における実績と一致しな
い点が多いことが指摘されている。更に濃厚促進
液の相互の評価を比較しても、異つていることが
判明している。例えば沸騰42％MgCl2水溶液に対
してはSiの添加が割れの防止に有効であるが、
Moの添加は効果がない。一方沸騰20％NaCl水溶
液においては逆にSiの添加は効果がなく、Moの
添加は有効である。このように割れ機構あるいは
合金元素の効果は溶液の種類と濃度により異る。
従つて、応力腐食割れの真の解決のためには、実
体に則した低濃度塩化物溶液を用いて調査するこ
とが必要不可欠である。 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、通常の淡水あるいは海水等の低濃度塩化物環
境における耐塩化物応力腐食割れ性を耐隙間腐食
性のすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼を提
供するにある。 本発明の要旨とするところは次のとおりであ
る。すなわち、重量比にてＣ：0.08％以下、Si：
1.0％以下、Mn：2.0％以下、Ni：6.0〜20.0％、
Cr：16.0〜25.0％、Cu：0.5％を越え3.5％以下、
Mo：1.5〜5.0％、Nb：1.0％以下、Ｎ：0.05〜
0.40％を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物
より成ることを特徴とする耐塩化物応力腐食割れ
性と耐隙間腐食性のすぐれたオーステナイト系ス
テンレス鋼である。 本発明者らはスポツト抵抗溶接試験片の長期間
の浸漬試験を繰返し行つた結果スポツト溶接試験
片の如く隙間と残留応力のある試験片を用いると
100℃以下の低濃度食塩水においても応力腐食割
れが容易に再現が可能であり、また耐隙間腐食性
も同時に評価できることがわかつた。この方法は
溶存酸素を含む食塩水中に自然浸漬して応力腐食
割れを再現するもので多くの水使用の実環境に近
似している。 すなわちスポツト溶接試験片の長期間の浸漬試
験を繰返しCr−Ni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隙間腐食性を調査した
結果低濃度食塩水中の耐応力腐食割れ性の改善に
は濃厚溶液と異なりSiとMoは効果がないが、Cu
の添加が有効であることを見出した。この事実を
基礎にさらに研究を重ねた結果、含窒素オーステ
ナイト系ステンレス鋼の応力腐食防止にも有効で
あることをつきとめた。しかし耐隙間腐食性は
Cuの添加ではあまり改善されずMoの添加が有効
であることも判明した。淡水環境における耐隙間
腐食性はMoを添加しなくても十分なことが多
い。また循環水などのように塩素イオンが濃縮す
る場合は1.2％以下の如き少量のMoの添加で隙間
腐食を防止できる。しかし本発明鋼で対象として
いる海浜における地下水などのように海水の混入
するような著しく悪い水環境に対してはそれに相
当してMo含有量の高いすぐれた耐隙間腐食性を
備えることが必要になる。 本発明者らは含窒素オーステナイト系ステンレ
ス鋼にCuを添加して応力腐食割れを防止し、更
に多量のMoを添加して海浜などの水環境の著し
く悪い用途にも適するように改良を加えたもので
ある。 本発明鋼は耐応力腐食割れ性についてみても
100℃以下の大気開放条件下における塩化物環境
での使用を目的として、これときわめて近い80℃
の3.5％の食塩水の腐食試験により開発されたも
のである。従つて、本発明鋼は従来の沸騰42％
MgCl2溶液あるいは20％NaCl溶液の試験で開発
されたものと異なる実環境下試験により近い試験
によるものである。 応力腐食割れに対するCuの有効性については
20％NaClの試験でも応力腐食割れ感受性を低下
させる元素であることが認められている。しか
し、20％NaClの試験ではCuの添加だけで割れを
防止できず、Cu、Siの共存あるいはCu、Si、Mo
の共存が必要である。これに反して本発明者らは
実環境に多い低濃度食塩水中における応力腐食割
れがCuの添加のみで効果的、経済的に防止でき
ることを見出したものであり、本発明は従来の認
識とは全く異なる新しい知見に基くことは明らか
で、この知見だけでオーステナイト系ステンレス
鋼の用途の適性範囲の拡大に著しく寄与するが、
更にMoを添加して耐隙間腐食性の向上を図るこ
とは多様な実環境への対応をより容易にすると考
えられる。 本発明における成分限定理由は次のとおりであ
る。 Ｃ： Ｃは応力腐食割れ感受性にほとんど影響しない
