JPH0361751B2

JPH0361751B2 -

Info

Publication number: JPH0361751B2
Application number: JP8719086A
Authority: JP
Inventors: Jusuke Minami; Hideto Kimura; Manabu Tamura
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1986-04-17
Publication date: 1991-09-20
Also published as: JPS62243743A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、高温用鋼に係り、特にクリープ破
断強度に優れたオーステナイトステンレス鋼に関
するものである。〔従来の技術〕 18％Cr−８％Ni系オーステナイトステンレス
鋼は、耐酸化性、高温強度に優れNi基合金等に
比べ経済的であるため、ボイラーチユーブ等の熱
交換器及び化学工業の反応管等に広く使用されて
いる。ところで近年ボイラーの蒸気条件の高温高圧化
が検討されており、このためより高温強度に優れ
た経済的な鋼の開発が望まれている。この系統のクリープ破断強度を改善する方法と
しては、炭化物の析出が有効であり、A₂₃C₆、或
いはTiC、NbC等の炭化物による強化鋼が用いら
れている。更にMo、Ｗ、Cu等の添加も有効であ
る。炭化物による強化は、含有Ｃ量を増加させるこ
とでより有効になるが、Ｃ量増加に伴い高温の溶
体化処理が必要であり、実際の製造、施工を考慮
した場合1200℃程度が上限であり、炭化物による
強化には制限がある。またMo、Ｗ、Cu等による
強化は何れも高価な元素であるためその添加量の
増加は経済的に不利である。そのため比較的低温の溶体化処理で高いクリー
プ破断強度が得られ、且つ経済的な鋼の開発が望
まれている。〔発明の解決すべき問題点〕本発明は、現用鋼のこれらの問題点を解決すべ
く詳細な検討を行い、Ｐを適量添加することで比
較的低温の溶体化処理においても十分高いクリー
プ破断強度を有し、且つ経済性に優れた鋼を見出
したものである。〔問題点を解決するための手段〕本発明は、上記の問題点を解決するために詳細
な検討を行なつた結果なされたものである。本発明の第１発明鋼は、重量基準にて、Ｃ；0.05〜0.15％、Si；1.0％以
下、Mn；2.0％以下、Ni；７〜18％、Cr；15〜
25％、T.N；0.03％以下、Ｐ；0.03〜0.08％及び
Ti；0.5％以下、Nb；1.0％以下のうち一種又は
二種を含有し、且つ（Ti＋Nb）／Ｃ（原子比）；
0.20〜0.80を満足、残部はFe及び不可避不純物か
らなる高温用オーステナイトステンレス鋼であ
り、本発明の第２発明鋼は、重量基準にて、Ｃ；0.05〜0.15％、Si；1.0％以
下、Mn；2.0％以下、Ni；７〜18％、Cr；15〜
25％、T.N；0.03％以下、Ｐ；0.03〜0.08％及び
Ti；0.5％以下、Nb；1.0％以下のうち一種又は
二種を含有し、更にＢ；0.010％以下、Zr；0.10
％以下のうち一種又は二種を含有し、且つ（Ti
＋Nb）／Ｃ（原子比）；0.20〜0.80を満足し、残部
はFe及び不可避不純物からなる高温用オーステ
ナイトステンレス鋼である。〔作用〕本発明は、鋼中のＰの含有量を適正範囲に制限
し、且つTi、Nb量を制限することにより、1200
℃以下の溶体化処理においても現用鋼の
SUS321H、SUS347Hより格段に優れたクリープ
破断特性を有し、その他特性が18−８系オーステ
ナイトステンレス鋼と同等である鋼を見出したも
のである。次に本発明合金組成の成分の限定理由について
述べる。Ｃ；0.05〜0.15％高温用オーステナイトステンレス鋼のクリープ
破断強度を向上させるために有効な元素である
が、0.05％未満では充分な効果が得られず、又
0.15％を超える過剰添加は熱間加工性及び溶接性
を損なうことから上記の範囲とした。 Si；1.0％以下脱酸剤また耐酸化性改善のため添加されるが、
1.0％を超える添加ではシグマ相の析出が生じ脆
化するため１％以下とした。 Mn；2.0％以下脱酸効果、オーステナイト相の安定のため添加
されるが、2.0％を超える添加は有効ではない。 Ni；７〜18％オーステナイト単相を得るためには、７％以上
の含有が必要であり、過剰の含有はデルタフエラ
イト凝固しないため、上限を18％とした。 Cr；15〜25％耐酸化性から15％以上必要であるが、25％を超
