JPH0711389A - 靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス鋼厚板および棒 - Google Patents
靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス鋼厚板および棒Info
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- JPH0711389A JPH0711389A JP15976293A JP15976293A JPH0711389A JP H0711389 A JPH0711389 A JP H0711389A JP 15976293 A JP15976293 A JP 15976293A JP 15976293 A JP15976293 A JP 15976293A JP H0711389 A JPH0711389 A JP H0711389A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は靱性の優れた極低温用オーステナイ
ト系ステンレス鋼厚板および棒を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：０．０１％以上
２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以下、Ｃｒ：１５％
以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２０％以下、Ｎｂ：
０．０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上
０．１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下およ
び、必要に応じＭｏ：０．５％以上３％以下、Ｃａ：
０．０００５％以上０．０１％以下の１種以上を含有
し、残部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直径
が４０ｍｍ以上のオーステナイト系ステンレス鋼厚板お
よび棒。 【効果】 冷速の小さい厚板において、溶体化の冷却初
期に微細に粒内析出したＮｂ炭窒化物がその後の冷却で
析出するＣｒ炭窒化物の析出核として機能するため、粒
界へのＣｒ炭窒化物の析出が減少し、極低温で優れた靱
性を確保できる。
ト系ステンレス鋼厚板および棒を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：０．０１％以上
２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以下、Ｃｒ：１５％
以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２０％以下、Ｎｂ：
０．０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上
０．１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下およ
び、必要に応じＭｏ：０．５％以上３％以下、Ｃａ：
０．０００５％以上０．０１％以下の１種以上を含有
し、残部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直径
が４０ｍｍ以上のオーステナイト系ステンレス鋼厚板お
よび棒。 【効果】 冷速の小さい厚板において、溶体化の冷却初
期に微細に粒内析出したＮｂ炭窒化物がその後の冷却で
析出するＣｒ炭窒化物の析出核として機能するため、粒
界へのＣｒ炭窒化物の析出が減少し、極低温で優れた靱
性を確保できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合炉の超電導マグ
ネットの構造材料に用いられる極低温用オーステナイト
系ステンレス鋼厚板および棒に関するものである。特
に、従来製造ができなかった４０ｍｍ以上の厚さないし
直径である肉厚の極低温用オーステナイト系ステンレス
鋼厚板および棒に関するものである。
ネットの構造材料に用いられる極低温用オーステナイト
系ステンレス鋼厚板および棒に関するものである。特
に、従来製造ができなかった４０ｍｍ以上の厚さないし
直径である肉厚の極低温用オーステナイト系ステンレス
鋼厚板および棒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】次世代のエネルギー源として期待される
核融合炉の超電導マグネットの構造材料は、非磁性であ
ると同時に超電導温度の極低温域において高い強度と優
れた靱性が要求される。また、超電導マグネットは実用
状態では大きな装置となることが予想されているため、
構造材料も肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼製品が不可欠
となる。
核融合炉の超電導マグネットの構造材料は、非磁性であ
ると同時に超電導温度の極低温域において高い強度と優
れた靱性が要求される。また、超電導マグネットは実用
状態では大きな装置となることが予想されているため、
構造材料も肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼製品が不可欠
となる。
【０００３】従来この用途には、特開昭６０−１３０６
３号公報、特開昭６１−５２３５１号公報、特開平２−
５７６６８号公報に記載されたように、Ｃを極力低減し
Ｎを多量添加して低温強度を確保しかつγ相を安定化し
たオーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。オ
ーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃ，Ｎが炭窒化物とし