が、0.08％を越えると溶接部の粒界腐食感受性を
著しく高めるので上限を0.08％に限定した。 Si： Siは塩化物応力腐食割れ性の改善に対してはほ
とんど効果がなく、製鋼時の脱酸の目的に使用さ
れるが、1.0％を越す添加は必要がないので1.0％
以下に限定した。 Mn： Mnは製鋼時の脱酸剤として使用されるが、塩
化物応力腐食割れ感受性には影響がないので、通
常の2.0％以下に限定した。 Ni： Niはオーステナイト相を保持し、耐酸性を確
保するために少くとも6.0％以上を必要とするが
20.0％を越す添加は経済的見地より効果がないの
で6.0〜20.0％の範囲に限定した。 Cr： Crはステンレス鋼としての耐食性を付与する
主たる元素であり、少くとも16.0％を必要とする
が、25.0％を越すとオーステナイト組織を保持す
る上から好ましくないので、16.0〜25.0％の範囲
に限定した。 Cu： Cuは耐塩化物応力腐食割れ性の向上に著しい
効果があるが、0.5％以下ではその効果がなく、
3.5％を越えると熱間加工性が劣化し、また経済
上からも好ましくないので0.5％を越え3.5％以下
の範囲に限定した。 Mo： Moは耐隙間腐食性の改善に効果があるが、海
水の混入するような水環境に対しては少くとも
1.5％以上を必要とする。すなわち、オーステナ
イト系ステンレス鋼のスポツト溶接試験片に80℃
の3.5％食塩水における２月間の気液界面浸漬試
験を実施し、添付図面にその隙間腐食減量とステ
ンレス鋼中のMo含有量との関係を図示したが、
耐隙間腐食性はMo含有量が1.5％以上において著
しく向上しているのでMoの下限を1.5％とした。
しかし5.0％を越す添加は経済性を考慮すると効
果が少ないので5.0％を上限とし1.5〜5.0％の範囲
に限定した。 Nb： Nbは粒界腐食感受性を低下させると同時に、
オーステナイト地の強度を高め、含窒素オーステ
ナイト系ステンレス鋼としての特徴である高強度
特性を付与するのに有効であるが、1.0％を越え
る添加は溶接性を劣化し、経済的見地からも不要
であるので1.0％以下に限定した。 Ｎ： Ｎはオーステナイト形成元素であり、また高価
なNiの節減、高強度の付与、更に耐孔食性の向
上等の含窒素鋼の特性を付与する効果を有してい
るが、0.05％未満ではその効果が少なく、0.40％
を越すと熱間加工性が低下し製造が困難になるの
で0.05〜0.40％に限定した。 実施例 本発明鋼と本発明鋼成分に近似しCu等の成分
が限定範囲を外れている比較鋼および従来鋼につ
いて、次の試験方法によつて耐応力腐食割れ性と
耐隙間腐食性の比較試験を行つた。 すなわち、厚さ1.5〜2.0mm、幅15mm、長さ120
mmの供試材の一端に厚さ1.5〜2.0mm、幅10mm、長
さ30mmの同一組成の供試材を重ねスポツト抵抗溶
接した試験片を80℃の3.5％NaCl水溶液の気液界
面に２月間浸漬した。 各供試材は溶体化処理した板を使用し、浸漬水
溶液はNaClと純水で調整し大気開放条件で試験
した。応力腐食割れの発生の判定は試験終了後の
試験片表面の割れの有無と、更に断面組織による
割れの有無から判定した。 第１表に試験に使用した本発明鋼と比較鋼の化
学組成とスポツト溶接試験片を80℃の3.5％NaCl
水溶液に２月間浸漬試験後の応力腐食割れおよび
隙間腐食減量の測定結果を示した。 第１表より明らかな如く、浸漬試験により、
SUS304鋼相当品およびSUS304N1鋼相当品を含
む含窒素オーステナイト系ステンレス
【表】
【表】
鋼の比較鋼はいずれも応力腐食割れを生じてい
るが本発明鋼は全く応力腐食割れが発生していな
い。また本発明鋼は隙間腐食減量もMoを含まな
い比較鋼に比べると1/4以下に低減していること
がわかる。 本発明は上記実施例からも明らかな如く、含窒
素オーステナイト系ステンレス鋼に適正量のCu
とMoを添加することにより海水が混入するよう
な腐食性の強い水環境において極めてすぐれた耐
塩化物応力腐食割れ性と耐隙間腐食性を併せ有す
るオーステナイト系ステンレス鋼を得ることがで
きた。 本発明鋼は、しかも従来の高濃度塩化物水溶液
による試験を排し、実環境下の低濃度試験により
開発されたものであるので、実環境下における広
い用途に効果を発揮することが可能で温水機器材
料、例えば温水タンク、温水配管およびその継
手、あるいは熱交換器材料を始めとし、水環境で
使用される機器、構造材料、配管などで塩素イオ
ンによる応力腐食割れあるいは隙間腐食が発生す
るおそれのある所に広く適用できる。特に適して
