JPH06184698A - Stainless steel with high corrosion fatigue strength - Google Patents

Stainless steel with high corrosion fatigue strength

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JPH06184698A
JPH06184698A JP35607092A JP35607092A JPH06184698A JP H06184698 A JPH06184698 A JP H06184698A JP 35607092 A JP35607092 A JP 35607092A JP 35607092 A JP35607092 A JP 35607092A JP H06184698 A JPH06184698 A JP H06184698A
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steel
corrosion
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Abstract

PURPOSE:To produce a stainless steel excellent in strength, toughness, and corrosion resistance, having high corrosion fatigue strength, and suitable, e.g. for sleeve material for suction roll for papermaking. CONSTITUTION:This steel is a stainless steel having a composition, which consists of <=0.08% C, 0.2-2% Si, 0.2-2% Mn, 3-6% Ni, 18-26% Cr, 1-4% Mo, 2-4% Cu, 0.5-3% W, 0.1-0.3% N, and the balance essentially Fe and satisfies the relations in Cr+3.3Mo+16N<=30 (%), Cr+Mo+1.5Si<=27 (%), and Cu+W>=4 (%), and also having a structure which is composed essentially of austenite phase and delta-ferrite phase and where the area ratio of delta-ferrite phase and austenite phase is regulated to 30/70 to 60/40 and 5-15% (by area) of martensite phase is mixed. If necessary, proper amounts of one or >=2 elements among Ti, Nb, V, Al, Zr, and Co are added.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、製紙機のサクシヨンロ
ール材料等として有用な、高耐力、高耐食性を有する、
腐食疲労強度にすぐれたステンレス鋼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has high yield strength and high corrosion resistance, which are useful as a saxion roll material for papermaking machines.
The present invention relates to stainless steel having excellent corrosion fatigue strength.

【0002】[0002]

【従来の技術】製紙工程における抄紙された湿潤紙を脱
水処理するサクシヨンロールの胴部材(スリーブ)は、
湿潤紙から搾出される水分(白水と称される)を吸引排
除する多数の小孔(サクシヨンホール)が約20〜50
%(面積)の開口率(ロール1本当りの孔数は数十萬個
にも及ぶ)を以て分散穿設された中空円筒状部材であ
る。サクシヨンロールのスリーブは、その材料特性とし
て湿潤紙から搾出される白水(塩素イオンCl- や硫酸
イオンSO4 --等を含む強酸性腐食液である)に対する
腐食抵抗性と、湿潤紙から白水を搾出するためのプレス
ロールの押圧力(ニツプ圧)の反復負荷に耐え得る強
度、およびその腐食因子と繰り返し応力の重量作用によ
る腐食疲労に対する抵抗性を兼ね備えたものであること
が必要である。
2. Description of the Related Art A body member (sleeve) of a saxion roll for dehydrating wet paper produced in a papermaking process is
There are about 20 to 50 small holes (suction holes) that suck and remove water (called white water) squeezed from wet paper.
It is a hollow cylindrical member that is dispersed and perforated with an opening ratio of% (area) (the number of holes per roll is several tens of millions). Sleeve Saku Chillon roll, white water squeezed from the wet paper as its material properties and corrosion resistance to (chlorine ions Cl - - and sulfate ions SO 4 and the like is strongly acidic corrosive liquid containing), white water from the wet paper It is necessary to have strength that can withstand the repeated load of pressing force (nip pressure) of the press roll for squeezing the oil, and resistance to corrosion fatigue due to the weight effect of its corrosion factor and repeated stress. .

