JPH06271992A - 耐酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼Info
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- JPH06271992A JPH06271992A JP5060611A JP6061193A JPH06271992A JP H06271992 A JPH06271992 A JP H06271992A JP 5060611 A JP5060611 A JP 5060611A JP 6061193 A JP6061193 A JP 6061193A JP H06271992 A JPH06271992 A JP H06271992A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Al添加オーステナイト系ステンレス鋼におけ
るAl系酸化皮膜を緻密にかつ安定して形成できる鋼組成
を開発する。 【構成】 Ｃ:0.15 ％以下、Cr:15 〜30％、Mn:2.0％以
下、Ni:20 〜60％、Al:2.5〜6.0 ％のフェライト系ステ
ンレス鋼にあって、Si:0.15 ％以下に制限する。
るAl系酸化皮膜を緻密にかつ安定して形成できる鋼組成
を開発する。 【構成】 Ｃ:0.15 ％以下、Cr:15 〜30％、Mn:2.0％以
下、Ni:20 〜60％、Al:2.5〜6.0 ％のフェライト系ステ
ンレス鋼にあって、Si:0.15 ％以下に制限する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、800 ℃以上の高温酸化
雰囲気中で表面にAl系主体の酸化皮膜を生成することに
より優れた耐酸化性を有するオーステナイト系ステンレ
ス鋼に関する。
雰囲気中で表面にAl系主体の酸化皮膜を生成することに
より優れた耐酸化性を有するオーステナイト系ステンレ
ス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温で用いられる部品材料、例えば自動
車用排気マニホールド、自動車排気ガス改質触媒担体、
暖房用機器の燃焼部材等には、使用環境での耐酸化性が
要求されること、並びに工業製品としての量産性と、低
廉さが要求されることからFe−Cr鋼が用いられている。
車用排気マニホールド、自動車排気ガス改質触媒担体、
暖房用機器の燃焼部材等には、使用環境での耐酸化性が
要求されること、並びに工業製品としての量産性と、低
廉さが要求されることからFe−Cr鋼が用いられている。
【０００３】例えば、フェライト系ステンレス鋼では、
自動車排気マニホールド用としてSUH409等の12％Cr系ス
テンレス鋼、Nb、Cu含有の17％Cr系フェライトステンレ
ス鋼、あるいは同系統の19％Cr系フェライトステンレス
鋼などが用いられている。
自動車排気マニホールド用としてSUH409等の12％Cr系ス
テンレス鋼、Nb、Cu含有の17％Cr系フェライトステンレ
ス鋼、あるいは同系統の19％Cr系フェライトステンレス
鋼などが用いられている。
【０００４】また、Si添加によりCr系酸化皮膜の成長速
度を減じ耐酸化性を良好としたものに、2.5 ％Si含有の
18％Cr系フェライトステンレス鋼などがストーブの燃焼
部分に多用されていることも、周知の事実である。
度を減じ耐酸化性を良好としたものに、2.5 ％Si含有の
18％Cr系フェライトステンレス鋼などがストーブの燃焼
部分に多用されていることも、周知の事実である。
【０００５】一方、電熱線として知られるFe−Cr−Al合
金鋼、さらに近年、自動車排気ガス改質触媒担体用とし
て、Caあるいは希土類元素(REM) を添加した20％Cr−５
％Al系フェライトステンレス鋼箔などは高温酸化性雰囲
気中でAl2O3 酸化皮膜を生成し非常に優れた耐酸化性を
有する。
金鋼、さらに近年、自動車排気ガス改質触媒担体用とし
て、Caあるいは希土類元素(REM) を添加した20％Cr−５
％Al系フェライトステンレス鋼箔などは高温酸化性雰囲
気中でAl2O3 酸化皮膜を生成し非常に優れた耐酸化性を
有する。
【０００６】しかしながらフェライト系ステンレス鋼は
高温強度が低いという普遍的欠点のため、各種プラン
ト、ボイラー、熱交換器、加熱炉といった部位に用いら
れることはなかった。
高温強度が低いという普遍的欠点のため、各種プラン
ト、ボイラー、熱交換器、加熱炉といった部位に用いら
れることはなかった。
【０００７】一方、オーステナイト系ステンレス鋼は高
温強度や加工性を備えており、例えばSUS310S を代表と
する25Cr−20Ni系、インコロイ800 として知られる21Cr
−32.5Ni系、さらにSiを添加したSUSXM15J1 等があり、
それぞれ、使用目的に応じて利用されている。
温強度や加工性を備えており、例えばSUS310S を代表と
