JPH07310144A - 超電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼 - Google Patents
超電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼Info
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- JPH07310144A JPH07310144A JP10017194A JP10017194A JPH07310144A JP H07310144 A JPH07310144 A JP H07310144A JP 10017194 A JP10017194 A JP 10017194A JP 10017194 A JP10017194 A JP 10017194A JP H07310144 A JPH07310144 A JP H07310144A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導材料を生成させる熱処理を受けた後、
極低温において高強度、高靱性を有する、超電導磁石の
支持構造材および超電導材料の被覆補強材用オーステナ
イト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０３％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍ
ｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２４％，Ｎｉ：８〜
２０％，Ｎ：０．１〜０．４％を含有し、残部実質的に
Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が粒度番
号で３以下であることを特徴とする超電導材生成熱処理
後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼。必要
に応じて、Ｍｏを含み、さらにＮｂまたはＶの１種また
は２種を含み得る。
極低温において高強度、高靱性を有する、超電導磁石の
支持構造材および超電導材料の被覆補強材用オーステナ
イト系ステンレス鋼を提供する。 【構成】 Ｃ：０．０３％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍ
ｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２４％，Ｎｉ：８〜
２０％，Ｎ：０．１〜０．４％を含有し、残部実質的に
Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が粒度番
号で３以下であることを特徴とする超電導材生成熱処理
後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼。必要
に応じて、Ｍｏを含み、さらにＮｂまたはＶの１種また
は２種を含み得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導材料である金属間
化合物を生成させる熱処理（以下、超電導材生成熱処理
と称す。）後の極低温強度および靱性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、超電導
材料の支持構造材および被覆補強材に代表される極低温
用材料であって、使用に先立って冷間加工および超電導
材生成熱処理を受けた後も極低温特性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼に関するものである。
化合物を生成させる熱処理（以下、超電導材生成熱処理
と称す。）後の極低温強度および靱性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、超電導
材料の支持構造材および被覆補強材に代表される極低温
用材料であって、使用に先立って冷間加工および超電導
材生成熱処理を受けた後も極低温特性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導利用技術はめざましく発展してお
り、高性能の超電導材料が開発されつつある。Ｎｂ3 Ｓ
ｎおよびＮｂ3 Ａｌに代表される金属間化合物超電導材
料は、非常に優れた超電導特性を有するが、歪により劣
化する。従って、生成熱処理前に、超電導線材の素材を
被覆補強材および支持材と共に、導体または超電導磁石
に成形し、次いで６００〜１０００℃で超電導材生成熱
処理を行う必要がある。
り、高性能の超電導材料が開発されつつある。Ｎｂ3 Ｓ
ｎおよびＮｂ3 Ａｌに代表される金属間化合物超電導材
料は、非常に優れた超電導特性を有するが、歪により劣
化する。従って、生成熱処理前に、超電導線材の素材を
被覆補強材および支持材と共に、導体または超電導磁石
に成形し、次いで６００〜１０００℃で超電導材生成熱
処理を行う必要がある。
【０００３】また、被覆補強材および支持材として極低
温における機械的性質が優れ、超電導材生成熱処理を受
けた後の特性の劣化が少ない材料を使用する必要があ
る。極低温において高強度および高靱性を有する非磁性
材料として、多量のＮを含有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼が開発されたが、超電導材生成熱処理を受ける
と、Ｃｒ炭窒化物の結晶粒界への析出により、靱性が著
しく劣化するという問題がある。このような特性の劣化
に対して、オーステナイト系ステンレス鋼にＭｏの添加
による不純物元素の粒界への拡散を抑制し、さらにＮｂ
を含有させてＮｂＣおよびＮｂＣｒＮを微細析出させ、
Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制し、特性の改善を図
った例が特開昭６２−２２２０４８号公報に開示されて
いる。しかし、この方法は、安定化熱処理を必要とする
ため製造コストが高く、また安定化熱処理条件の変動に
より特性が変化するため、製品の特性のばらつきが大き
いという問題があった。
温における機械的性質が優れ、超電導材生成熱処理を受
けた後の特性の劣化が少ない材料を使用する必要があ
る。極低温において高強度および高靱性を有する非磁性