て析出するとその近傍のＣｒが減少して耐食性が劣化す
るために、通常溶体化処理を実施しＣ，Ｎを完全に固溶
した状態で使用する必要がある。また、溶接などの熱影
響が不可避な材料ではその熱影響部で炭窒化物の析出が
避けられないため、Ｃ，Ｎを低減した鋼が用いられる。
しかし、このような低Ｃのオーステナイト系ステンレス
鋼でも、厚さあるいは直径が４０ｍｍ以上の肉厚の大き
い厚板あるいは棒鋼の場合、溶体化の冷却速度を高くす
ることが不可能なために、炭窒化物の析出を防ぐことは
極めて困難である。まして、高い強度を確保するために
Ｎを多量添加した鋼では、炭窒化物の析出は防ぐことは
できなかった。
３号公報、特開昭６１−５２３５１号公報、特開平２−
５７６６８号公報に記載されたように、Ｃを極力低減し
Ｎを多量添加して低温強度を確保しかつγ相を安定化し
たオーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきた。オ
ーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃ，Ｎが炭窒化物とし
て析出するとその近傍のＣｒが減少して耐食性が劣化す
るために、通常溶体化処理を実施しＣ，Ｎを完全に固溶
した状態で使用する必要がある。また、溶接などの熱影
響が不可避な材料ではその熱影響部で炭窒化物の析出が
避けられないため、Ｃ，Ｎを低減した鋼が用いられる。
しかし、このような低Ｃのオーステナイト系ステンレス
鋼でも、厚さあるいは直径が４０ｍｍ以上の肉厚の大き
い厚板あるいは棒鋼の場合、溶体化の冷却速度を高くす
ることが不可能なために、炭窒化物の析出を防ぐことは
極めて困難である。まして、高い強度を確保するために
Ｎを多量添加した鋼では、炭窒化物の析出は防ぐことは
できなかった。
【０００４】このような背景から、Ｃｒの炭窒化物は通
常Ｃ，Ｎの拡散しやすい粒界に析出する。このため耐食
性の劣化も粒界腐食となる。極低温用の構造材料の場
合、粒界に析出したＣｒ炭窒化物のために粒界の強度が
低下し、靱性が劣化する。耐食性が重要な場合は、Ｃｒ
以外の炭窒化物を優先析出させるようにＴｉやＮｂを添
加する方法が提案されており有効な方法として従来より
広く適用されている。しかし、靱性の劣化を防ごうとす
る場合、Ｃｒの炭窒化物をＴｉやＮｂの炭窒化物に変更
しても効果がない。
常Ｃ，Ｎの拡散しやすい粒界に析出する。このため耐食
性の劣化も粒界腐食となる。極低温用の構造材料の場
合、粒界に析出したＣｒ炭窒化物のために粒界の強度が
低下し、靱性が劣化する。耐食性が重要な場合は、Ｃｒ
以外の炭窒化物を優先析出させるようにＴｉやＮｂを添
加する方法が提案されており有効な方法として従来より
広く適用されている。しかし、靱性の劣化を防ごうとす
る場合、Ｃｒの炭窒化物をＴｉやＮｂの炭窒化物に変更
しても効果がない。
【０００５】ところで、従来より析出物の有無にかかわ
らず極低温域での靱性改善を狙って成分の影響が検討さ
れてきた。そして、Ｎｉを多量に添加することで極低温
域での靱性劣化が抑制されることが認められたことか
ら、インコロイなどの高Ｎｉ合金の適用も試みられてき
た。しかしインコロイは、高価なＮｉを多量に使用する
ことから、コスト的に幅広い適用は困難であった。
らず極低温域での靱性改善を狙って成分の影響が検討さ
れてきた。そして、Ｎｉを多量に添加することで極低温
域での靱性劣化が抑制されることが認められたことか
ら、インコロイなどの高Ｎｉ合金の適用も試みられてき
た。しかしインコロイは、高価なＮｉを多量に使用する
ことから、コスト的に幅広い適用は困難であった。
【０００６】以上の理由から、従来極低温用非磁性鋼で
は厚さあるいは直径が４０ｍｍ以上の肉厚の大きい厚板
あるいは棒鋼の製造はなされていなかった。特に必要な
場合は、肉厚の小さい厚板を積み重ねたり棒鋼を束ねて
用いるか、構造上荷重の分散を図ることで対処せざるを
得なかった。しかし、核融合炉の超電導マグネットの構
造材料では、厚板の積み重ねや棒鋼の束ねでは構造設計
ができない上に、構造上荷重の分散を図ることも極めて
困難であった。
は厚さあるいは直径が４０ｍｍ以上の肉厚の大きい厚板
あるいは棒鋼の製造はなされていなかった。特に必要な
場合は、肉厚の小さい厚板を積み重ねたり棒鋼を束ねて
用いるか、構造上荷重の分散を図ることで対処せざるを
得なかった。しかし、核融合炉の超電導マグネットの構
造材料では、厚板の積み重ねや棒鋼の束ねでは構造設計
ができない上に、構造上荷重の分散を図ることも極めて
困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、核融合炉の
超電導マグネットの構造材料において、厚さあるいは直
径が４０ｍｍ以上の肉厚の大きい厚板や棒鋼でも溶体化
材の極低温域における靱性劣化が少なく、かつ高い強度
と非磁性を確保できる低コストのオーステナイト系ステ
ンレス鋼を提供することを目的とする。
超電導マグネットの構造材料において、厚さあるいは直
径が４０ｍｍ以上の肉厚の大きい厚板や棒鋼でも溶体化
材の極低温域における靱性劣化が少なく、かつ高い強度
と非磁性を確保できる低コストのオーステナイト系ステ
ンレス鋼を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】極低温での強度を確保す
るためにＮを多量に添加した高強度のオーステナイト系
ステンレス鋼、特に肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼製品
において、溶体化後の極低温での靱性が劣化するのは、
溶体化熱処理時に粒界に多量のＣｒ炭窒化物が析出する
ためである。しかし、肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼製