する25Cr−20Ni系、インコロイ800 として知られる21Cr
−32.5Ni系、さらにSiを添加したSUSXM15J1 等があり、
それぞれ、使用目的に応じて利用されている。
【０００８】Fe−Cr−Ni合金鋼は一般に高温酸化雰囲気
中でFe、Cr系主体の酸化皮膜を形成するが、1000℃以上
では保護性に乏しい。さらに繰り返し加熱冷却を行う環
境下では剥離を起こし、酸素や窒素が母材に侵入するこ
とにより材料の劣化が加速度的に進行する。このような
合金に耐酸化性改善元素として有効なSiやAlを添加した
ものがある。Siを添加したものは無添加鋼より耐酸化性
が向上するが、主たる酸化皮膜はFe、Cr系酸化物であり
飛躍的な向上は望めない。また、Fe、Cr系酸化物／合金
界面にSiO2が生成することから、繰り返し加熱冷却に対
し酸化皮膜の剥離が増大する。
中でFe、Cr系主体の酸化皮膜を形成するが、1000℃以上
では保護性に乏しい。さらに繰り返し加熱冷却を行う環
境下では剥離を起こし、酸素や窒素が母材に侵入するこ
とにより材料の劣化が加速度的に進行する。このような
合金に耐酸化性改善元素として有効なSiやAlを添加した
ものがある。Siを添加したものは無添加鋼より耐酸化性
が向上するが、主たる酸化皮膜はFe、Cr系酸化物であり
飛躍的な向上は望めない。また、Fe、Cr系酸化物／合金
界面にSiO2が生成することから、繰り返し加熱冷却に対
し酸化皮膜の剥離が増大する。
【０００９】このようなオーステナイト系ステンレス鋼
の欠点に鑑み、耐酸化性を向上する目的でAlを添加した
ものは多いが、一般にオーステナイト系ステンレス鋼に
おいては、Alの拡散はフェライト中に比し遅く、さらに
鋼中AlはNiと金属間化合物を形成するため高温酸化雰囲
気中において表面へのAlの供給が不十分となることか
ら、800 ℃以上でFe−Cr−Al合金鋼のように耐酸化性に
優れたものが少なかった。
の欠点に鑑み、耐酸化性を向上する目的でAlを添加した
ものは多いが、一般にオーステナイト系ステンレス鋼に
おいては、Alの拡散はフェライト中に比し遅く、さらに
鋼中AlはNiと金属間化合物を形成するため高温酸化雰囲
気中において表面へのAlの供給が不十分となることか
ら、800 ℃以上でFe−Cr−Al合金鋼のように耐酸化性に
優れたものが少なかった。
【００１０】高温酸化雰囲気中で表面にAl2O3 酸化皮膜
を生じさせ耐酸化性を向上させた例として、特開昭52−
78612 号公報、特開昭53−31517 号公報に開示された技
術がある。これらは鋼中に4.0 ％を越えてAlを添加する
ことにより、従来オーステナイト系ステンレス鋼では生
成し得なかったAl2O3 酸化皮膜を表面に生成させること
により耐酸化性の向上を実現している。
を生じさせ耐酸化性を向上させた例として、特開昭52−
78612 号公報、特開昭53−31517 号公報に開示された技
術がある。これらは鋼中に4.0 ％を越えてAlを添加する
ことにより、従来オーステナイト系ステンレス鋼では生
成し得なかったAl2O3 酸化皮膜を表面に生成させること
により耐酸化性の向上を実現している。
【００１１】しかしながら、オーステナイト系ステンレ
ス鋼は根本的にAl系主体の酸化被膜を表面に生成しにく
いことから、4.0 ％以上のAl添加だけでは必ずしも安定
なAl系酸化被膜の生成は望めない。
ス鋼は根本的にAl系主体の酸化被膜を表面に生成しにく
いことから、4.0 ％以上のAl添加だけでは必ずしも安定
なAl系酸化被膜の生成は望めない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、高温酸化雰囲気中で表面にAl系酸化皮膜を生成する
ことにより耐酸化性を有するオーステナイト系ステンレ
ス鋼を提供することにある。より具体的には、Al添加オ
ーステナイト系ステンレス鋼におけるAl系酸化皮膜を緻
密にかつ安定して形成できる鋼組成を開発することであ
る。
は、高温酸化雰囲気中で表面にAl系酸化皮膜を生成する
ことにより耐酸化性を有するオーステナイト系ステンレ
ス鋼を提供することにある。より具体的には、Al添加オ
ーステナイト系ステンレス鋼におけるAl系酸化皮膜を緻
密にかつ安定して形成できる鋼組成を開発することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高温酸化
雰囲気中で表面に緻密なAl系酸化皮膜を生成することに
より、優れた耐酸化性を有するオーステナイト系ステン
レス鋼の材料開発をめざし検討行ってきたが、次のよう
な知見を得ることにより本発明に至った。
雰囲気中で表面に緻密なAl系酸化皮膜を生成することに
より、優れた耐酸化性を有するオーステナイト系ステン
レス鋼の材料開発をめざし検討行ってきたが、次のよう
な知見を得ることにより本発明に至った。
【００１４】鋼中Alの添加量を増大させることによ
り、生成酸化皮膜がFe、Cr系主体からAl系主体となり耐