材料として、多量のＮを含有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼が開発されたが、超電導材生成熱処理を受ける
と、Ｃｒ炭窒化物の結晶粒界への析出により、靱性が著
しく劣化するという問題がある。このような特性の劣化
に対して、オーステナイト系ステンレス鋼にＭｏの添加
による不純物元素の粒界への拡散を抑制し、さらにＮｂ
を含有させてＮｂＣおよびＮｂＣｒＮを微細析出させ、
Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制し、特性の改善を図
った例が特開昭６２−２２２０４８号公報に開示されて
いる。しかし、この方法は、安定化熱処理を必要とする
ため製造コストが高く、また安定化熱処理条件の変動に
より特性が変化するため、製品の特性のばらつきが大き
いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、結晶粒径を
粒度番号で３以下に制御することにより靱性低下を防い
だ、超電導材生成熱処理後の極低温特性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
粒度番号で３以下に制御することにより靱性低下を防い
だ、超電導材生成熱処理後の極低温特性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】極低温において強度およ
び靱性の優れた、多量のＮを添加したステンレス鋼は、
超電導材のコンジットとして用いる際、超電導材生成反
応熱処理により、靱性が著しく劣化するという問題があ
る。この原因はＣｒ炭窒化物の結晶粒界への析出による
ものである。従来、特性の劣化を抑制するために、Ｍｏ
の添加による不純物元素の粒界への拡散を抑制し、さら
にＮｂを含有させてＮｂＣおよびＮｂＣｒＮを微細析出
させ、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制してきた。し
かし、この方法は、安定化熱処理を必要とするため、製
造コストが高く、また、安定化熱処理条件の変動により
特性が大きく変化し、製品の特性のばらつきが大きいと
いう問題があった。
び靱性の優れた、多量のＮを添加したステンレス鋼は、
超電導材のコンジットとして用いる際、超電導材生成反
応熱処理により、靱性が著しく劣化するという問題があ
る。この原因はＣｒ炭窒化物の結晶粒界への析出による
ものである。従来、特性の劣化を抑制するために、Ｍｏ
の添加による不純物元素の粒界への拡散を抑制し、さら
にＮｂを含有させてＮｂＣおよびＮｂＣｒＮを微細析出
させ、Ｃｒ炭窒化物の粒界への析出を抑制してきた。し
かし、この方法は、安定化熱処理を必要とするため、製
造コストが高く、また、安定化熱処理条件の変動により
特性が大きく変化し、製品の特性のばらつきが大きいと
いう問題があった。
【０００６】本発明者らは、Ｃｒ炭窒化物が結晶粒界に
析出していることに注目し、結晶粒径を大きくし、析出
サイトである結晶粒界を少なくし、かつＣｒの粒界への
拡散を遅くすることにより、析出を抑制する方法を指向
し、検討を行った結果、粒度番号の最適範囲は３以下で
あることがわかった。本発明はこの知見を基になされた
もので、すなわち、その要旨は下記のとおりである。
析出していることに注目し、結晶粒径を大きくし、析出
サイトである結晶粒界を少なくし、かつＣｒの粒界への
拡散を遅くすることにより、析出を抑制する方法を指向
し、検討を行った結果、粒度番号の最適範囲は３以下で
あることがわかった。本発明はこの知見を基になされた
もので、すなわち、その要旨は下記のとおりである。
【０００７】（１）重量％で、Ｃ：０．０３％以下，Ｓ
ｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２
４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：０．１〜０．４％を含有
し、残部実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなり、
結晶粒径が粒度番号で３以下であることを特徴とする超
電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたス
テンレス鋼。
ｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２
４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：０．１〜０．４％を含有
し、残部実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなり、
結晶粒径が粒度番号で３以下であることを特徴とする超
電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたス
テンレス鋼。
【０００８】（２）重量％で、Ｃ：０．０３％以下，Ｓ
ｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２
４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：０．１〜０．４％，Ｍ
ｏ：４％以下を含有し、残部実質的にＦｅおよび不可避
的不純物からなり、結晶粒径が粒度番号で３以下である
ことを特徴とする超電導材生成熱処理後の極低温強度お
よび靱性の優れたステンレス鋼。
ｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２
４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：０．１〜０．４％，Ｍ
ｏ：４％以下を含有し、残部実質的にＦｅおよび不可避
的不純物からなり、結晶粒径が粒度番号で３以下である
ことを特徴とする超電導材生成熱処理後の極低温強度お
よび靱性の優れたステンレス鋼。
【０００９】（３）重量％で、Ｃ：０．０３％以下，Ｓ
ｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２
４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：０．１〜０．４％，Ｍ
ｏ：４％以下、さらにＮｂ：０．０１〜０．２％および
Ｖ：０．０１〜０．５％のうち１種または２種を含有