えるとオーステナイト単相とするためにNi量を
増加させる必要があり、経済的でないため上限を
25％とした。 T.N；0.03％以下過剰の添加は介在物としてのTiNを増加させ
るため上限を0.03％とした。Ｐ；0.03〜0.08％この元素の添加は本発明の特徴の一つであり、
0.03％未満ではクリープ破断強度に対する効果が
十分でなく、また0.08％を超えると溶接性を損な
うためその範囲を上記の範囲とした。 Ti、Nb これらの元素は炭化物を形成しクリープ破断強
度の向上に有効な元素であるが、（Ti＋Nb）／
Ｃ（原子比）が0.2未満では効果が十分でなく、
0.8を超えるとクリープ破断延性が低下するので
その範囲を0.2〜0.8に限定し、各元素の上限はク
リープ破断強度の向上効果を考慮し夫々の範囲を
0.5％及び1.0％に限定した。Ti及びNbはこれら
のうち１種又は二種を添加することが出来る。Ｂ、Zr 前記の添加元素の他に、第２発明鋼において
は、破断強度、及び延性の改善を目的として、こ
れらの元素を更に一種又は二種を必要に応じ添加
することが出来る。夫々の範囲は、0.010％及び
0.10％を超えて添加しても効果が向上しないので
その範囲を0.010％以下及び0.10％以下とする。次に本発明の実施例について述べる。〔実施例〕本実施例に供した本発明鋼並びに比較鋼の化学
成分並びに機械的特性を次表に示す。表に示したNo.１〜18の鋼（本発明鋼No.１〜９、
比較鋼No.10〜18）を溶製し、10Kg鋼塊としたのち
熱間圧延で12mmｔの板にした。この板を表に示し
た温度で溶体化処理を行い、クリープ破断試験
片、バレストレイン試験用素材を採取した。クリープ破断試験は650℃、応力20Kg・ｆ／mm²
で行い、溶接性を評価するバレストレイン試験は
TIGで入熱19.3kJ／cm、付加歪量1.5％で行い全
割れ長さを測定し、溶接割れ感受性を評価した。表に示したNo.14，15は現用のSUS321H、
SUS347H鋼であるが破断時間は500時間以下であ
るのに対して、本発明鋼は何れも1000時間以上の
破断時間であり、優れたクリープ破断強度を示す
ことが認められる。本発明鋼の特徴であるＰ量に関しては、Ｐ量の
少ない比較鋼No.10は破断時間が短く、Ｐ量の多い
比較鋼No.11は破断時間は十分長いが、破断延性が
低く、更に溶接割れ感受性が増大している。この
ことから本発明鋼のＰ量は0.03％〜0.08wt％が好
ましいことが判る。また（Ti＋Nb）／Ｃ（原子比）については、
比較鋼No.12で示すようにこの比が0.2未満の場合
は破断時間は十分でなく、0.80を超えると比較鋼
No.13の場合、破断時間が長いが破断延性の低下が
著しい。従つて（Ti＋Nb）／Ｃ（原子比）を0.20〜0.80
の範囲にすることが必要であることは明らかであ
る。本発明鋼は1150℃の溶体化処理で現用鋼より格
段と優れたクリープ破断強度を示しており、現用
鋼で本発明鋼と同等近い破断強度を得るためには
比較鋼No.16で示すように、1200℃以上の溶体化処
理を必要とする。本発明鋼No.５，６に示すように適量のＢ，Zr
を添加することによりクリープ破断強度、延性と
も改善されることは表より明らかである。〔発明の効果〕本発明のオーステナイトステンレス鋼は、実施
例に明らかなように、低廉な元素の微量添加のた
め経済的であり且つ現用鋼より格段と優れたクリ
ープ破断強度を有し、その他特性が現用鋼と同等
の効果を奏するものである。

【表】

【表】＊印：本発明鋼範囲外

Claims

【特許請求の範囲】１重量基準にて、Ｃ；0.05〜0.15％、Si；1.0％
以下、Mn；2.0％以下、Ni；７〜18％、Cr；15
〜25％、T.N；0.03％以下、Ｐ；0.03〜0.08％及
びTi； 0.5％以下、Nb；1.0％以下のうち一種又は二種
を含有し、且つ（Ti＋Nb）／Ｃ（原子比）；0.20
〜0.80を満足し、残部はFe及び不可避不純物から
なることを特徴とする高温用オーステナイトステ
ンレス鋼。２重量基準にて、Ｃ；0.05〜0.15％、Si；1.0％
以下、Mn；2.0％以下、Ni；７〜18％、Cr；15
〜25％、T.N；0.03％以下、Ｐ；0.03〜0.08％及
びTi；0.5％以下、Nb；1.0％以下のうち一種又
は二種を含有し、更にＢ；0.010％以下、Zr；
0.10％以下のうち一種又は二種を含有し、且つ
（Ti＋Nb）／Ｃ（原子比）；0.20〜0.80を満足し、
残部はFe及び不可避不純物からなることを特徴
とする高温用オーステナイトステンレス鋼。