酸化性が向上するが、このAl系主体の酸化物の生成には
母材添加の影響が大きいこと。
り、生成酸化皮膜がFe、Cr系主体からAl系主体となり耐
酸化性が向上するが、このAl系主体の酸化物の生成には
母材添加の影響が大きいこと。
【００１５】そのためこれらの添加量の適正化が行わ
れないと、従来考えられていたAl添加量では緻密で均一
なAl系酸化皮膜の生成が起こり得ないこと。 Al系酸化物の生成に対する種々の鋼中元素の影響に関
して鋭意研究を重ねた結果、従来Cr2O3 生成鋼において
その耐酸化性の改善に効果を発揮していたSiがAl系酸化
物には悪影響を及ぼすこと。
れないと、従来考えられていたAl添加量では緻密で均一
なAl系酸化皮膜の生成が起こり得ないこと。 Al系酸化物の生成に対する種々の鋼中元素の影響に関
して鋭意研究を重ねた結果、従来Cr2O3 生成鋼において
その耐酸化性の改善に効果を発揮していたSiがAl系酸化
物には悪影響を及ぼすこと。
【００１６】Siの積極的な低減が行われないと高温酸
化雰囲気中でCr系、場合によってはFe系酸化物の生成を
許してしまい、長時間使用による材料の劣化が起きるこ
と。 Siを0.15％以下に制限することにより健全なAl系酸化
物の形成が容易となり、従来このような酸化皮膜が生成
し得ないと考えられていた2.5 〜4.0 ％Alの添加領域に
おいても耐酸化性に優れたAl系酸化物が緻密かつ均一に
生成することが可能となることも判明した。とくには
本発明において最も重要かつ特徴的である。
化雰囲気中でCr系、場合によってはFe系酸化物の生成を
許してしまい、長時間使用による材料の劣化が起きるこ
と。 Siを0.15％以下に制限することにより健全なAl系酸化
物の形成が容易となり、従来このような酸化皮膜が生成
し得ないと考えられていた2.5 〜4.0 ％Alの添加領域に
おいても耐酸化性に優れたAl系酸化物が緻密かつ均一に
生成することが可能となることも判明した。とくには
本発明において最も重要かつ特徴的である。
【００１７】よって、本発明の要旨とするところは、重
量％で、Ｃ:0.15 ％以下、Cr:15 〜30％、Mn:2.0％以
下、Ni:20 〜60％、Al:2.5〜6.0 ％、Si:0.15 ％以下、
残部Feおよび不可避不純物より成る合金組成を有するこ
とを特徴とする、800 ℃以上の高温酸化雰囲気中で表面
にAl系主体の酸化皮膜を生成する耐酸化性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼である。
量％で、Ｃ:0.15 ％以下、Cr:15 〜30％、Mn:2.0％以
下、Ni:20 〜60％、Al:2.5〜6.0 ％、Si:0.15 ％以下、
残部Feおよび不可避不純物より成る合金組成を有するこ
とを特徴とする、800 ℃以上の高温酸化雰囲気中で表面
にAl系主体の酸化皮膜を生成する耐酸化性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼である。
【００１８】本発明にあって、上記合金組成は、重量％
で、さらに希土類元素またはCaを１種または２種以上、
合計1.0 ％以下含有してもよい。また、前記合金組成
は、重量％で、さらにTi、Nb、Zrのいずれか１種または
２種以上を、Ｃ＋Ｎ(%) の４倍以上2.0 ％以下含有する
ものであってもよい。前記合金組成は、重量％で、さら
にＳ(%) ＋Ｏ(%) ≦0.0050(%) となるように制限しても
よい。
で、さらに希土類元素またはCaを１種または２種以上、
合計1.0 ％以下含有してもよい。また、前記合金組成
は、重量％で、さらにTi、Nb、Zrのいずれか１種または
２種以上を、Ｃ＋Ｎ(%) の４倍以上2.0 ％以下含有する
ものであってもよい。前記合金組成は、重量％で、さら
にＳ(%) ＋Ｏ(%) ≦0.0050(%) となるように制限しても
よい。
【００１９】
【作用】次に、本発明を上記範囲に限定した理由を説明
する。 Ｃ:Ｃは、高温での適用時に、あるいは溶接熱影響部に
おいてCr23C6型の炭化物を形成して、加工性およびCrに
よる耐酸化性の向上効果を著しく減ずる影響を有する。
また、スケール剥離をもたらすため低い方が好ましく、
本発明では上限を0.15％とした。
する。 Ｃ:Ｃは、高温での適用時に、あるいは溶接熱影響部に
おいてCr23C6型の炭化物を形成して、加工性およびCrに
よる耐酸化性の向上効果を著しく減ずる影響を有する。
また、スケール剥離をもたらすため低い方が好ましく、
本発明では上限を0.15％とした。
【００２０】Cr:CrはAlとともに高温での耐酸化性を得
るのに必要な基本的な元素である。本発明においては、
下限を15％、上限を30％とする。800 ℃を越えて緻密な
Al系酸化皮膜を生成するのに15％以上のCrが必要であ
る。一方、30％を越えて添加しても耐酸化性の向上が見
られないばかりでなく、板の成形性、加工性に悪影響を