し、残部実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなり、
結晶粒径が粒度番号で３以下であることを特徴とする超
電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたス
テンレス鋼。
ｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜１５％，Ｃｒ：１４〜２
４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：０．１〜０．４％，Ｍ
ｏ：４％以下、さらにＮｂ：０．０１〜０．２％および
Ｖ：０．０１〜０．５％のうち１種または２種を含有
し、残部実質的にＦｅおよび不可避的不純物からなり、
結晶粒径が粒度番号で３以下であることを特徴とする超
電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたス
テンレス鋼。
【００１０】次に、本発明鋼の成分および粒度番号の範
囲の限定理由を説明する。Ｃはオーステナイトを安定化
し、耐力を向上させる元素であるが、時効によりＣｒと
結合して炭化物を作り易く、時効後の靱性劣化の原因と
なるため低く抑えるべきであり、０．０３％以下とし
た。Ｎはオーステナイト安定化と耐力向上に必要な元素
であり、低温での耐力確保のため０．１％以上必要であ
る。しかし、時効によりＣｒと結合して窒化物を作り易
く、時効後の靱性劣化の原因となるため、Ｎの上限を
０．４％とした。
囲の限定理由を説明する。Ｃはオーステナイトを安定化
し、耐力を向上させる元素であるが、時効によりＣｒと
結合して炭化物を作り易く、時効後の靱性劣化の原因と
なるため低く抑えるべきであり、０．０３％以下とし
た。Ｎはオーステナイト安定化と耐力向上に必要な元素
であり、低温での耐力確保のため０．１％以上必要であ
る。しかし、時効によりＣｒと結合して窒化物を作り易
く、時効後の靱性劣化の原因となるため、Ｎの上限を
０．４％とした。
【００１１】Ｓｉは、製鋼時の脱酸のために必要な元素
ではあるが、フェライト安定化元素であり、２％を超え
ると、安定オーステナイト組織を得にくくなるので、２
％以下とした。Ｍｎは、Ｎの溶解度を大きくする作用が
あり、Ｎを多量に添加する場合にきわめて有効な元素で
ある。しかし、０．１％未満ではこの効果は小さいので
０．１％を下限とし、また１５％を超えると、凝固時に
δフェライトを生成しやすくなるので上限を１５％とし
た。
ではあるが、フェライト安定化元素であり、２％を超え
ると、安定オーステナイト組織を得にくくなるので、２
％以下とした。Ｍｎは、Ｎの溶解度を大きくする作用が
あり、Ｎを多量に添加する場合にきわめて有効な元素で
ある。しかし、０．１％未満ではこの効果は小さいので
０．１％を下限とし、また１５％を超えると、凝固時に
δフェライトを生成しやすくなるので上限を１５％とし
た。
【００１２】Ｃｒは、フェライト安定化元素であるが、
Ｎの溶解度を大きくする作用があり、Ｎを多量に添加す
る場合にきわめて有効な元素である。この効果は含有量
１４％未満では少ないので１４％を下限とし、また２４
％を超えると時効によりσ相を生じ、靱性が著しく劣化
するため上限を２４％とした。Ｎｉは、オーステナイト
を安定化し、低温靱性を向上させるために必要な元素で
あり、本発明鋼においては８％以上を必要とする。しか
し、Ｎの溶解度を小さくするため、時効によるＣｒ窒化
物を析出し易くなり、時効後の靱性を劣化させるので、
その上限を２０％とした。
Ｎの溶解度を大きくする作用があり、Ｎを多量に添加す
る場合にきわめて有効な元素である。この効果は含有量
１４％未満では少ないので１４％を下限とし、また２４
％を超えると時効によりσ相を生じ、靱性が著しく劣化
するため上限を２４％とした。Ｎｉは、オーステナイト
を安定化し、低温靱性を向上させるために必要な元素で
あり、本発明鋼においては８％以上を必要とする。しか
し、Ｎの溶解度を小さくするため、時効によるＣｒ窒化
物を析出し易くなり、時効後の靱性を劣化させるので、
その上限を２０％とした。
【００１３】Ｍｏは、固溶強化により低温強度を向上さ
せる元素であるが、４％超では時効により結晶粒界にＦ
ｅ2 Ｍｏが多量に析出し、靱性を低下させるので、４％
を上限とした。Ｎｂは、ＮｂＣ，ＮｂＮおよびＮｂＣｒ
Ｎの析出強化により低温強度を向上させる元素である
が、０．０１％未満ではこの効果は小さいので０．０１
％を下限とし、０．２％超ではＮｂ，ＮｂＮおよびＮｂ
ＣｒＮの粗大化により靱性を低下させるので、０．２％
を上限とした。
せる元素であるが、４％超では時効により結晶粒界にＦ
ｅ2 Ｍｏが多量に析出し、靱性を低下させるので、４％
を上限とした。Ｎｂは、ＮｂＣ，ＮｂＮおよびＮｂＣｒ
Ｎの析出強化により低温強度を向上させる元素である
が、０．０１％未満ではこの効果は小さいので０．０１
％を下限とし、０．２％超ではＮｂ，ＮｂＮおよびＮｂ
ＣｒＮの粗大化により靱性を低下させるので、０．２％
を上限とした。
【００１４】Ｖは、ＶＣおよびＶＮの析出強化により低
温強度を向上させる元素であるが、０．０１％未満では
この効果は小さく、０．５％超では靱性を低下させるの
で、その範囲を０．０１〜０．５％とした。結晶粒径
は、粒度番号で３より大きい細粒になると析出サイトで
ある結晶粒界の面積が増大し、かつＣｒの粒界への拡散
が速くなり析出量が増加し、時効後の靱性が低下するた
め、３以下とした。
温強度を向上させる元素であるが、０．０１％未満では
この効果は小さく、０．５％超では靱性を低下させるの
で、その範囲を０．０１〜０．５％とした。結晶粒径
は、粒度番号で３より大きい細粒になると析出サイトで
ある結晶粒界の面積が増大し、かつＣｒの粒界への拡散
が速くなり析出量が増加し、時効後の靱性が低下するた
め、３以下とした。
【００１５】
【実施例】表１に示した化学組成のオーステナイト系ス
テンレス鋼を溶製し、２０ｋｇの鋳片として、この鋳片
を熱間圧延により板厚１０ｍｍの鋼板とした。この鋼板
を溶体化処理により表１に示す結晶粒度に調整し、６５
０℃×３００時間または８００℃×１０時間の超電導材
生成熱処理を加えた。表２にこれらの鋼の４Ｋにおける
機械的性質を示した。
テンレス鋼を溶製し、２０ｋｇの鋳片として、この鋳片
を熱間圧延により板厚１０ｍｍの鋼板とした。この鋼板