【0003】従来より、上記サクシヨンロールのスリー
ブ材料として、二相ステンレス鋼(JIS G4307
SUS329J1,G5121 SCS13A,同S
CS14A等)が使用されてきた。二相ステンレス鋼
は、延性に富むオーステナイト相と、強度の高いδ−フ
エライト相とがほぼ等量に混在した二相組織であること
による高強度と高靱性を備えた耐食合金である。その二
相ステンレス鋼の材料特性について、強度、耐食性、腐
食疲労強度等の改善を目的として、例えばCo,Cu等
を添加したもの(特公昭60−59291号公報)、M
o含有量を富化したもの(特公昭62−8505号公
報)、あるいはCo,Cu,N等を添加したもの(特公
平2−32343号公報)等が提案されている。
Conventionally, duplex stainless steel (JIS G4307) has been used as a sleeve material for the above-mentioned suction roll.
SUS329J1, G5121 SCS13A, S
CS14A etc.) have been used. Duplex stainless steel is a corrosion-resistant alloy having high strength and high toughness because it has a two-phase structure in which an austenite phase having high ductility and a δ-ferrite phase having high strength are mixed in substantially equal amounts. Regarding the material properties of the duplex stainless steel, for example, Co, Cu or the like is added for the purpose of improving strength, corrosion resistance, corrosion fatigue strength, etc. (Japanese Patent Publication No. 60-59291), M
There have been proposed those having an increased o content (Japanese Patent Publication No. 62-8505), those containing Co, Cu, N, etc. (Japanese Patent Publication No. 2-32343).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近時、製紙工程ではラ
インの高速度化がますます進められ、これに伴いサクシ
ヨンロールのスリーブの負荷はますます大きくなつてい
る。この高速度ライン操業においてサクシヨンロールの
折損事故等を防止し、安定な使用を確保するために、そ
のロールスリーブとしてより高い腐食疲労強度を有する
ものが要求されている。サクシヨンロールの高腐食疲労
強度化を実現するには、耐食性、殊に孔食等の局部腐食
に対する抵抗性を強化すると共に、強度を高め、かつス
リーブ表面(サクシヨンホールの孔壁等)に局部腐食や
疲労による微小な初期亀裂が発生した後においても、そ
れを起点とする亀裂の急速な成長を生じないように靱性
に富むものとする等の総合的な材料特性の改善が必要で
ある。そこで、本発明は、上記高負荷操業に供されるサ
クシヨンロールのスリーブをはじめ、耐食性、強度、靱
性等にすぐれ、高腐食疲労強度を有することを要求され
る各種構造材料として有用なステンレス鋼を提供しよう
とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] In recent years, in the papermaking process, the speed of the line has been increased more and more, and along with this, the load on the sleeve of the saxion roll has been further increased. In order to prevent breakage accidents and the like of the saxion roll in this high-speed line operation and ensure stable use, roll sleeves having higher corrosion fatigue strength are required. In order to realize high corrosion fatigue strength of the saxion roll, the corrosion resistance, especially the resistance to local corrosion such as pitting corrosion, is strengthened and the strength is increased, and the sleeve surface (hole wall of the saxion hole etc.) Even after a small initial crack due to local corrosion or fatigue occurs, it is necessary to improve the overall material properties such as toughness so as not to cause rapid growth of the crack originating from it. Therefore, the present invention is useful for various structural materials that are required to have high corrosion fatigue strength, including corrosion resistance, strength, and toughness, including sleeves of saxion rolls that are subjected to the above-mentioned high load operation. Is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のステンレス鋼
は、C:0.08%以下,Si:0.2〜2%,Mn:
0.2〜2%,Ni:3〜6%,Cr:18〜26%,
Mo:1〜4%,Cu:2〜4%,W:0.5〜3%,
N:0.1〜0.3%,残部実質的にFeからなり、下
式〔I〕〜〔III〕: Cr(%)+3.3Mo(%)+16N(%)≧30(%)…〔I〕 Cr(%)+Mo(%)+1.5Si(%)≦27(%) …〔II〕 Cu(%)+W(%)≧4(%) …〔III〕 を満たす化学組成を有し、オーステナイト相とδ−フエ
ライト相を主相とし、δ−フエライト相/オーステナイ
ト相の面積比は30/70〜60/40で、5〜15%
(面積)のマルテンサイト相が混在した組織を有するこ
とを特徴としている。本発明のステンレス鋼は、所望に
より、Feの一部が、Ti:1%以下,Nb:1%以
下,V:1%以下,Al:1%以下,Zr:1%以下,
Co:1%以下から選ばれる1種ないし2種以上の元素
で置換された化学組成が与えられる。
The stainless steel of the present invention has C: 0.08% or less, Si: 0.2 to 2%, Mn:
0.2-2%, Ni: 3-6%, Cr: 18-26%,
Mo: 1 to 4%, Cu: 2 to 4%, W: 0.5 to 3%,
N: 0.1 to 0.3%, the balance being substantially Fe, and the following formulas [I] to [III]: Cr (%) + 3.3Mo (%) + 16N (%) ≧ 30 (%) ... [ I] Cr (%) + Mo (%) + 1.5Si (%) ≦ 27 (%) ... [II] Cu (%) + W (%) ≧ 4 (%) ... [III] The austenite phase and δ-ferrite phase are the main phases, and the area ratio of δ-ferrite phase / austenite phase is 30/70 to 60/40, 5 to 15%.
It is characterized by having a structure in which the (area) martensite phase is mixed. In the stainless steel of the present invention, if desired, a part of Fe contains Ti: 1% or less, Nb: 1% or less, V: 1% or less, Al: 1% or less, Zr: 1% or less,
Co: A chemical composition substituted with one or more elements selected from 1% or less is provided.