及ぼす。好ましくは、17〜25％である。
るのに必要な基本的な元素である。本発明においては、
下限を15％、上限を30％とする。800 ℃を越えて緻密な
Al系酸化皮膜を生成するのに15％以上のCrが必要であ
る。一方、30％を越えて添加しても耐酸化性の向上が見
られないばかりでなく、板の成形性、加工性に悪影響を
及ぼす。好ましくは、17〜25％である。
【００２１】Mn:Mnは、高温での強度確保のために添加
することがある。また、オーステナイト相安定化にも有
効である。しかしながら2.0 ％を越えて添加すると耐酸
化性に悪影響を及ぼすため2.0 ％を上限とする。
することがある。また、オーステナイト相安定化にも有
効である。しかしながら2.0 ％を越えて添加すると耐酸
化性に悪影響を及ぼすため2.0 ％を上限とする。
【００２２】Ni:Niはオーステナイト鋼の基本的性質を
与えるのに重要な元素である。また、1000℃近傍での高
温強度ならびに高温クリープ強度を高めるためにも必要
である。20％未満ではオーステナイト相が不安定となる
ほか、Al系の保護皮膜が単一で生成し得ない。一方、60
％を越えるものは、コスト的に実用化し難いものになる
ため、上限を60％とする。
与えるのに重要な元素である。また、1000℃近傍での高
温強度ならびに高温クリープ強度を高めるためにも必要
である。20％未満ではオーステナイト相が不安定となる
ほか、Al系の保護皮膜が単一で生成し得ない。一方、60
％を越えるものは、コスト的に実用化し難いものになる
ため、上限を60％とする。
【００２３】Al:Alは本発明鋼において重要な基本元素
である。Al系酸化皮膜を安定に生成するためには2.5 ％
以上が必要である。2.5 ％未満ではSi量の如何にかかわ
らずFe−Cr−Ni系のスピネル型酸化物が生じ、連続した
Al系酸化皮膜とならない。しかしながら6.0 ％を超えて
添加すると、熱間での変形抵抗およびNiAl系金属間化合
物の粒内、粒界析出による粒界延性の低下が引き起こす
熱間加工性の劣化が大きくなるばかりか、常温での靱性
低下が極めて顕著となるため、上限を6.0 ％とする。好
ましくは、3.0 〜5.5 ％である。
である。Al系酸化皮膜を安定に生成するためには2.5 ％
以上が必要である。2.5 ％未満ではSi量の如何にかかわ
らずFe−Cr−Ni系のスピネル型酸化物が生じ、連続した
Al系酸化皮膜とならない。しかしながら6.0 ％を超えて
添加すると、熱間での変形抵抗およびNiAl系金属間化合
物の粒内、粒界析出による粒界延性の低下が引き起こす
熱間加工性の劣化が大きくなるばかりか、常温での靱性
低下が極めて顕著となるため、上限を6.0 ％とする。好
ましくは、3.0 〜5.5 ％である。
【００２４】Si:Siは本発明鋼において重要な元素であ
る。本発明鋼であるAl系主体の酸化物を生成、安定に維
持するためにはむしろ悪影響を及ぼす。そのため添加量
を0.15％以下に制限する。
る。本発明鋼であるAl系主体の酸化物を生成、安定に維
持するためにはむしろ悪影響を及ぼす。そのため添加量
を0.15％以下に制限する。
【００２５】従来、Siは耐酸化性改善元素として特にCr
2O3 生成鋼に添加されている。そのときのSiによる耐酸
化性の改善の効果については明確ではないが、主たる保
護スケールであるCr2O3 皮膜の欠陥を減少させ純粋で緻
密なCr2O3 を生成する間接的作用として働くとする考え
方や、Cr2O3 酸化スケールと合金界面にSiO2を形成し金
属イオンの外方拡散を抑制することからCr2O3 の成長速
度を下げ耐酸化性を向上しているとする考えがある。
2O3 生成鋼に添加されている。そのときのSiによる耐酸
化性の改善の効果については明確ではないが、主たる保
護スケールであるCr2O3 皮膜の欠陥を減少させ純粋で緻
密なCr2O3 を生成する間接的作用として働くとする考え
方や、Cr2O3 酸化スケールと合金界面にSiO2を形成し金
属イオンの外方拡散を抑制することからCr2O3 の成長速
度を下げ耐酸化性を向上しているとする考えがある。
【００２６】一方、Siより酸素との親和性の高いAlが存
在している状態ではAl2O3 スケールの内側にSiO2の生成
は熱力学上あり得ない。そのためAl2O3 スケールを生成
する合金系においてSiの影響を議論した例は少ない。自
動車排気系触媒として適用が行われている20％Cr−５％
Alフェライト系についてSi添加の影響を調べた結果から
も顕著に耐酸化性に影響を及ぼすことは認められなかっ
た。
在している状態ではAl2O3 スケールの内側にSiO2の生成
は熱力学上あり得ない。そのためAl2O3 スケールを生成
する合金系においてSiの影響を議論した例は少ない。自
動車排気系触媒として適用が行われている20％Cr−５％
Alフェライト系についてSi添加の影響を調べた結果から
も顕著に耐酸化性に影響を及ぼすことは認められなかっ
た。
