JPH05271752A - 耐粒界腐食性に優れたＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
耐粒界腐食性に優れたＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法Info
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- JPH05271752A JPH05271752A JP7172292A JP7172292A JPH05271752A JP H05271752 A JPH05271752 A JP H05271752A JP 7172292 A JP7172292 A JP 7172292A JP 7172292 A JP7172292 A JP 7172292A JP H05271752 A JPH05271752 A JP H05271752A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、優れた耐孔食性、応力腐食性を有
するＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の欠点であ
る硝酸環境中における耐粒界腐食性を大幅に改善し、硝
酸製造装置及び核燃料再処理設備の製造用素材として長
期間使用できるＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼
の製造を目指すものである。 【構成】 Ｍｏを２〜４重量％含有し、炭素濃度が０．
０２５重量％以下であるオーステナイト系ステンレス鋼
を１０４０℃から１１５０℃の温度で溶体化処理を施し
た後８５０℃から７５０℃の温度域を通過する冷却時間
を１０分以上２４時間未満とし、７５０℃より室温まで
水冷するか、溶体化処理後、室温まで水冷し、その後７
５０℃から８５０℃の温度に１０分以上２４時間未満加
熱することを特徴とするステンレス鋼の製造方法。
するＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の欠点であ
る硝酸環境中における耐粒界腐食性を大幅に改善し、硝
酸製造装置及び核燃料再処理設備の製造用素材として長
期間使用できるＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼
の製造を目指すものである。 【構成】 Ｍｏを２〜４重量％含有し、炭素濃度が０．
０２５重量％以下であるオーステナイト系ステンレス鋼
を１０４０℃から１１５０℃の温度で溶体化処理を施し
た後８５０℃から７５０℃の温度域を通過する冷却時間
を１０分以上２４時間未満とし、７５０℃より室温まで
水冷するか、溶体化処理後、室温まで水冷し、その後７
５０℃から８５０℃の温度に１０分以上２４時間未満加
熱することを特徴とするステンレス鋼の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高濃度硝酸溶液中あるい
は原子炉のような高温高圧水環境中で優れた耐粒界腐食
性及び耐粒界応力腐食割れ性を示すＭｏ含有オーステナ
イト系ステンレス鋼の製造法に関するものである。
は原子炉のような高温高圧水環境中で優れた耐粒界腐食
性及び耐粒界応力腐食割れ性を示すＭｏ含有オーステナ
イト系ステンレス鋼の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】耐食性に優れたオーステナイト系ステン
レス鋼は、たとえば原子炉の配管のように普通鋼が使用
できない環境の構造材料として広範囲に使用されている
が、溶接熱影響部では、しばしば粒界のみが選択的に腐
食されていく粒界腐食現象が発生し、問題となってい
た。かかる腐食現象は６００〜７００℃付近の温度に加
熱される溶接熱影響部において固溶限を超えた鋼中Ｃが
粒界にＣｒ23Ｃ6 として析出し、Ｃｒ炭化物の周囲のＣ
ｒ濃度が低下するため、このＣｒ欠乏領域が選択的に腐
食され粒界腐食を発生する。それゆえ粒界腐食の発生を
防止するために鋼中Ｃ濃度を０．０２５重量％以下に低
減したステンレス鋼やＣと親和力の強いＴｉ，Ｎｂを添
加した安定化ステンレス鋼が開発されており、このよう
なステンレス鋼は溶接熱影響部においても粒界腐食が起
こりにくいとされている。
レス鋼は、たとえば原子炉の配管のように普通鋼が使用
できない環境の構造材料として広範囲に使用されている
が、溶接熱影響部では、しばしば粒界のみが選択的に腐
食されていく粒界腐食現象が発生し、問題となってい
た。かかる腐食現象は６００〜７００℃付近の温度に加