品では、溶体化を確実ならしめるのは事実上不可能であ
る。また、Ｎｉなどの成分を多少変更したところで、冷
速を上げることができない溶体化熱処理で粒界Ｃｒ炭窒
化物の析出を抑制することは極めて困難である。
るためにＮを多量に添加した高強度のオーステナイト系
ステンレス鋼、特に肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼製品
において、溶体化後の極低温での靱性が劣化するのは、
溶体化熱処理時に粒界に多量のＣｒ炭窒化物が析出する
ためである。しかし、肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼製
品では、溶体化を確実ならしめるのは事実上不可能であ
る。また、Ｎｉなどの成分を多少変更したところで、冷
速を上げることができない溶体化熱処理で粒界Ｃｒ炭窒
化物の析出を抑制することは極めて困難である。
【０００９】そこで、本発明者らはＣｒ炭窒化物の析出
を抑制するのではなく、析出しても極低温域での靱性に
無害であるような状態で析出するように制御することを
指向した。すなわち、析出炭窒化物が極低温で靱性を劣
化せしめるのは粒界に析出するからであり、粒内に析出
する限りはその悪影響は軽いものと考えた。従って、何
等かの方法でＣｒ炭窒化物の析出部位を粒内に導くこと
を指向したのである。
を抑制するのではなく、析出しても極低温域での靱性に
無害であるような状態で析出するように制御することを
指向した。すなわち、析出炭窒化物が極低温で靱性を劣
化せしめるのは粒界に析出するからであり、粒内に析出
する限りはその悪影響は軽いものと考えた。従って、何
等かの方法でＣｒ炭窒化物の析出部位を粒内に導くこと
を指向したのである。
【００１０】本発明者らは、種々の合金でＣｒ炭窒化物
の析出起点を詳細に調査したところ、微細なＮｂの炭窒
化物を析出核とする傾向が認められた。本発明はこの知
見に基づいて構成されたもので、その要旨とするところ
は下記のとおりである。 １）重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：０．０１％
以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以下、Ｃｒ：１
５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２０％以下、Ｎ
ｂ：０．０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％
以上０．１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下を
含有し残部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直
径が４０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オーステナイ
ト系ステンレス鋼厚板および棒。
の析出起点を詳細に調査したところ、微細なＮｂの炭窒
化物を析出核とする傾向が認められた。本発明はこの知
見に基づいて構成されたもので、その要旨とするところ
は下記のとおりである。 １）重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：０．０１％
以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以下、Ｃｒ：１
５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２０％以下、Ｎ
ｂ：０．０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％
以上０．１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下を
含有し残部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直
径が４０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オーステナイ
ト系ステンレス鋼厚板および棒。
【００１１】２）重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓ
ｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％
以下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上
２０％以下、Ｍｏ：０．５％以上３％以下、Ｎｂ：０．
０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．
１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下を含有し、
残部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直径が４
０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オーステナイト系ス
テンレス鋼厚板および棒。
ｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％
以下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上
２０％以下、Ｍｏ：０．５％以上３％以下、Ｎｂ：０．
０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．
１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下を含有し、