【００２７】しかしながら、本発明者らが、Al含有オ−
ステナイト系ステンレス鋼に対するSiの影響について詳
細かつ綿密な実験を重ねた結果、Siの鋼中添加は耐酸化
性を劣化させることがわかった。このような耐酸化性の
劣る材料の生成酸化物の調査によるとAl2O3 とCr2O3 が
生成していることがわかった。耐酸化性の劣化要因につ
いては不明な点が多いが、本発明者らが母材組織に着目
して検討を行った結果からは、Si添加により鋼中Ni−Al
系化合物の析出が増大すること、δ−フェライト相が多
量に出現することなどが考えられる。本発明にあって
は、上述の合金元素の他に、必要に応じて各種合金元素
を配合してもよい。
ステナイト系ステンレス鋼に対するSiの影響について詳
細かつ綿密な実験を重ねた結果、Siの鋼中添加は耐酸化
性を劣化させることがわかった。このような耐酸化性の
劣る材料の生成酸化物の調査によるとAl2O3 とCr2O3 が
生成していることがわかった。耐酸化性の劣化要因につ
いては不明な点が多いが、本発明者らが母材組織に着目
して検討を行った結果からは、Si添加により鋼中Ni−Al
系化合物の析出が増大すること、δ−フェライト相が多
量に出現することなどが考えられる。本発明にあって
は、上述の合金元素の他に、必要に応じて各種合金元素
を配合してもよい。
【００２８】希土類元素( 例: Ｙ、Ce、La) 、 Ca:これ
らは、耐酸化性改善元素であり、さらに後述する鋼中の
硫化物をMnS より安定な硫化物として固定することで熱
間加工性を改善する。ただし、過剰添加は粗大酸化物の
生成により、逆に耐酸化性に悪影響を及ぼすことから、
これらの元素を少なくとも１種、合計量1.0 ％以下の範
囲で添加する。
らは、耐酸化性改善元素であり、さらに後述する鋼中の
硫化物をMnS より安定な硫化物として固定することで熱
間加工性を改善する。ただし、過剰添加は粗大酸化物の
生成により、逆に耐酸化性に悪影響を及ぼすことから、
これらの元素を少なくとも１種、合計量1.0 ％以下の範
囲で添加する。
【００２９】Ti、Nb、Zr:これらの元素は、鋼中のＣ、
Ｎの悪影響を減じ加工性および耐酸化性の改善を図るた
めに添加する。Ti、Nb、Zrは、CrあるいはAlよりもＣ、
Ｎとの親和力の強いため、安定化元素として作用するの
である。鋼中のＣ、Ｎを固定するには、鋼中の [Ｃ(%)
＋Ｎ(%)]に対して４倍以上のTi、NbあるいはZrの添加
(合計量) が必要である。一方、過剰なTi、Nb、Zrの添
加は金属間化合物の析出により靱性の低下をもたらすた
め、それらの合計量の上限を2.0 ％とする。
Ｎの悪影響を減じ加工性および耐酸化性の改善を図るた
めに添加する。Ti、Nb、Zrは、CrあるいはAlよりもＣ、
Ｎとの親和力の強いため、安定化元素として作用するの
である。鋼中のＣ、Ｎを固定するには、鋼中の [Ｃ(%)
＋Ｎ(%)]に対して４倍以上のTi、NbあるいはZrの添加
(合計量) が必要である。一方、過剰なTi、Nb、Zrの添
加は金属間化合物の析出により靱性の低下をもたらすた
め、それらの合計量の上限を2.0 ％とする。
【００３０】Ｓ、Ｏ:Ｓ、Ｏは得られる鋼の清浄度を確
保するために制限する。鋼中のＳ＋Ｏ(%) 値は低い方が
好ましいが、Ｓ＋Ｏ(%) ≦0.008 ％、さらに望ましくは
Ｓ＋Ｏ(%) ≦0.0050％とする。
保するために制限する。鋼中のＳ＋Ｏ(%) 値は低い方が
好ましいが、Ｓ＋Ｏ(%) ≦0.008 ％、さらに望ましくは
Ｓ＋Ｏ(%) ≦0.0050％とする。
【００３１】より好ましくは、Ｓの上限を0.002 ％に規
制するとともに、必要に応じMnより高温でより安定な硫
化物を形成するCe、La、Ｙ等の希土類元素または、Ca等
を添加することで固定化する。これらの効果を高める目
的より、鋼中のＯ濃度も低い方がよい。このことは、こ
れらの添加元素が酸化物を作りやすく、鋼中のＳ固定元
素として機能する以前に酸化物として消費され、有効量
が減少するためである。
制するとともに、必要に応じMnより高温でより安定な硫
化物を形成するCe、La、Ｙ等の希土類元素または、Ca等
を添加することで固定化する。これらの効果を高める目
的より、鋼中のＯ濃度も低い方がよい。このことは、こ
れらの添加元素が酸化物を作りやすく、鋼中のＳ固定元
素として機能する以前に酸化物として消費され、有効量
が減少するためである。
【００３２】本発明が適用されるオーステナイト系ステ
ンレス鋼の組成は上述のような組成を有する限り特に制
限はされないが、規格その他を考慮した場合の実用的観
点からは、以下のように成分調整を行うことが好まし
い。
ンレス鋼の組成は上述のような組成を有する限り特に制
限はされないが、規格その他を考慮した場合の実用的観
点からは、以下のように成分調整を行うことが好まし
い。
【００３３】Ｎ:Ｎは、鋼中のCr、Alと結合し窒化物を
形成することでCr、Alによる高温での耐酸化性低下をも