熱される溶接熱影響部において固溶限を超えた鋼中Ｃが
粒界にＣｒ23Ｃ6 として析出し、Ｃｒ炭化物の周囲のＣ
ｒ濃度が低下するため、このＣｒ欠乏領域が選択的に腐
食され粒界腐食を発生する。それゆえ粒界腐食の発生を
防止するために鋼中Ｃ濃度を０．０２５重量％以下に低
減したステンレス鋼やＣと親和力の強いＴｉ，Ｎｂを添
加した安定化ステンレス鋼が開発されており、このよう
なステンレス鋼は溶接熱影響部においても粒界腐食が起
こりにくいとされている。
【０００３】しかしながら耐孔食性、応力腐食割れ性を
改善するために、Ｍｏを２〜３重量％添加したＳＵＳ３
１６系のオーステナイト系ステンレス鋼の場合は、鋼中
Ｃ濃度を０．０２５％以下に低減しても、溶接熱影響部
を模擬するために６００〜７５０℃の温度で数時間加熱
し（このような熱処理は一般的に鋭敏化処理と呼ばれて
いる）、高濃度硝酸溶液中で腐食試験（ヒューイ試験
（Ｈｕｅｙ）−ＪＩＳＧ０５７３：沸騰６５％硝酸溶液
中に試料を浸漬し、４８時間毎に液を新液に交換しなが
ら２４０時間まで浸漬を行う腐食試験であり、粒界での
Ｃｒ欠乏層の形成を検出する試験法として一般的に用い
られている）した場合には図１に示すごとく、著しい粒
界腐食の発生により結晶粒の脱粒現象を生じ、非常に大
きな腐食速度を示す。それゆえ硝酸を用いるプラントで
はＳＵＳ３１６系のステンレス鋼は、ほとんど使用され
ていないのが現状である。
改善するために、Ｍｏを２〜３重量％添加したＳＵＳ３
１６系のオーステナイト系ステンレス鋼の場合は、鋼中
Ｃ濃度を０．０２５％以下に低減しても、溶接熱影響部
を模擬するために６００〜７５０℃の温度で数時間加熱
し（このような熱処理は一般的に鋭敏化処理と呼ばれて
いる）、高濃度硝酸溶液中で腐食試験（ヒューイ試験
（Ｈｕｅｙ）−ＪＩＳＧ０５７３：沸騰６５％硝酸溶液
中に試料を浸漬し、４８時間毎に液を新液に交換しなが
ら２４０時間まで浸漬を行う腐食試験であり、粒界での
Ｃｒ欠乏層の形成を検出する試験法として一般的に用い
られている）した場合には図１に示すごとく、著しい粒
界腐食の発生により結晶粒の脱粒現象を生じ、非常に大
きな腐食速度を示す。それゆえ硝酸を用いるプラントで
はＳＵＳ３１６系のステンレス鋼は、ほとんど使用され
ていないのが現状である。
【０００４】この３１６Ｌ系ステンレス鋼で発生する粒
界腐食の発生原因はＣｒ炭化物ではなく、熱処理によっ
て粒界に析出するσ相（ＦｅＣｒの金属間化合物）に起
因すると考えられており、この考え方に基づき粒界への
σ相の析出を抑制するために（Ｃ＋Ｎ≦０．１５％、１
２０Ｃ＋３６Ｎ（Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ）−Ｎｉ−
０．５Ｍｎ−１１．６）なる式を満足するＮを積極的に
添加した３１６Ｌ鋼が開発されている。このＮを添加し
た３１６Ｌ鋼は７００℃×１０時間加熱後空冷の鋭敏化
処理を受けた場合にも優れた耐粒界腐食性を有すること
が特公昭５７−２８７４０号公報で報告されている。し
かしながら、現場操業において上記の関係式を満足すべ
くＮ濃度を制御するのは必ずしも容易な方法ではなく、
またＭｏ含有量が３％を超えるものについては十分な防
止手段ではない。
界腐食の発生原因はＣｒ炭化物ではなく、熱処理によっ
て粒界に析出するσ相（ＦｅＣｒの金属間化合物）に起
因すると考えられており、この考え方に基づき粒界への
σ相の析出を抑制するために（Ｃ＋Ｎ≦０．１５％、１
２０Ｃ＋３６Ｎ（Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ）−Ｎｉ−
０．５Ｍｎ−１１．６）なる式を満足するＮを積極的に
添加した３１６Ｌ鋼が開発されている。このＮを添加し
た３１６Ｌ鋼は７００℃×１０時間加熱後空冷の鋭敏化
処理を受けた場合にも優れた耐粒界腐食性を有すること
が特公昭５７−２８７４０号公報で報告されている。し
かしながら、現場操業において上記の関係式を満足すべ
くＮ濃度を制御するのは必ずしも容易な方法ではなく、
またＭｏ含有量が３％を超えるものについては十分な防
止手段ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は耐孔食性に優
れるＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の欠点であ
る耐粒界腐食性を改善し、再処理設備、原子炉炉心の構
造用材料として長期間使用できる前記オーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
れるＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の欠点であ
る耐粒界腐食性を改善し、再処理設備、原子炉炉心の構
造用材料として長期間使用できる前記オーステナイト系
ステンレス鋼の製造方法を提供することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するために、多くの実験を試みた結果、従来σ相
の粒界析出によって発生していたと考えられていた粒界
腐食が、粒界へのＬａｖｅｓ相（Ｆｅ2 Ｍｏ）及びχ相
（Ｆｅ18Ｃｒ6 Ｍｏ5 ）の析出によって発生しているこ
とを明らかにした。すなわち、かかる粒界腐食を防止す
るには、Ｌａｖｅｓ相及びχ相の粒界析出を抑制する必
要があり、そのためには溶体化処理後の冷却過程におい
て、特定の温度域での制御冷却あるいは再加熱によって
目的とする鋼を得ることができることを知見した。
を達成するために、多くの実験を試みた結果、従来σ相
の粒界析出によって発生していたと考えられていた粒界
腐食が、粒界へのＬａｖｅｓ相（Ｆｅ2 Ｍｏ）及びχ相
（Ｆｅ18Ｃｒ6 Ｍｏ5 ）の析出によって発生しているこ
とを明らかにした。すなわち、かかる粒界腐食を防止す
るには、Ｌａｖｅｓ相及びχ相の粒界析出を抑制する必
要があり、そのためには溶体化処理後の冷却過程におい
て、特定の温度域での制御冷却あるいは再加熱によって
目的とする鋼を得ることができることを知見した。
【０００７】本発明はこの知見に基づくもので、Ｍｏを
２〜４重量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼の
鋼中炭素濃度を０．０２５重量％以下に規定し、かかる
鋼を１０４０℃から１１５０℃の間の温度で溶体化処理
を施した後に、８５０℃から７５０℃の温度域を通過す
る冷却時間を１０分以上２４時間未満とし、７５０℃よ
り室温まで水冷するか、あるいは溶体化処理後、室温ま
で水冷した後、７５０℃から８５０℃の間の温度域に鋼
を１０分以上２４時間未満加熱し、水冷するＭｏ含有オ
ーステナイト系ステンレス鋼の製造法を要旨とするもの
である。
２〜４重量％含有するオーステナイト系ステンレス鋼の
鋼中炭素濃度を０．０２５重量％以下に規定し、かかる
鋼を１０４０℃から１１５０℃の間の温度で溶体化処理
を施した後に、８５０℃から７５０℃の温度域を通過す
る冷却時間を１０分以上２４時間未満とし、７５０℃よ
り室温まで水冷するか、あるいは溶体化処理後、室温ま
で水冷した後、７５０℃から８５０℃の間の温度域に鋼
を１０分以上２４時間未満加熱し、水冷するＭｏ含有オ
ーステナイト系ステンレス鋼の製造法を要旨とするもの
である。
【０００８】以下本発明について詳細に説明する。Ｍｏ
は耐孔食性の向上に不可欠な元素であるが、４％を超え
て添加すると、耐粒界腐食性及び製造性を劣化させるの
で、２．０〜４．０％が望ましい。Ｃは、粒界へのＣｒ
炭化物析出に伴うＣｒ欠乏層の形成を防止するために
０．０２５重量％以下にする必要がある。本発明では、
かかる成分濃度に溶製されたオーステナイト系ステンレ
ス鋼を、まず１０４０℃から１１５０℃の温度に数分間
加熱し、（溶体化処理）材質の均一化を図った後、８５
０℃〜７５０℃の温度域を通過する冷却時間を１０分以
上２４時間未満とし、７５０℃より室温まで水冷する
か、あるいは１０４０℃から１１５０℃の温度で数分以
上加熱した後、室温まで水冷し、その後さらに７５０℃
から８５０℃の温度で１０分以上２４時間未満加熱す
る。
は耐孔食性の向上に不可欠な元素であるが、４％を超え
て添加すると、耐粒界腐食性及び製造性を劣化させるの
で、２．０〜４．０％が望ましい。Ｃは、粒界へのＣｒ
炭化物析出に伴うＣｒ欠乏層の形成を防止するために
０．０２５重量％以下にする必要がある。本発明では、
かかる成分濃度に溶製されたオーステナイト系ステンレ
ス鋼を、まず１０４０℃から１１５０℃の温度に数分間
加熱し、（溶体化処理）材質の均一化を図った後、８５
０℃〜７５０℃の温度域を通過する冷却時間を１０分以
上２４時間未満とし、７５０℃より室温まで水冷する
か、あるいは１０４０℃から１１５０℃の温度で数分以
上加熱した後、室温まで水冷し、その後さらに７５０℃
から８５０℃の温度で１０分以上２４時間未満加熱す
る。
【０００９】溶体化処理は材質の均一化を目的として通
常のステンレス鋼製造プロセスにおいて用いられている
熱処理であるが、本発明の特徴は、かかる溶体化処理後
の冷却過程において特に８５０℃から７５０℃の冷却時
間の規定及び溶体化処理後、７５０℃から８５０℃に材
料の再加熱することにある。かかる熱処理の目的は、溶