残部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直径が４
０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オーステナイト系ス
テンレス鋼厚板および棒。
【００１２】３）重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓ
ｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％
以下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上
２０％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．２％以下、Ａ
ｌ：０．００１％以上０．１０％以下、Ｎ：０．１％以
上０．５％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．０１％
以下を含有し、残部鉄および不可避不純物からなる厚さ
ないし直径が４０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オー
ステナイト系ステンレス鋼厚板および棒。
ｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％
以下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上
２０％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．２％以下、Ａ
ｌ：０．００１％以上０．１０％以下、Ｎ：０．１％以
上０．５％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．０１％
以下を含有し、残部鉄および不可避不純物からなる厚さ
ないし直径が４０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オー
ステナイト系ステンレス鋼厚板および棒。
【００１３】４）重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓ
ｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％
以下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上
２０％以下、Ｍｏ：０．５％以上３％以下、Ｎｂ：０．
０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．
１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下、Ｃａ：
０．０００５％以上０．０１％以下を含有し、残部鉄お
よび不可避不純物からなる厚さないし直径が４０ｍｍ以
上の靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス
鋼厚板および棒。
ｉ：０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％
以下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上
２０％以下、Ｍｏ：０．５％以上３％以下、Ｎｂ：０．
０１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．
１０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下、Ｃａ：
０．０００５％以上０．０１％以下を含有し、残部鉄お
よび不可避不純物からなる厚さないし直径が４０ｍｍ以
上の靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス
鋼厚板および棒。
【００１４】従来より、オーステナイト系ステンレス鋼
の耐粒界腐食性を改善するために、Ｎｂを添加すること
が実施されている。このＮｂ添加による耐粒界腐食性の
改善は、炭窒化物をＣｒの炭窒化物からＮｂの炭窒化物
に変えることによってＣｒの欠乏をなくすことで効果が
得られる。このため、ＮｂはＣ，Ｎを完全にＮｂの炭窒
化物として固定するに足る量以上の添加が必要であり、
実際には重量％で少なくともＣとＮの和の８倍以上（Ｎ
ｂＮあるいはＮｂＣとして必要な当量の１倍以上）が添
加されている。
の耐粒界腐食性を改善するために、Ｎｂを添加すること
が実施されている。このＮｂ添加による耐粒界腐食性の
改善は、炭窒化物をＣｒの炭窒化物からＮｂの炭窒化物
に変えることによってＣｒの欠乏をなくすことで効果が
得られる。このため、ＮｂはＣ，Ｎを完全にＮｂの炭窒
化物として固定するに足る量以上の添加が必要であり、
実際には重量％で少なくともＣとＮの和の８倍以上（Ｎ
ｂＮあるいはＮｂＣとして必要な当量の１倍以上）が添
加されている。
【００１５】これに対して、本発明におけるＮｂ量は含
有されているＣとＮを完全に固定するだけの量を添加す
ると逆効果となる。すなわち、ほぼ全量のＣとＮをＮｂ
の炭窒化物とした場合、極低温においてＮの固溶強化の
効果が得られない。また、このように多量のＮｂの炭窒
化物が析出すると、Ｎｂの炭窒化物といえども粒界に多
量に析出することとなり、極低温域での靱性を阻害する
こととなる。
有されているＣとＮを完全に固定するだけの量を添加す
ると逆効果となる。すなわち、ほぼ全量のＣとＮをＮｂ
の炭窒化物とした場合、極低温においてＮの固溶強化の
効果が得られない。また、このように多量のＮｂの炭窒
化物が析出すると、Ｎｂの炭窒化物といえども粒界に多
量に析出することとなり、極低温域での靱性を阻害する
こととなる。
【００１６】本発明においては、Ｎｂの炭窒化物はＣｒ