【0006】[0006]

【作用】本発明のステンレス鋼は、Cr,Mo,N等の
含有効果として高度の耐食性を有し、また溶体化熱処理
温度からの急冷過程で、オーステナイト相の一部にマル
テンサイト変態を生じ、オーステナイト相とδ−フエラ
イト相からなる主相に、少量のマルテンサイト相が混在
した組織となり、更に溶体化熱処理後の析出硬化熱処理
でフエライト相が強化される。上記耐食元素による高腐
食抵抗性と、オーステナイト相による高靱性、およびフ
エライト相の強化やマルテンサイト相の混在による高強
度等の総合効果として高度に改良された腐食疲労強度を
発現する。
The stainless steel of the present invention has a high degree of corrosion resistance as an effect of containing Cr, Mo, N and the like, and also undergoes martensite transformation in a part of the austenite phase during the quenching process from the solution heat treatment temperature. The main phase composed of the austenite phase and the δ-ferrite phase has a structure in which a small amount of martensite phase is mixed, and the precipitation hardening heat treatment after the solution heat treatment strengthens the ferrite phase. It exhibits highly improved corrosion fatigue strength as a total effect such as high corrosion resistance due to the above corrosion resistant elements, high toughness due to the austenite phase, and high strength due to the strengthening of the ferrite phase and the mixing of the martensite phase.

【0007】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の鋼の化学組成の限定理由は次のとおりである。元
素含有量を示す%は重量%である。
The present invention will be described in detail below. The reasons for limiting the chemical composition of the steel of the present invention are as follows. % Indicating the element content is% by weight.

【0008】C:0.08%以下 Cは、固溶強化作用および炭化物の析出強化作用により
鋼の強度を高めるが、クロム炭化物の生成に伴い、靱性
の低下およびCr炭化物粒子の近傍のCr濃度の低下に
よる孔食等の腐食抵抗性を減じるので、0.08%以下
とする。
C: 0.08% or less C enhances the strength of the steel by the solid solution strengthening action and the precipitation strengthening action of carbides, but with the formation of chromium carbides, the toughness decreases and the Cr concentration in the vicinity of the Cr carbide particles. Therefore, the corrosion resistance such as pitting corrosion is reduced, so the content is made 0.08% or less.

【0009】Si:0.2〜2% Siは、溶鋼の脱酸および湯流れ性の改善のために0.
2%以上を必要とするが、多量に添加すると、鋼の靱性
の低下、溶接性の低下をきたすので、2%を上限とす
る。
Si: 0.2 to 2% Si is added in an amount of 0. 2 for the purpose of deoxidizing molten steel and improving the flowability of molten metal.
2% or more is required, but if added in a large amount, the toughness and weldability of the steel are deteriorated, so the upper limit is 2%.

【0010】Mn:0.2〜2% Mnは、溶鋼の脱酸・脱硫元素として、また鋳造性改善
のため0.2%以上添加されるが、多量の添加すると腐
食性が低下するので、2%を上限とする。
Mn: 0.2-2% Mn is added as a deoxidizing / desulfurizing element of molten steel and 0.2% or more for improving castability, but if added in a large amount, corrosiveness decreases. The upper limit is 2%.

【0011】Ni:3〜6% Niは、強力なオーステナイト生成元素であり、鋼組織
における所定量のオーステナイト相を形成し、靱性を確
保するために、少なくとも3%を必要とする。しかし、
6%を越える添加は、経済性を損なうだけでなく、鋼組
織におけるδ−フエライト相とオーステナイト相の量的
バランスを失するので、6%を上限とする。
Ni: 3 to 6% Ni is a strong austenite forming element, and at least 3% is necessary to form a predetermined amount of austenite phase in the steel structure and secure toughness. But,
The addition of more than 6% not only impairs the economical efficiency but also loses the quantitative balance of the δ-ferrite phase and the austenite phase in the steel structure, so the upper limit is 6%.

【0012】Cr:18〜26% Crは、フエライト生成元素として、また鋼の耐食性、
特に強酸性腐食環境での孔食や粒界腐食等に対する抵抗
性の確保に欠くことができない元素である。その量は少
なくとも18%を必要とし、増量に伴つて効果を増す。
しかし、多量に添加すると、鋳造性の悪化、および鋼組
織におけるオーステナイト相の量比の不足による靱性の
低下をきたすので、26%を上限とする。
Cr: 18-26% Cr is a ferrite-forming element and corrosion resistance of steel.
In particular, it is an element indispensable for securing resistance to pitting corrosion, intergranular corrosion, etc. in a strongly acidic corrosive environment. The amount requires at least 18%, and the effect increases with increasing amount.
However, if added in a large amount, the castability deteriorates, and the toughness decreases due to the lack of the austenite phase amount ratio in the steel structure, so the upper limit is 26%.