たらす悪影響がある。上限を0.10％とする。
形成することでCr、Alによる高温での耐酸化性低下をも
たらす悪影響がある。上限を0.10％とする。
【００３４】Mo:Moは高温での強度確保あるいは耐食性
確保のために添加することがある。ただし、10.0％を超
えても一層の性能改善は見られないばかりか、高温での
変形抵抗を高める。
確保のために添加することがある。ただし、10.0％を超
えても一層の性能改善は見られないばかりか、高温での
変形抵抗を高める。
【００３５】Ｐ:Ｐは積極的に添加しない。原則的に不
純物である。0.03％以下含有する。 Cu:鋼中のCuは、Ni源からの不純物として1.5 ％まで許
容される。次に具体例をもって本発明をさらに説明す
る。
純物である。0.03％以下含有する。 Cu:鋼中のCuは、Ni源からの不純物として1.5 ％まで許
容される。次に具体例をもって本発明をさらに説明す
る。
【００３６】
【実施例】表１に示すように合金組成を有するAl、Si量
を変えた種々の鋼No.1〜30を真空溶解炉にて溶製し、鍛
造、熱間、冷間圧延を施して板厚２mmとした。このよう
にして得られた鋼板から各種試験材を切り出し供試し
た。
を変えた種々の鋼No.1〜30を真空溶解炉にて溶製し、鍛
造、熱間、冷間圧延を施して板厚２mmとした。このよう
にして得られた鋼板から各種試験材を切り出し供試し
た。
【００３７】表１の鋼種のうち、本発明鋼No.1〜20およ
び比較鋼No.21 〜25、28、29について1000℃大気中保持
の酸化試験を行ったが、そのときの単位面積あたりの酸
化増量の経時変化 (mg／cm2)を図１にグラフにまとめて
示す。なお、酸化試験では、スケール剥離を含めた酸化
後の酸化増量の大小をもって耐酸化性を評価した。
び比較鋼No.21 〜25、28、29について1000℃大気中保持
の酸化試験を行ったが、そのときの単位面積あたりの酸
化増量の経時変化 (mg／cm2)を図１にグラフにまとめて
示す。なお、酸化試験では、スケール剥離を含めた酸化
後の酸化増量の大小をもって耐酸化性を評価した。
【００３８】また、一部の鋼種について大気雰囲気中で
1000℃×200 時間保持の後、単位面積あたりの酸化増量
変化の測定を行い、この時表面に生成した酸化物の薄膜
Ｘ線による同定を行った。ターゲットはCu、入射角はα
＝ 0.3°であった。さらにスケール断面観察とEPMA分析
を行った結果を併せて表２に示す。
1000℃×200 時間保持の後、単位面積あたりの酸化増量
変化の測定を行い、この時表面に生成した酸化物の薄膜
Ｘ線による同定を行った。ターゲットはCu、入射角はα
＝ 0.3°であった。さらにスケール断面観察とEPMA分析
を行った結果を併せて表２に示す。
【００３９】図２は大気雰囲気中で1100℃、30分加熱−
冷却繰り返し酸化試験を行った各供試鋼の重量変化を示
すグラフである。図１に示す酸化増量の経時変化から、
本発明に示す適正化学成分を有する各鋼種は、比較鋼N
o.21 、26、28、29に比べ耐酸化性に優れており、Al添
加フェライトステンレス鋼である比較鋼No.22(Fe−20Cr
−5Al 相当) と比べても遜色ない耐酸化性を有する。ま
た、また、希土類元素やCa等を適量添加したものは、よ
り耐酸化性に優れていることが分かる。
冷却繰り返し酸化試験を行った各供試鋼の重量変化を示
すグラフである。図１に示す酸化増量の経時変化から、
本発明に示す適正化学成分を有する各鋼種は、比較鋼N
o.21 、26、28、29に比べ耐酸化性に優れており、Al添
加フェライトステンレス鋼である比較鋼No.22(Fe−20Cr
−5Al 相当) と比べても遜色ない耐酸化性を有する。ま
た、また、希土類元素やCa等を適量添加したものは、よ
り耐酸化性に優れていることが分かる。
【００４０】また薄膜Ｘ線分析結果より、本発明鋼は主
としてα−Al2O3 が生成していることが分かる。これに
対して比較鋼のうちAl量に対しSi添加量の高いNo.28 、
29はα−Al2O3 とCr2O3 酸化スケールを、比較鋼No.21
、23、24はそれぞれFeCr2O4スピネル型酸化物とCr2O
3 、Fe2O3 の多層スケールを形成している。
としてα−Al2O3 が生成していることが分かる。これに
対して比較鋼のうちAl量に対しSi添加量の高いNo.28 、
29はα−Al2O3 とCr2O3 酸化スケールを、比較鋼No.21
、23、24はそれぞれFeCr2O4スピネル型酸化物とCr2O
3 、Fe2O3 の多層スケールを形成している。
【００４１】さらに本発明鋼および比較鋼のスケール断
面観察、EPMA分析の結果から、本発明鋼では２〜３μｍ
の均一な酸化皮膜が生成しているのに対し、比較鋼No.2
8 は所々分厚い酸化皮膜を形成しその内部にAl2O3 内部
酸化層が生成している。さらに比較鋼No.25 では表面に
スピネル型酸化皮膜が生成し、その内部にAl2O3 の酸化