の炭窒化物より高温側で析出ししかも微量の場合は粒内
に析出することに着目し、かつ肉厚であるがゆえに冷却
速度が小さい点を活用して、まず微量のＮｂの炭窒化物
を粒内に析出させ、次いでＣｒの炭窒化物をＮｂの炭窒
化物を核として析出させようとするものである。従っ
て、Ｎｂの添加量は極めて少量にする必要がある。この
点で、従来のＮｂ添加オーステナイト系ステンレス鋼と
は技術的な考え方、発明の構成および効果が異なるもの
である。
の炭窒化物より高温側で析出ししかも微量の場合は粒内
に析出することに着目し、かつ肉厚であるがゆえに冷却
速度が小さい点を活用して、まず微量のＮｂの炭窒化物
を粒内に析出させ、次いでＣｒの炭窒化物をＮｂの炭窒
化物を核として析出させようとするものである。従っ
て、Ｎｂの添加量は極めて少量にする必要がある。この
点で、従来のＮｂ添加オーステナイト系ステンレス鋼と
は技術的な考え方、発明の構成および効果が異なるもの
である。
【００１７】次に、本発明の限定条件を示す。Ｃは、多
量に添加すると極低温での強度は向上するが、本発明の
狙いであるＣｒ炭窒化物のＮｂ炭窒化物を析出核とした
粒内析出以外に粒界にも多量に析出することとなり、極
低温での靱性が劣化して所期の目的を果たせないため
に、０．０４％を上限とした。
量に添加すると極低温での強度は向上するが、本発明の
狙いであるＣｒ炭窒化物のＮｂ炭窒化物を析出核とした
粒内析出以外に粒界にも多量に析出することとなり、極
低温での靱性が劣化して所期の目的を果たせないため
に、０．０４％を上限とした。
【００１８】Ｓｉは、０．０１％未満では鋼の清浄度が
不良となり靱性が劣化し、２．０％を超えると熱間加工
性が劣化し、厚板ないし棒の製造が困難となるためＳｉ
の含有量を０．０１〜２．０％と限定した。Ｍｎは、オ
ーステナイト相の安定化を促進するだけでなくＮの固溶
限を拡大して強化を可能ならしめるため積極的に添加す
る元素である。しかし１％未満ではこの効果が小さく、
８％を超えると逆に極低温での母材靱性が劣化するので
Ｍｎ含有量を１〜８％と限定した。
不良となり靱性が劣化し、２．０％を超えると熱間加工
性が劣化し、厚板ないし棒の製造が困難となるためＳｉ
の含有量を０．０１〜２．０％と限定した。Ｍｎは、オ
ーステナイト相の安定化を促進するだけでなくＮの固溶
限を拡大して強化を可能ならしめるため積極的に添加す
る元素である。しかし１％未満ではこの効果が小さく、
８％を超えると逆に極低温での母材靱性が劣化するので
Ｍｎ含有量を１〜８％と限定した。
【００１９】Ｃｒは、部材加工時の耐食性を確保するた
めに１５％以上が必要であるが、２７％を超えると脆い
σ相を生成して靱性を劣化させるためＣｒ含有量を１５
〜２７％と限定した。Ｎｉは、オーステナイト相を安定
化し、極低温での強度靱性および延性を向上させる元素
であるが、１０％未満ではオーステナイト相の安定化効
果が不十分であるので１０％を下限とした。しかし、極
めて高価な元素であるためコストの点からオーステナイ
ト安定化効果が飽和する２０％を上限とした。
めに１５％以上が必要であるが、２７％を超えると脆い
σ相を生成して靱性を劣化させるためＣｒ含有量を１５
〜２７％と限定した。Ｎｉは、オーステナイト相を安定
化し、極低温での強度靱性および延性を向上させる元素
であるが、１０％未満ではオーステナイト相の安定化効
果が不十分であるので１０％を下限とした。しかし、極
めて高価な元素であるためコストの点からオーステナイ
ト安定化効果が飽和する２０％を上限とした。
【００２０】Ｎｂは、本発明のＣｒ炭窒化物の析出起点
を造り込むために不可欠な元素である。０．０１％未満
ではその効果が認められず、０．２％を超えるとＮｂの
炭窒化物が多量になり強化元素のＮを消費して極低温で
の強度を低下させるだけでなく、冷却時にＦｅ2 Ｎｂを
形成して逆に極低温での靱性を劣化させる危険が生ずる
ためＮｂ含有量を０．０１〜０．２％と限定した。
を造り込むために不可欠な元素である。０．０１％未満
ではその効果が認められず、０．２％を超えるとＮｂの
炭窒化物が多量になり強化元素のＮを消費して極低温で
の強度を低下させるだけでなく、冷却時にＦｅ2 Ｎｂを
形成して逆に極低温での靱性を劣化させる危険が生ずる
ためＮｂ含有量を０．０１〜０．２％と限定した。
【００２１】Ａｌは、脱酸材として鋼の清浄度を改善す
る元素である。しかし、０．００１％未満ではこの効果
がなく、０．１０％を超えると熱間加工性が劣化するた
めＡｌ含有量を０．００１〜０．１０％と限定した。Ｎ
は、オーステナイト相を安定化し、極低温での強度を確
保するために極めて有効な元素である。しかし、０．１
％未満ではその効果が小さく、０．５％を超えると溶接
性が著しく劣化して溶接割れやブローホールの発生が多
発するためＮ含有量を０．１〜０．５％と限定した。
る元素である。しかし、０．００１％未満ではこの効果
がなく、０．１０％を超えると熱間加工性が劣化するた
めＡｌ含有量を０．００１〜０．１０％と限定した。Ｎ
は、オーステナイト相を安定化し、極低温での強度を確
保するために極めて有効な元素である。しかし、０．１
％未満ではその効果が小さく、０．５％を超えると溶接
性が著しく劣化して溶接割れやブローホールの発生が多
発するためＮ含有量を０．１〜０．５％と限定した。
【００２２】以上は基本成分の限定理由であるが、前記
基本成分に単独あるいは複合して添加されるＭｏとＣａ
の限定理由は下記のとおりである。強度確保のために添
加されるＭｏは、０．５％未満では強度向上効果が小さ
く、３％を超えるとＦｅ2 Ｍｏを形成して極低温での靱
性を劣化させるためその添加量を０．５〜３％と限定し
た。
基本成分に単独あるいは複合して添加されるＭｏとＣａ
の限定理由は下記のとおりである。強度確保のために添
加されるＭｏは、０．５％未満では強度向上効果が小さ
く、３％を超えるとＦｅ2 Ｍｏを形成して極低温での靱