いるのは100℃以下の水道水環境、冷却水環境に
おける使用である。
るが本発明鋼は全く応力腐食割れが発生していな
い。また本発明鋼は隙間腐食減量もMoを含まな
い比較鋼に比べると1/4以下に低減していること
がわかる。 本発明は上記実施例からも明らかな如く、含窒
素オーステナイト系ステンレス鋼に適正量のCu
とMoを添加することにより海水が混入するよう
な腐食性の強い水環境において極めてすぐれた耐
塩化物応力腐食割れ性と耐隙間腐食性を併せ有す
るオーステナイト系ステンレス鋼を得ることがで
きた。 本発明鋼は、しかも従来の高濃度塩化物水溶液
による試験を排し、実環境下の低濃度試験により
開発されたものであるので、実環境下における広
い用途に効果を発揮することが可能で温水機器材
料、例えば温水タンク、温水配管およびその継
手、あるいは熱交換器材料を始めとし、水環境で
使用される機器、構造材料、配管などで塩素イオ
ンによる応力腐食割れあるいは隙間腐食が発生す
るおそれのある所に広く適用できる。特に適して
いるのは100℃以下の水道水環境、冷却水環境に
おける使用である。
添付図面はオーステナイト系ステンレス鋼スポ
ツト溶接試験片の80℃、3.5％食塩水中の２月間
の気液界面浸漬試験における含有Mo量と隙間腐
食減量との関係を示す相関図である。
ツト溶接試験片の80℃、3.5％食塩水中の２月間
の気液界面浸漬試験における含有Mo量と隙間腐
食減量との関係を示す相関図である。
Claims (1)
- １ 重量比にてＣ：0.08％以下、Si：1.0％以下、
Mn：2.0％以下、Ni：6.0〜20.0％、Cr：16.0〜
25.0％、Cu：0.5％を越え3.5％以下、Mo：1.5〜
5.0％、Nb：1.0％以下、Ｎ：0.05〜0.40％を含有
し、残部はFeおよび不可避的不純物より成るこ
とを特徴とする耐塩化物応力腐食割れ性と耐隙間
腐食性のすぐれたオーステナイト系ステンレス
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP71382A JPS58117862A (ja) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | 耐塩化物応力腐食割れ性と耐隙間腐食性のすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP71382A JPS58117862A (ja) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | 耐塩化物応力腐食割れ性と耐隙間腐食性のすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58117862A JPS58117862A (ja) | 1983-07-13 |
| JPH031372B2 true JPH031372B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=11481398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP71382A Granted JPS58117862A (ja) | 1982-01-05 | 1982-01-05 | 耐塩化物応力腐食割れ性と耐隙間腐食性のすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58117862A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2602015B2 (ja) * | 1986-08-30 | 1997-04-23 | 愛知製鋼株式会社 | 耐腐食疲労性、耐海水性に優れたステンレス鋼およびその製造方法 |
| CN103451555A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-12-18 | 安徽三联泵业股份有限公司 | 水泵叶轮用不锈钢材料及其制备方法 |
-
1982
- 1982-01-05 JP JP71382A patent/JPS58117862A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58117862A (ja) | 1983-07-13 |
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