【0013】Mo:1〜4% Moは、耐食性、殊に孔食、隙間腐食等に対する抵抗性
の強化に有効な元素である。非酸化性酸、塩素イオン含
有液に対する耐食性改善効果を得るためには1%以上の
添加が必要である。しかし、4%を越えると、その効果
はほぼ飽和し、またσ相の析出による脆化と鋳造割れ等
が生じ易くなるので、4%を上限とする。
Mo: 1 to 4% Mo is an element effective for strengthening corrosion resistance, particularly resistance to pitting corrosion, crevice corrosion and the like. In order to obtain the effect of improving the corrosion resistance to the non-oxidizing acid and chloride ion-containing liquid, it is necessary to add 1% or more. However, if it exceeds 4%, the effect is almost saturated, and embrittlement and casting crack due to precipitation of σ phase are likely to occur, so the upper limit is 4%.

【0014】Cu:2〜4% Cuは、オーステナイト相を固溶強化するほか、フエラ
イト相からα’相として析出することにより、フエライ
ト相の強度を高める。この効果は2%以上の添加により
得られる。また、Cuの添加により鋼の耐孔食性も高め
られる。しかし、多量に添加すると、鋼の靱性を損なう
ので、4%を上限とする。
Cu: 2 to 4% Cu not only strengthens the austenite phase as a solid solution, but also precipitates from the ferrite phase as an α'phase to enhance the strength of the ferrite phase. This effect is obtained by adding 2% or more. In addition, the addition of Cu also enhances the pitting corrosion resistance of steel. However, if added in a large amount, the toughness of steel is impaired, so the upper limit is 4%.

【0015】W:0.5〜3% Wは、フエライト相を固溶強化して鋼の強度を高める。
この効果を得るために少なくとも0.5%が必要であ
る。また、Wは鋼の耐食性を改善し、その効果は前記C
uとの共存により増大する。しかし、3%を越えると、
これらの効果はほぼ飽和し、経済性を損なうので、これ
を上限とする。
W: 0.5-3% W enhances the strength of steel by solid solution strengthening the ferrite phase.
At least 0.5% is required to obtain this effect. Also, W improves the corrosion resistance of steel, and its effect is C
Increased by coexistence with u. However, if it exceeds 3%,
These effects are almost saturated and impair the economic efficiency, so the upper limit is set.

【0016】N:0.1〜0.3% Nは、強力なオーステナイト生成元素であり、侵入型に
固溶して鋼基地を強化するほか、オーステナイト相に対
するCr,Mo等の耐食元素の分配率を高め、鋼の耐食
性、殊に孔食抵抗性等を改善する効果を有する。この効
果は0.1%以上の添加により得られる。しかし、0.
3%を越えると、窒化物の生成により却つて耐食性を減
じるので、これを上限とする。
N: 0.1 to 0.3% N is a strong austenite-forming element, which strengthens the steel matrix by forming an interstitial solid solution, and distributes corrosion-resistant elements such as Cr and Mo to the austenite phase. It has the effect of increasing the corrosion resistance and improving the corrosion resistance of steel, especially the pitting corrosion resistance. This effect is obtained by adding 0.1% or more. However, 0.
If it exceeds 3%, the corrosion resistance is reduced due to the formation of nitrides, so this is the upper limit.

【0017】〔I〕式の値:30(%)以上 式中のCr,Mo,Nはいずれも耐食性、特に耐孔食性
の強化に奏効する元素であり、同式による算出値は、耐
孔食性指数として本発明鋼の孔食抵抗性の評価の目安と
なる。その算出値を30(%)以上となるように、これ
らの元素の含有量をそれぞれの規定された範囲内で調整
することにより、腐食疲労強度を高めるための高耐食性
が確保される。
[I] Value of formula: 30 (%) or more Cr, Mo, and N in the formula are all elements effective in strengthening corrosion resistance, particularly pitting corrosion resistance. The corrosion resistance index is a standard for evaluating the pitting corrosion resistance of the steel of the present invention. By adjusting the contents of these elements within the respective specified ranges so that the calculated value becomes 30 (%) or more, high corrosion resistance for increasing the corrosion fatigue strength is secured.