性を劣化させるためその添加量を０．５〜３％と限定し
た。
【００２３】熱間圧延加工性向上を狙って添加されるＣ
ａは０．０００５％未満では熱間加工性向上効果がな
く、０．０１％を超えると清浄度を不良とするためその
添加量を０．０００５〜０．０１％と限定した。
ａは０．０００５％未満では熱間加工性向上効果がな
く、０．０１％を超えると清浄度を不良とするためその
添加量を０．０００５〜０．０１％と限定した。
【００２４】
【作用】本発明鋼においては、冷却の初期に微細に粒内
析出したＮｂの炭窒化物がその後の冷却時に析出するＣ
ｒの炭窒化物の析出核として機能するため、粒界へのＣ
ｒ炭窒化物の析出が減少し、極低温で優れた靱性を確保
できることになる。
析出したＮｂの炭窒化物がその後の冷却時に析出するＣ
ｒの炭窒化物の析出核として機能するため、粒界へのＣ
ｒ炭窒化物の析出が減少し、極低温で優れた靱性を確保
できることになる。
【００２５】
【実施例】表１に示した鋼を溶解鋳造し、熱間圧延ない
し熱間鍛造を行って厚さ５０ｍｍの厚板を製造した。こ
の厚板を１０５０℃に加熱し水冷する方法で溶体化処理
を行った。その後、４Ｋでの強度、靱性評価を行い、そ
の結果を表１に併せて示した。なお、強度は引張試験
で、靱性はシャルピー衝撃値で評価した。
し熱間鍛造を行って厚さ５０ｍｍの厚板を製造した。こ
の厚板を１０５０℃に加熱し水冷する方法で溶体化処理
を行った。その後、４Ｋでの強度、靱性評価を行い、そ
の結果を表１に併せて示した。なお、強度は引張試験
で、靱性はシャルピー衝撃値で評価した。
【００２６】本発明鋼は、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出
が少なく、４Ｋでの強度が高く、靱性が優れていること
が認められた。一方、Ｎｂを添加しない鋼では、溶体化
処理を行ってもＣｒ炭窒化物が粒界に多量に析出し、靱
性が劣った。逆にＮｂを多量に添加した鋼では、Ｎｂ炭
窒化物が粒界に多量に認められ、やはり靱性が劣った。
なお、これらの比較鋼も厚さ３０ｍｍにすると同じ溶体
化処理でもＣｒ炭窒化物の析出が少なくなり、極低温で
の靱性の劣化が極めて軽度であった。
が少なく、４Ｋでの強度が高く、靱性が優れていること
が認められた。一方、Ｎｂを添加しない鋼では、溶体化
処理を行ってもＣｒ炭窒化物が粒界に多量に析出し、靱
性が劣った。逆にＮｂを多量に添加した鋼では、Ｎｂ炭
窒化物が粒界に多量に認められ、やはり靱性が劣った。
なお、これらの比較鋼も厚さ３０ｍｍにすると同じ溶体
化処理でもＣｒ炭窒化物の析出が少なくなり、極低温で
の靱性の劣化が極めて軽度であった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】以上示したとおり、本発明により極低温
での強度および靱性が高く、非磁性の厚さあるいは直径
が４０ｍｍ以上の肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼が得ら
れる。従来、このような厚板や棒鋼が得られないため核
融合炉の超電導マグネットの設計には苦慮していたが、
本発明鋼の適用により次世代のエネルギー源として期待
される核融合炉の設計試験が順調に進行することとなっ
た。
での強度および靱性が高く、非磁性の厚さあるいは直径
が４０ｍｍ以上の肉厚の大きい厚板あるいは棒鋼が得ら
れる。従来、このような厚板や棒鋼が得られないため核
融合炉の超電導マグネットの設計には苦慮していたが、
本発明鋼の適用により次世代のエネルギー源として期待
される核融合炉の設計試験が順調に進行することとなっ
た。
【００２９】本発明鋼は、核融合炉の超電導マグネット
だけでなく超電導機器の大型化には不可欠な材料である
ので、将来のエネルギー産業や各種の産業に対して大き
な貢献をすることが期待され、工業的社会的効果は大き
い。
だけでなく超電導機器の大型化には不可欠な材料である
ので、将来のエネルギー産業や各種の産業に対して大き
な貢献をすることが期待され、工業的社会的効果は大き
い。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：
０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以
下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２
０％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．２％以下、Ａｌ：
０．００１％以上０．１０％以下、Ｎ：０．１％以上
０．５％以下を含有し、残部鉄および不可避不純物から
なる厚さないし直径が４０ｍｍ以上の靱性の優れた極低
温用オーステナイト系ステンレス鋼厚板および棒。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：
０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以
下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２
０％以下、Ｍｏ：０．５％以上３％以下、Ｎｂ：０．０
１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１
０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下を含有し、残
部鉄および不可避不純物からなる厚さないし直径が４０
ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステ
ンレス鋼厚板および棒。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：