層が母材奥深く成長し、その先端部にAlN が生成してい
ることが確認された。
面観察、EPMA分析の結果から、本発明鋼では２〜３μｍ
の均一な酸化皮膜が生成しているのに対し、比較鋼No.2
8 は所々分厚い酸化皮膜を形成しその内部にAl2O3 内部
酸化層が生成している。さらに比較鋼No.25 では表面に
スピネル型酸化皮膜が生成し、その内部にAl2O3 の酸化
層が母材奥深く成長し、その先端部にAlN が生成してい
ることが確認された。
【００４２】以上のことから本発明鋼では高温酸化雰囲
気中でAl系主体の酸化皮膜を表面に均一に形成し、その
後安定した優れた保護皮膜となっている。さらに、繰り
返し酸化試験結果より、スケール剥離をおこさない密着
性に優れた皮膜であることが分かる。
気中でAl系主体の酸化皮膜を表面に均一に形成し、その
後安定した優れた保護皮膜となっている。さらに、繰り
返し酸化試験結果より、スケール剥離をおこさない密着
性に優れた皮膜であることが分かる。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高温での機械的強度を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼の成分を適正化することにより、Al系主体の酸
化皮膜を安定に生成し、耐酸化性を確保することが可能
となる。
ば、高温での機械的強度を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼の成分を適正化することにより、Al系主体の酸
化皮膜を安定に生成し、耐酸化性を確保することが可能
となる。
【図１】実施例において得られた材料の連続酸化試験に
おける酸化増量変化を示すグラフである。
おける酸化増量変化を示すグラフである。
【図２】実施例において得られた材料の繰り返し酸化試
験における酸化重量変化を示すグラフである。
験における酸化重量変化を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ:0.15 ％以下、Cr:15 〜30％、Mn:2.0％以下、Ni:20
〜60％、 Al:2.5〜6.0 ％、Si:0.15 ％以下、 残部Feおよび不可避不純物より成る合金組成を有するこ
とを特徴とする、800 ℃以上の高温酸化雰囲気中で表面
にAl系主体の酸化皮膜を生成する耐酸化性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 前記合金組成が、重量％で、さらに希土
類元素またはCaを１種または２種以上、合計1.0 ％以下
含有する、請求項１記載の耐酸化性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼。 - 【請求項３】 前記合金組成が、重量％で、さらにTi、
Nb、Zrのいずれか１種または２種以上を、Ｃ＋Ｎ(%) の
４倍以上2.0 ％以下含有する請求項１または２記載の耐
酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項４】 前記合金組成が、重量％で、さらにＳ
(%) ＋Ｏ(%) ≦0.0050(%) であることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかに記載の耐酸化性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06061193A JP3410139B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Ａｌ含有耐酸化性オーステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06061193A JP3410139B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Ａｌ含有耐酸化性オーステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06271992A true JPH06271992A (ja) | 1994-09-27 |
| JP3410139B2 JP3410139B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=13147242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06061193A Expired - Fee Related JP3410139B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Ａｌ含有耐酸化性オーステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410139B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5944917A (en) * | 1996-05-29 | 1999-08-31 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Stainless steel for ozone added water and manufacturing method thereof |