接熱影響部のごとく６００℃から７００℃の温度域に加
熱された際に粒界へのＬａｖｅｓ相及びχ相の析出を抑
制するものである。
常のステンレス鋼製造プロセスにおいて用いられている
熱処理であるが、本発明の特徴は、かかる溶体化処理後
の冷却過程において特に８５０℃から７５０℃の冷却時
間の規定及び溶体化処理後、７５０℃から８５０℃に材
料の再加熱することにある。かかる熱処理の目的は、溶
接熱影響部のごとく６００℃から７００℃の温度域に加
熱された際に粒界へのＬａｖｅｓ相及びχ相の析出を抑
制するものである。
【００１０】溶体化処理後の８５０℃から７５０℃の温
度域を通過する冷却時間を１０分以上２４時間未満とし
たのは、１０分未満では、Ｌａｖｅｓ相及びχ相の粒界
析出を有効に抑制することができないためであり、また
２４時間以上では、粒界へのσ相の析出が生じ材料の靭
性を損なうので好ましくないためである。なお、溶体化
処理温度から８５０℃までの冷却については、材料の耐
食性、材質に影響しないので特に冷却時間は規定しな
い。
度域を通過する冷却時間を１０分以上２４時間未満とし
たのは、１０分未満では、Ｌａｖｅｓ相及びχ相の粒界
析出を有効に抑制することができないためであり、また
２４時間以上では、粒界へのσ相の析出が生じ材料の靭
性を損なうので好ましくないためである。なお、溶体化
処理温度から８５０℃までの冷却については、材料の耐
食性、材質に影響しないので特に冷却時間は規定しな
い。
【００１１】同様に溶体化処理後の再加熱条件を上記の
ごとく規定したのも、基本的には、冷却の場合と同じで
あり、７５０℃未満の温度域では粒界へのＬａｖｅｓ相
及びχ相の粒界析出が生じ逆に耐粒界腐食性を劣化させ
ることになり、また８５０℃を超える温度域では、通常
の溶体化熱処理と何等変わらず、かかる金属間化合物の
粒界析出を抑制することができないためである。なお保
定時間の規定理由は冷却の場合と全く同様である。
ごとく規定したのも、基本的には、冷却の場合と同じで
あり、７５０℃未満の温度域では粒界へのＬａｖｅｓ相
及びχ相の粒界析出が生じ逆に耐粒界腐食性を劣化させ
ることになり、また８５０℃を超える温度域では、通常
の溶体化熱処理と何等変わらず、かかる金属間化合物の
粒界析出を抑制することができないためである。なお保
定時間の規定理由は冷却の場合と全く同様である。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表１
は比較鋼成分、本発明鋼成分、製造方法と特に耐食性が
劣化しやすい溶接熱影響部を模擬するために、かかる鋼
を６５０℃×２時間空冷の鋭敏化処理した後に、ヒュー
イ試験（沸騰６５％、浸漬時間：４８時間×５サイクル
＝２４０時間）に供し、腐食速度を測定した結果を示
す。
は比較鋼成分、本発明鋼成分、製造方法と特に耐食性が
劣化しやすい溶接熱影響部を模擬するために、かかる鋼
を６５０℃×２時間空冷の鋭敏化処理した後に、ヒュー
イ試験（沸騰６５％、浸漬時間：４８時間×５サイクル
＝２４０時間）に供し、腐食速度を測定した結果を示
す。
【００１３】表１より本発明法に従って鋼中成分を規定
し、溶体化処理後、制御冷却あるいは再加熱を行った鋼
は比較鋼に比べて著しく腐食速度が低く、高温、高濃度
硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性を示すのがわ
かる。
し、溶体化処理後、制御冷却あるいは再加熱を行った鋼
は比較鋼に比べて著しく腐食速度が低く、高温、高濃度
硝酸溶液中においても優れた耐粒界腐食性を示すのがわ
かる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明法により得
られたオーステナイ系ステンレス鋼は、優れた耐孔食性
と共に高温、高濃度の硝酸溶液中における優れた耐粒界
腐食性を有するため、核燃料再処理設備や硝酸製造装置
に晒される環境の構造用素材として長期間使用できる。
られたオーステナイ系ステンレス鋼は、優れた耐孔食性
と共に高温、高濃度の硝酸溶液中における優れた耐粒界
腐食性を有するため、核燃料再処理設備や硝酸製造装置
に晒される環境の構造用素材として長期間使用できる。
【図１】ヒューイ試験における６７５℃×１時間空冷の
鋭敏化処理した３１６系ステンレス鋼の腐食速度に及ぼ
す鋼中炭素濃度の影響を示す。
鋭敏化処理した３１６系ステンレス鋼の腐食速度に及ぼ
す鋼中炭素濃度の影響を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｍｏを２〜４重量％含有し炭素濃度が