を溶体化処理により表１に示す結晶粒度に調整し、６５
０℃×３００時間または８００℃×１０時間の超電導材
生成熱処理を加えた。表２にこれらの鋼の４Ｋにおける
機械的性質を示した。
【００１６】Ｎｏ．１〜６は本発明鋼であり、０．２％
耐力、引張強度およびシャルピー吸収エネルギー値が高
い。Ｎｏ．７〜１０の材料は比較鋼であり、シャルピー
吸収エネルギー値は低い。Ｎｏ．７および８は結晶粒径
が小さいため、０．２％耐力および引張強度は高いが、
シャルピー吸収エネルギー値は低くなっている。また、
Ｎｏ．９はＣｒ量が多いため、結晶粒界にσ相を生じて
おり、靱性が低下している。Ｎｏ．１０はＮｉ添加量が
多すぎるため、Ｃｒ2 Ｎが結晶粒界に多量に析出してい
た。
耐力、引張強度およびシャルピー吸収エネルギー値が高
い。Ｎｏ．７〜１０の材料は比較鋼であり、シャルピー
吸収エネルギー値は低い。Ｎｏ．７および８は結晶粒径
が小さいため、０．２％耐力および引張強度は高いが、
シャルピー吸収エネルギー値は低くなっている。また、
Ｎｏ．９はＣｒ量が多いため、結晶粒界にσ相を生じて
おり、靱性が低下している。Ｎｏ．１０はＮｉ添加量が
多すぎるため、Ｃｒ2 Ｎが結晶粒界に多量に析出してい
た。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
電導生成熱処理後、極低温で高強度かつ高靱性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼を提供することができ
る。
電導生成熱処理後、極低温で高強度かつ高靱性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼を提供することができ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．０３％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜
１５％，Ｃｒ：１４〜２４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：
０．１〜０．４％を含有し、残部実質的にＦｅおよび不
可避的不純物からなり、結晶粒径が粒度番号で３以下で
あることを特徴とする超電導材生成熱処理後の極低温強
度および靱性の優れたステンレス鋼。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：０．０３％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜
１５％，Ｃｒ：１４〜２４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：
０．１〜０．４％，Ｍｏ：４％以下を含有し、残部実質
的にＦｅおよび不可避的不純物からなり、結晶粒径が粒
度番号で３以下であることを特徴とする超電導材生成熱
処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ：０．０３％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：０．１〜
１５％，Ｃｒ：１４〜２４％，Ｎｉ：８〜２０％，Ｎ：
０．１〜０．４％，Ｍｏ：４％以下、さらにＮｂ：０．
０１〜０．２％およびＶ：０．０１〜０．５％のうち１
種または２種を含有し、残部実質的にＦｅおよび不可避
的不純物からなり、結晶粒径が粒度番号で３以下である
ことを特徴とする超電導材生成熱処理後の極低温強度お
よび靱性の優れたステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10017194A JPH07310144A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 超電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10017194A JPH07310144A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 超電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310144A true JPH07310144A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14266880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10017194A Withdrawn JPH07310144A (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 超電導材生成熱処理後の極低温強度および靱性の優れたステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07310144A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN100445020C (zh) * | 2003-06-10 | 2008-12-24 | 住友金属工业株式会社 | 奥氏体系钢焊接接头 |
| US7749431B2 (en) | 2003-03-20 | 2010-07-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Stainless steel for high-pressure hydrogen gas |
| WO2015159554A1 (ja) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | 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その製造方法 |
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-
1994
- 1994-05-13 JP JP10017194A patent/JPH07310144A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
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