【0018】〔II〕式の値:27(%)以下 式中のCr,Mo,Siはいずれもフエライト生成元素
であり、同式は本発明鋼のCr当量を表している。C
r,Moの増量により耐食性が高められ、Siの増量に
より鋳造性が向上するが、〔II〕式の値が大きくなる
と、鋼基地中のマルテンサイト相の生成が妨げられ、鋼
の高強度化を十分に達成し得なくなる。このため、〔I
I〕式により算出される値を27(%)以下に制限し、
溶体化処理温度からの急冷(水冷)過程においてオース
テナイト相の一部にマルテンサイト変態を生起させるよ
うにしている。
Value of the formula [II]: 27 (%) or less Cr, Mo, and Si in the formula are all ferrite-producing elements, and the formula represents the Cr equivalent of the steel of the present invention. C
The corrosion resistance is increased by increasing the amounts of r and Mo, and the castability is improved by increasing the amount of Si. However, when the value of the formula [II] becomes large, the formation of martensite phase in the steel matrix is hindered and the strength of the steel is increased. Will not be fully achieved. Therefore, [I
I] The value calculated by the equation is limited to 27 (%) or less,
In the process of quenching (water cooling) from the solution heat treatment temperature, martensite transformation is caused to occur in part of the austenite phase.

【0019】〔III〕式の値:4(%)以上 式中のCuおよびWはいずれもフエライト強化元素であ
り、Cuの析出強化作用、およびWの固溶強化作用によ
るフエライト相の強度改善のために、Cuは2%以上、
Wは0.5%以上の添加を必要とすることは前記したと
おりであり、更にその合計量を4%以上と規定したの
は、両元素の共存によるフエライト相の強化を十分に達
成するためである。
Value of the formula [III]: 4 (%) or more In the formula, Cu and W are both ferrite-strengthening elements, and the precipitation strengthening action of Cu and the solid solution strengthening action of W improve the strength of the ferrite phase. Therefore, Cu is 2% or more,
As described above, it is necessary to add 0.5% or more of W, and the total amount of W is specified to be 4% or more in order to sufficiently enhance the ferrite phase by the coexistence of both elements. Is.

【0020】本発明のステンレス鋼は、所望によりT
i,Nb,V,Al,Zr,Coから任意に選択される
1種ないし2種以上の元素を含有する化学組成に調整さ
れる。 Ti:1%以下 Tiは、炭化物を形成してCを固定することにより、C
r炭化物(Cr236等)の析出とそれに伴う耐食性の
低下を防止する。添加量が1%を越えると、効果はほぼ
飽和するだけでなく、鋼の靱性の低下を招くので、1%
以下とする。好ましくは0.01〜1%である。
If desired, the stainless steel of the present invention has a T
The chemical composition is adjusted to contain one or more elements arbitrarily selected from i, Nb, V, Al, Zr, and Co. Ti: 1% or less Ti forms C and fixes C to form C
Prevents the precipitation of r-carbides (Cr 23 C 6 etc.) and the accompanying reduction in corrosion resistance. If the addition amount exceeds 1%, not only the effect is almost saturated, but also the toughness of the steel is lowered, so 1% is added.
Below. It is preferably 0.01 to 1%.

【0021】Nb:1%以下 Nbは、Cとの強い親和力によりCをNbCとし固定
し、Cr炭化物(Cr236 等)の析出とそれに伴う耐
食性の低下を防止する。添加量が1%を越えると、その
効果はほぼ飽和するので、1%を上限とする。好ましく
は、0.04〜1%である。
Nb: 1% or less Nb fixes C as NbC due to its strong affinity with C, and prevents precipitation of Cr carbide (Cr 23 C 6 etc.) and the accompanying reduction in corrosion resistance. If the added amount exceeds 1%, the effect is almost saturated, so the upper limit is 1%. Preferably, it is 0.04 to 1%.

【0022】V:1%以下 Vは、結晶粒の微細化作用により鋼の強度を高める。ま
た腐食疲労強度を改善する。1%を越えるとその効果は
ほぼ飽和する。好ましくは、0.02〜1%である。
V: 1% or less V enhances the strength of steel by the grain refining action. It also improves corrosion fatigue strength. If it exceeds 1%, the effect is almost saturated. It is preferably 0.02 to 1%.