０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以
下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２
０％以下、Ｎｂ：０．０１％以上０．２％以下、Ａｌ：
０．００１％以上０．１０％以下、Ｎ：０．１％以上
０．５％以下、Ｃａ：０．０００５％以上０．０１％以
下を含有し、残部鉄および不可避不純物からなる厚さな
いし直径が４０ｍｍ以上の靱性の優れた極低温用オース
テナイト系ステンレス鋼厚板および棒。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：
０．０１％以上２．０％以下、Ｍｎ：１％以上８％以
下、Ｃｒ：１５％以上２７％以下、Ｎｉ：１０％以上２
０％以下、Ｍｏ：０．５％以上３％以下、Ｎｂ：０．０
１％以上０．２％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１
０％以下、Ｎ：０．１％以上０．５％以下、Ｃａ：０．
０００５％以上０．０１％以下を含有し、残部鉄および
不可避不純物からなる厚さないし直径が４０ｍｍ以上の
靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス鋼厚
板および棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15976293A JPH0711389A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス鋼厚板および棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15976293A JPH0711389A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス鋼厚板および棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0711389A true JPH0711389A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=15700718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15976293A Pending JPH0711389A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 靱性の優れた極低温用オーステナイト系ステンレス鋼厚板および棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711389A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016068009A1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイトステンレス鋼及びその製造方法 |
| WO2017056619A1 (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
| CN110520549A (zh) * | 2017-03-31 | 2019-11-29 | 日铁不锈钢株式会社 | 奥氏体系不锈钢厚钢板及其制造方法 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP15976293A patent/JPH0711389A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016068009A1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイトステンレス鋼及びその製造方法 |
| JP6004140B1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイトステンレス鋼及びその製造方法 |
| CN106795606A (zh) * | 2014-10-29 | 2017-05-31 | 新日铁住金株式会社 | 奥氏体不锈钢及其制造方法 |
| EP3214194A4 (en) * | 2014-10-29 | 2018-03-14 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic stainless steel and manufacturing method therefor |
| AU2015338140B2 (en) * | 2014-10-29 | 2018-05-24 | Nippon Steel Corporation | Austenitic stainless steel and manufacturing method therefor |
| WO2017056619A1 (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
| JPWO2017056619A1 (ja) * | 2015-09-30 | 2018-04-19 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 |
| CN110520549A (zh) * | 2017-03-31 | 2019-11-29 | 日铁不锈钢株式会社 | 奥氏体系不锈钢厚钢板及其制造方法 |
| CN110520549B (zh) * | 2017-03-31 | 2022-01-04 | 日铁不锈钢株式会社 | 奥氏体系不锈钢厚钢板及其制造方法 |
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