| KR20180046779A (ko) * | 2016-10-28 | 2018-05-09 | 창원대학교 산학협력단 | 알루미나 산화층을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법 및 그에 의한 오스테나이트계 스테인리스강 |
| WO2018168268A1 (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-20 | 国立大学法人東北大学 | 鉄基耐熱合金 |
| KR20190016629A (ko) * | 2017-08-08 | 2019-02-19 | 한국기계연구원 | 오스테나이트계 내열강 및 그 제조 방법 |
| CN109415786A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-03-01 | 新日铁住金株式会社 | 奥氏体系不锈钢 |
| CN113151747A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-23 | 中国核动力研究设计院 | 一种耐高温腐蚀的含铝奥氏体不锈钢及制备方法 |
| WO2022123812A1 (ja) * | 2020-12-10 | 2022-06-16 | 日立金属株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼帯の製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101833404B1 (ko) | 2017-08-04 | 2018-02-28 | 한국과학기술원 | 고강도 Fe―Cr―Ni―Al 멀티플렉스 스테인리스강 및 이의 제조방법 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP06061193A patent/JP3410139B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5944917A (en) * | 1996-05-29 | 1999-08-31 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Stainless steel for ozone added water and manufacturing method thereof |
| CN109415786A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-03-01 | 新日铁住金株式会社 | 奥氏体系不锈钢 |
| KR20180046779A (ko) * | 2016-10-28 | 2018-05-09 | 창원대학교 산학협력단 | 알루미나 산화층을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법 및 그에 의한 오스테나이트계 스테인리스강 |
| WO2018168268A1 (ja) * | 2017-03-14 | 2018-09-20 | 国立大学法人東北大学 | 鉄基耐熱合金 |
| JPWO2018168268A1 (ja) * | 2017-03-14 | 2020-01-16 | 国立大学法人東北大学 | 鉄基耐熱合金 |
| KR20190016629A (ko) * | 2017-08-08 | 2019-02-19 | 한국기계연구원 | 오스테나이트계 내열강 및 그 제조 방법 |
| WO2022123812A1 (ja) * | 2020-12-10 | 2022-06-16 | 日立金属株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼帯の製造方法 |
| CN113151747A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-23 | 中国核动力研究设计院 | 一种耐高温腐蚀的含铝奥氏体不锈钢及制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3410139B2 (ja) | 2003-05-26 |
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