【0023】Zr:1%以下 Zrは、オーステナイト相を固溶強化するほか、Cとの
強い親和力により安定なMC型炭化物を形成して鋼の耐
食性を高める。また、強力な清浄作用や組織の微細化作
用を有し鋼の材質改善に奏効する。多量に添加すると、
鋼の清浄度を害するので、1%以下とする。好ましく
は、0.02〜1%である。
Zr: not more than 1% Zr not only strengthens the austenite phase by solid solution but also forms stable MC type carbides due to its strong affinity with C to enhance the corrosion resistance of steel. In addition, it has a strong cleaning action and a structure refining action, and is effective in improving the material quality of steel. When added in large amounts,
Since it impairs the cleanliness of steel, it is set to 1% or less. It is preferably 0.02 to 1%.

【0024】Al:1%以下 Alは、炭化物を形成し析出強化作用により鋼の強度を
高める。多量に添加すると、鋼の靱性を損なうので、1
%以下とする。好ましくは、0.2〜1%である。
Al: 1% or less Al forms carbides and enhances the strength of steel by the precipitation strengthening action. If added in a large amount, the toughness of steel will be impaired.
% Or less. It is preferably 0.2 to 1%.

【0025】Co:1%以下 Coは、オーステナイト相を固溶強化し、また鋼の腐食
疲労強度の改善に有効な元素である。その腐食疲労強度
の改善効果は、Cu,Wとの共存により強められる。添
加量が1%を越えると、効果はほぼ飽和し経済性を損な
うので、これを上限とする。好ましくは、0.1〜1%
である。
Co: 1% or less Co is an element effective for solid solution strengthening the austenite phase and improving the corrosion fatigue strength of steel. The effect of improving the corrosion fatigue strength is strengthened by coexistence with Cu and W. If the addition amount exceeds 1%, the effect is almost saturated and the economy is impaired, so this is made the upper limit. Preferably 0.1-1%
Is.

【0026】本発明のステンレス鋼は、オーステナイト
相とδ−フエライト相の2相を主相とし、これに少量の
マルテンサイト相が混在した組織を有する。主相である
オーステナイト相とδ−フエライト相の量比(δ−フエ
ライト相/オーステナイト相)を30/70〜60/4
0(面積比)の範囲に規定したのは、30/70に満た
ないと、鋼の強度が不足し、他方60/40を越える
と、靱性の不足をきたすからであり、30/70〜60
/40の量比として強度と靱性のバランスを確保してい
る。また、上記主相に付随するマルテンサイト相の混在
量について、5%(面積)以上としたのは、同相による
鋼の強度改善効果を十分ならしめるためであり、15%
(面積)を上限としたのは、それを越えると、高靱性の
保持が困難となり、また耐食性の低下をきたすからであ
る。
The stainless steel of the present invention has a structure in which the austenite phase and the δ-ferrite phase are the main phases and a small amount of martensite phase is mixed therein. The amount ratio (δ-ferrite phase / austenite phase) of the main phase, austenite phase and δ-ferrite phase, is 30/70 to 60/4.
The reason why the range of 0 (area ratio) is defined is that if the strength is less than 30/70, the strength of the steel is insufficient, and if it exceeds 60/40, the toughness is insufficient.
A balance of strength and toughness is secured as a ratio of / 40. The amount of the mixed martensite phase accompanying the main phase is set to 5% (area) or more in order to sufficiently enhance the strength improving effect of the steel by the in-phase, 15%.
The reason why the (area) is set to the upper limit is that if it exceeds the upper limit, it becomes difficult to maintain high toughness and the corrosion resistance is deteriorated.

【0027】本発明のステンレス鋼は、その鋳造材を溶
体化処理し、ついで析出強化熱処理を行うことにより製
造される。溶体化処理は、通常の二相ステンレス鋼と同
じように、温度 約1000〜1200℃に適当な時間
(鋳造材の肉厚1インチ当り、約1〜5Hr)加熱保持
した後、急冷(水冷が適当である)することにより行わ
れる。この溶体化処理により、鋳造組織はオーステナイ
ト相とδ−フエライト相からなる清浄な二相組織とな
り、同温度からの急冷過程で、オーステナイト相の一部
にマルテンサイト変態が生じることにより、オーステナ
イト相とδ−フエライト相からなる主相にマルテンサイ
ト相が混在した組織となる。析出強化熱処理は、温度
約600〜700℃に適当時間(肉厚1インチ当り、約
0.5〜4Hr)加熱保持した後、空冷することにより
行われる。この熱処理により、フエライト相に固溶して
いたCuがα’相として析出し、その析出強化作用によ
り鋼の強度が更に高められる。
The stainless steel of the present invention is produced by subjecting the cast material to a solution treatment and then a precipitation strengthening heat treatment. As in the case of ordinary duplex stainless steel, the solution heat treatment is performed by heating and holding at a temperature of about 1000 to 1200 ° C. for an appropriate time (about 1 to 5 Hr per 1 inch of the wall thickness of the cast material), and then rapidly cooling (water cooling is performed). Is appropriate). By this solution treatment, the cast structure becomes a clean two-phase structure consisting of an austenite phase and a δ-ferrite phase, and in the quenching process from the same temperature, martensitic transformation occurs in a part of the austenite phase, thereby forming an austenite phase. It has a structure in which a martensite phase is mixed with a main phase composed of a δ-ferrite phase. Precipitation strengthening heat treatment
It is carried out by heating and holding at about 600 to 700 ° C. for an appropriate time (about 0.5 to 4 hours per 1 inch of wall thickness), and then air cooling. By this heat treatment, Cu dissolved in the ferrite phase is precipitated as an α'phase, and the strength of the steel is further enhanced by the precipitation strengthening action.

【0028】[0028]

【実施例】表1に示す化学組成を有する遠心力鋳造材に
熱処理を施して供試材とし、それぞれについて機械的性
質および腐食試験を行つて表2に示す結果を得た。表
中、No.11〜15は発明例、No.21〜27は比較例
であり、比較例No.21〜24は、発明例に類似してい
るが、〔I〕〜〔III〕式のいずれかの規定(表中、
下線)を充足しない化学組成を有する例、No.25はC
uの含有を欠いている例である。No.21(二相ステン
レス鋼)を除く各供試材は、1100℃に2Hr加熱保
持した後、水冷(約50℃/分)する溶体化熱処理と、
600℃に1Hr加熱保持した後、空冷する析出強化熱
処理を行つた。
EXAMPLE A centrifugal cast material having the chemical composition shown in Table 1 was heat-treated to obtain a test material, and the mechanical properties and corrosion test were performed on each material to obtain the results shown in Table 2. In the table, Nos. 11 to 15 are invention examples, Nos. 21 to 27 are comparative examples, and Comparative examples No. 21 to 24 are similar to the invention examples, but of formulas [I] to [III] Either rule (in the table,
An example having a chemical composition that does not satisfy (underline), No. 25 is C
This is an example lacking the inclusion of u. Each of the test materials except No. 21 (duplex stainless steel) was subjected to solution heat treatment of water cooling (about 50 ° C./min) after heating and holding at 1100 ° C. for 2 hours.
After heating and holding at 600 ° C. for 1 hour, precipitation strengthening heat treatment of air cooling was performed.

【0029】(a)孔食試験 ASTM G48A法に準拠して孔食減量(g/m2
hr)を測定。腐食試験液:塩化第二鉄溶液(濃度 6
%,液温 50℃)、試験時間:72Hr。 (b)腐食疲労試験 腐食液(Cl- :100ppm,SO4 --:1000p
pm,S2 3 --:10ppm,pH:3.5,液温:
室温)中、小野式回転曲げ試験(曲げ応力:19.6N
/mm2 ,回転速度:3000rpm)を行い、回転数
5×108 後における耐久限度(N/mm2 )を測定。
(A) Pitting corrosion test According to the ASTM G48A method, pitting corrosion loss (g / m 2 ·
hr) is measured. Corrosion test solution: ferric chloride solution (concentration 6
%, Liquid temperature 50 ° C.), test time: 72 Hr. (B) Corrosion fatigue test etchant (Cl -: 100ppm, SO 4 -: 1000p
pm, S 2 O 3 -: 10ppm, pH: 3.5, solution temperature:
Ono-type rotary bending test (bending stress: 19.6N) at room temperature
/ Mm 2 , rotation speed: 3000 rpm), and the endurance limit (N / mm 2 ) was measured after 5 × 10 8 rotations.

【0030】表2に示したように、発明例No.11〜1
5は、高強度、高靱性を有し、腐食疲労強度も著しく高
く、その諸特性は他の比較例No.21〜25をも大きく
上廻つている。比較例No.21の耐孔食性が乏しいの
は、I式を満足していないからであり、またそのために
腐食疲労強度も低位にとどまつている。No.22は強度
および靱性のいずれも低い。強度が低いのはII式のC
r当量値が過剰なため、マルテンサイト相の生成が不足
したからである。このため良好な耐食性を有しながら、
腐食疲労強度は殆ど改善されていない。No.23および
No.24は、いずれもIII式を満足していないため、
強度の不足をきたしている。その強度不足のため、耐食
性および靱性は良好でありながら、腐食疲労強度も低い
ものとなつている。No.25はCuを含有していないた
め、強度が低く、耐食性も十分でなく、そのため腐食疲
労強度も殆ど改善されていない。
As shown in Table 2, invention examples No. 11 to 1
Sample No. 5 has high strength and high toughness, and has significantly high corrosion fatigue strength, and its characteristics are far superior to those of other Comparative Examples No. 21 to 25. The pitting corrosion resistance of Comparative Example No. 21 is poor because it does not satisfy the formula I, and therefore, the corrosion fatigue strength is also low. No. 22 has low strength and toughness. The low strength is the formula II C
This is because the formation of the martensite phase was insufficient because the r equivalent value was excessive. Therefore, while having good corrosion resistance,
Corrosion fatigue strength is hardly improved. Since No. 23 and No. 24 do not satisfy the formula III,
There is a lack of strength. Due to its insufficient strength, the corrosion resistance and toughness are good, but the corrosion fatigue strength is also low. Since No. 25 does not contain Cu, its strength is low and its corrosion resistance is not sufficient, so that its corrosion fatigue strength is hardly improved.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明のステンレス鋼は、強度、靱性、
耐食性等にすぐれ、従来の二相ステンレス鋼等では得ら
れない高度の腐食疲労強度を有しているので、製紙工程
のサクシヨンロールのスリーブ材料として使用すること
により、近時の高負荷操業におけるサクシヨンロールの
耐用寿命の向上、ロールメンテナンスの改善等の効果が
得られる。本発明のステンレス鋼は、サクシヨンロール
のスリーブ材料だけでなく、腐食因子と繰り返し応力が
重量作用する環境で使用される各種の構造部材料として
有用である。
The stainless steel of the present invention has strength, toughness,
Since it has excellent corrosion resistance and a high degree of corrosion fatigue strength that cannot be obtained with conventional duplex stainless steel, etc., it can be used as a sleeve material for saxion rolls in the paper manufacturing process, and it can be used in high-load operations in recent years. The service life of the saxion roll is improved and roll maintenance is improved. INDUSTRIAL APPLICABILITY The stainless steel of the present invention is useful not only as a sleeve material for a sacion roll but also as various structural material used in an environment in which a corrosion factor and repeated stress act on weight.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 C:0.08%以下,Si:0.2〜2
%,Mn:0.2〜2%,Ni:3〜6%,Cr:18
〜26%,Mo:1〜4%,Cu:2〜4%,W:0.
5〜3%,N:0.1〜0.3%,残部実質的にFeか
らなり、下式〔I〕〜〔III〕: Cr(%)+3.3Mo(%)+16N(%)≧30(%)…〔I〕 Cr(%)+Mo(%)+1.5Si(%)≦27(%) …〔II〕 Cu(%)+W(%)≧4(%) …〔III〕 を満たす化学組成を有し、オーステナイト相とδ−フエ
ライト相を主相とし、δ−フエライト相/オーステナイ
ト相の面積比は30/70〜60/40で、5〜15%
(面積)のマルテンサイト相が混在した組織を有するこ
とを特徴とする高腐食疲労強度ステンレス鋼。
1. C: 0.08% or less, Si: 0.2 to 2
%, Mn: 0.2 to 2%, Ni: 3 to 6%, Cr: 18
.About.26%, Mo: 1 to 4%, Cu: 2 to 4%, W: 0.
5 to 3%, N: 0.1 to 0.3%, the balance substantially consisting of Fe, and the following formulas [I] to [III]: Cr (%) + 3.3Mo (%) + 16N (%) ≧ 30 (%) ... [I] Cr (%) + Mo (%) + 1.5Si (%) ≦ 27 (%) ... [II] Cu (%) + W (%) ≧ 4 (%) ... [III] The composition has an austenite phase and a δ-ferrite phase as main phases, and the area ratio of the δ-ferrite phase / austenite phase is 30/70 to 60/40, which is 5 to 15%.
High-corrosion fatigue strength stainless steel having a structure in which (area) martensite phase is mixed.
【請求項2】 Feの一部が、Ti:1%以下,Nb:
1%以下,V:1%以下,Al:1%以下,Zr:1%
以下,Co:1%以下から選ばれる1種ないし2種以上
の元素で置換された化学組成を有することを特徴とする
請求項1に記載の高腐食疲労強度ステンレス鋼。
2. A part of Fe is Ti: 1% or less, Nb:
1% or less, V: 1% or less, Al: 1% or less, Zr: 1%
The high corrosion fatigue strength stainless steel according to claim 1, which has a chemical composition substituted with one or more elements selected from Co: 1% or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100329380B1 (en) * 1999-05-21 2002-03-22 신현준 Super martensitic stainless steel
EP2677056A1 (en) * 2011-02-14 2013-12-25 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Duplex stainless steel

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