０．０２５重量％以下であるオーステナイト系ステンレ
ス鋼を１０４０℃から１１５０℃の温度で溶体化処理を
施した後の冷却過程において、８５０℃から７５０℃の
温度域の冷却時間を１０分以上２４時間未満で冷却し、
続いて７５０℃より室温まで水冷することを特徴とする
耐粒界腐食性に優れたＭｏ含有の低炭素オーステナイト
系ステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項２】 Ｍｏを２〜４重量％含有し炭素濃度が
０．０２５重量％以下であるオーステナイト系ステンレ
ス鋼を１０４０℃から１１５０℃の間の温度で溶体化処
理を施し室温まで水冷した後、さらに７５０℃から８５
０℃の温度に１０分から２４時間未満加熱し、その後室
温まで水冷することを特徴とする耐粒界腐食性に優れた
Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7172292A JPH05271752A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 耐粒界腐食性に優れたＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7172292A JPH05271752A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 耐粒界腐食性に優れたＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05271752A true JPH05271752A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=13468701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7172292A Withdrawn JPH05271752A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 耐粒界腐食性に優れたＭｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05271752A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113832412A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-24 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种含Nb的Cr-Ni系铸造奥氏体耐热不锈钢的热处理方法 |
| WO2022025078A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 日本冶金工業株式会社 | 高耐食オーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP7172292A patent/JPH05271752A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022025078A1 (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 日本冶金工業株式会社 | 高耐食オーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
| JP2022026828A (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-10 | 日本冶金工業株式会社 | 高耐食オーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
| CN113832412A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-24 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种含Nb的Cr-Ni系铸造奥氏体耐热不锈钢的热处理方法 |
| CN113832412B (zh) * | 2021-09-09 | 2023-12-05 | 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 | 一种含Nb的Cr-Ni系铸造奥氏体耐热不锈钢的热处理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |