JPH09209035A - 高温用オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
高温用オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法Info
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- JPH09209035A JPH09209035A JP1527296A JP1527296A JPH09209035A JP H09209035 A JPH09209035 A JP H09209035A JP 1527296 A JP1527296 A JP 1527296A JP 1527296 A JP1527296 A JP 1527296A JP H09209035 A JPH09209035 A JP H09209035A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高温におけるクリープ特性および耐酸化性に
優れ、かつ、安価なオーステナイト系ステンレス鋼の製
造方法を提供する。 【解決手段】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，
Ｎ，Ｂ，Ａｌ，およびＬａとＣｅのうち１種または２種
の合計で０．０１〜０．１重量％を含み、残数がＦｅか
らなり、かつ、下記（１）および（２）式を満足するオ
ーステナイト系ステンレス鋼を熱間加工した後、９５０
〜１１００℃の温度で熱処理を行い、さらに加工度１０
〜３０％の冷間加工および１１００〜１２００℃の温度
での焼鈍処理を施す高温用オーステナイト系ステンレス
鋼の製造方法。 Ｎ＋２×Ａｌ≦０．５％ （１） −１．０％≦Ｎｉbal ≦３．０％ （２）
優れ、かつ、安価なオーステナイト系ステンレス鋼の製
造方法を提供する。 【解決手段】 Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，
Ｎ，Ｂ，Ａｌ，およびＬａとＣｅのうち１種または２種
の合計で０．０１〜０．１重量％を含み、残数がＦｅか
らなり、かつ、下記（１）および（２）式を満足するオ
ーステナイト系ステンレス鋼を熱間加工した後、９５０
〜１１００℃の温度で熱処理を行い、さらに加工度１０
〜３０％の冷間加工および１１００〜１２００℃の温度
での焼鈍処理を施す高温用オーステナイト系ステンレス
鋼の製造方法。 Ｎ＋２×Ａｌ≦０．５％ （１） −１．０％≦Ｎｉbal ≦３．０％ （２）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温用オーステナ
イト系ステンレス鋼の製造方法に関し、さらに詳しく
は、高温におけるクリープ特性および耐酸化性に優れ、
かつ、安価なオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法
に関する。
イト系ステンレス鋼の製造方法に関し、さらに詳しく
は、高温におけるクリープ特性および耐酸化性に優れ、
かつ、安価なオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球の環境保全の観点から、各種
の排出ガス中のＮＯX 、ＳＯX 、ＣＯ2 等の濃度あるい
は排出量を低減することが要求されている。また、化石
エネルギー資源の有効活用の面から、エネルギーを効率
的に利用することの必要性が強調されている。そのた
め、火力発電、化学工業あるいは鉄鋼業等の産業分野で
は、より高い温度での操業の必要性が高まってきてい
る。
の排出ガス中のＮＯX 、ＳＯX 、ＣＯ2 等の濃度あるい
は排出量を低減することが要求されている。また、化石
エネルギー資源の有効活用の面から、エネルギーを効率
的に利用することの必要性が強調されている。そのた
め、火力発電、化学工業あるいは鉄鋼業等の産業分野で
は、より高い温度での操業の必要性が高まってきてい
る。
【０００３】高温での操業に用いられる装置用の材料に
対しては、耐酸化性、耐摩耗性およびクリープ特性等の
高温における特性に優れていることが要求される。従
来、このような用途には、オーステナイト系ステンレス
鋼が多く用いられてきた。例えば、ＳＵＳ ３０４に代
表される１８Ｃｒ−８Ｎｉ系、ＳＵＳ ３１０Ｓに代表
される２５Ｃｒ−２０Ｎｉ系、Ａｌｌｏｙ８００として
知られる２０Ｃｒ−３２Ｎｉ鋼等の高Ｃｒ−高Ｎｉ系鋼
がある。また、Ｓｉ含有率を高めることによって高温特
性の向上を図ったステンレス鋼として、ＡＩＳＩ ３０
２Ｂ、ＪＩＳ ＸＭ１５Ｊ１、ＡＩＳＩ ３１４鋼等が
知られている。
対しては、耐酸化性、耐摩耗性およびクリープ特性等の
高温における特性に優れていることが要求される。従
来、このような用途には、オーステナイト系ステンレス
鋼が多く用いられてきた。例えば、ＳＵＳ ３０４に代
表される１８Ｃｒ−８Ｎｉ系、ＳＵＳ ３１０Ｓに代表
される２５Ｃｒ−２０Ｎｉ系、Ａｌｌｏｙ８００として
知られる２０Ｃｒ−３２Ｎｉ鋼等の高Ｃｒ−高Ｎｉ系鋼
がある。また、Ｓｉ含有率を高めることによって高温特
性の向上を図ったステンレス鋼として、ＡＩＳＩ ３０
２Ｂ、ＪＩＳ ＸＭ１５Ｊ１、ＡＩＳＩ ３１４鋼等が
知られている。
【０００４】従来用いられているこれらのオーステナイ
ト系ステンレス鋼については、１８Ｃｒ−８Ｎｉ系は、
経済性に優れるものの、耐酸化性、クリープ特性等の高
温特性が劣っている。また、高Ｃｒ−高Ｎｉ系は、耐酸
化性および耐食性は優れているものの、Ｎｉを多量に含
むため製品の鋼材が高価であることといった問題点があ
る。さらに、高Ｓｉ系は、高温での耐酸化性は高いもの
の、高温下で鋼中にＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系の金属間化合物
の析出が起こり、高温強度および延性が低下するという
問題がある。
ト系ステンレス鋼については、１８Ｃｒ−８Ｎｉ系は、
経済性に優れるものの、耐酸化性、クリープ特性等の高
温特性が劣っている。また、高Ｃｒ−高Ｎｉ系は、耐酸
化性および耐食性は優れているものの、Ｎｉを多量に含
むため製品の鋼材が高価であることといった問題点があ
る。さらに、高Ｓｉ系は、高温での耐酸化性は高いもの
の、高温下で鋼中にＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系の金属間化合物
の析出が起こり、高温強度および延性が低下するという
問題がある。
【０００５】その他、数多くの特許公報に、高温特性を
改善したオーステナイト系ステンレス鋼が開示されてい
る。これらの特許公報に開示されている高温特性の向上
方法は、Ｓｉ含有率を増加させるものが多く、その他、
Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎ、Ｔｉ、Ｎｂ等の元素を添加するものも
ある（例えば、特開昭６３−６９９４９号公報、特開昭
６３−６９９５１号公報、特開昭６３−１５７８４０号
公報）。
改善したオーステナイト系ステンレス鋼が開示されてい
る。これらの特許公報に開示されている高温特性の向上
方法は、Ｓｉ含有率を増加させるものが多く、その他、
Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎ、Ｔｉ、Ｎｂ等の元素を添加するものも
ある（例えば、特開昭６３−６９９４９号公報、特開昭
６３−６９９５１号公報、特開昭６３−１５７８４０号
公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温におけ
るクリープ特性および耐酸化性に優れ、かつ、安価なオ
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。
るクリープ特性および耐酸化性に優れ、かつ、安価なオ
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高温にお
いて優れた耐酸化性とクリープ特性を備えたオーステナ
イト系ステンレス鋼の製造方法の開発を目的として、研
究開発を重ねた結果、次のような知見を得た。
いて優れた耐酸化性とクリープ特性を備えたオーステナ
イト系ステンレス鋼の製造方法の開発を目的として、研
究開発を重ねた結果、次のような知見を得た。
【０００８】（ａ）適正量の希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ）
をＣｒと複合して含有させることにより、高Ｓｉ系のオ
ーステナイト系ステンレス鋼と同等またはそれ以上の耐
酸化性が得られ、かつ、優れたクリープ特性も得られ
る。
をＣｒと複合して含有させることにより、高Ｓｉ系のオ
ーステナイト系ステンレス鋼と同等またはそれ以上の耐
酸化性が得られ、かつ、優れたクリープ特性も得られ
る。
【０００９】（ｂ）希土類元素の効果を十分に発揮させ
るためには、脱酸剤として、所定量のＡｌを用いること
が有効である。
るためには、脱酸剤として、所定量のＡｌを用いること
が有効である。
【００１０】（ｃ）本発明が対象としているオーステナ
イト系ステンレス鋼は、Ｎ含有率が高い。そのため、Ａ
ｌ含有率が過剰な場合には、Ａｌ窒化物を形成しやす
く、このＡｌ窒化物は結晶粒の成長を妨げるので、クリ
ープ特性の向上には有害である。
イト系ステンレス鋼は、Ｎ含有率が高い。そのため、Ａ
ｌ含有率が過剰な場合には、Ａｌ窒化物を形成しやす
く、このＡｌ窒化物は結晶粒の成長を妨げるので、クリ
ープ特性の向上には有害である。
【００１１】したがって、ＮとＡｌの両者を合わせた含
有率の上限を設ける必要がある。
有率の上限を設ける必要がある。
【００１２】（ｄ）結晶粒の成長を促進し、優れたクリ
ープ特性を発揮させるためには、熱間加工後に、所定の
条件で熱処理と冷間加工を施し、その後、さらに焼鈍処
理を行うことが有効である。
ープ特性を発揮させるためには、熱間加工後に、所定の
条件で熱処理と冷間加工を施し、その後、さらに焼鈍処
理を行うことが有効である。
【００１３】本発明は、上記の知見を基になされたもの
であって、その要旨は下記の通りである。
であって、その要旨は下記の通りである。
【００１４】「重量％で、Ｃ ：０．０５〜０．１５
％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ ：０．０４
％以下、Ｓ ：０．０１％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、
Ｎｉ：１０〜１５％、Ｎ ：０．１〜０．３％、Ｂ ：
０．００１〜０．０１％、Ａｌ：０．０３〜０．２％お
よびＬａとＣｅのうちの１種または２種合計で０．０１
〜０．１％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物
からなり、かつ、下記（１）および（２）式を満足する
オーステナイト系ステンレス鋼を熱間加工した後、９５
０〜１１００℃の温度で熱処理を行い、さらに加工度１
０〜３０％の冷間加工および１１００〜１２００℃の温
度での焼鈍処理を施すことを特徴とする高温用オーステ
ナイト系ステンレス鋼の製造方法。
％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ ：０．０４
％以下、Ｓ ：０．０１％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、
Ｎｉ：１０〜１５％、Ｎ ：０．１〜０．３％、Ｂ ：
０．００１〜０．０１％、Ａｌ：０．０３〜０．２％お
よびＬａとＣｅのうちの１種または２種合計で０．０１
〜０．１％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物
からなり、かつ、下記（１）および（２）式を満足する
オーステナイト系ステンレス鋼を熱間加工した後、９５
０〜１１００℃の温度で熱処理を行い、さらに加工度１
０〜３０％の冷間加工および１１００〜１２００℃の温
度での焼鈍処理を施すことを特徴とする高温用オーステ
ナイト系ステンレス鋼の製造方法。
【００１５】 Ｎ＋２×Ａｌ≦０．５％ （１） −１．０％≦Ｎｉbal ≦３．０％ （２） ここで、 Ｎｉbal ＝Ｎｉ＋０．５×Ｍｎ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）−
１．１×（Ｃｒ＋１．５×Ｓｉ）＋８．２ 元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。
１．１×（Ｃｒ＋１．５×Ｓｉ）＋８．２ 元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の高温用オーステ
ナイト系ステンレス鋼の製造方法の対象となるステンレ
ス鋼（以下、本ステンレス鋼と記す）の化学組成とその
限定理由および本発明の製造方法について説明する。な
お、化学成分の％表示は重量％を表す。
ナイト系ステンレス鋼の製造方法の対象となるステンレ
ス鋼（以下、本ステンレス鋼と記す）の化学組成とその
限定理由および本発明の製造方法について説明する。な
お、化学成分の％表示は重量％を表す。
【００１７】（１）本ステンレス鋼の化学組成 Ｃ：オーステナイト組織の安定性を確保するとともに、
クリープ強度を高めるのに有効な元素である。その効果
は、０．０５％以上で発揮される。しかし、含有率が
０．１５％を超えると、熱間加工性が悪くなるので、Ｃ
含有率は、０．０５％〜０．１５％とした。
クリープ強度を高めるのに有効な元素である。その効果
は、０．０５％以上で発揮される。しかし、含有率が
０．１５％を超えると、熱間加工性が悪くなるので、Ｃ
含有率は、０．０５％〜０．１５％とした。
【００１８】Ｓｉ：本ステンレス鋼を溶製する際の脱酸
元素として用いられるとともに、鋼の耐酸化性を改善す
る働きもある。しかし、含有率が１％を超えると、Ｓｉ
はＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系の金属間化合物の析出を促進する
ので、クリープ特性、特に長時間側でのクリープ破断強
度の低下を招くほか、鋼の溶接性に悪影響を及ぼす。
元素として用いられるとともに、鋼の耐酸化性を改善す
る働きもある。しかし、含有率が１％を超えると、Ｓｉ
はＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系の金属間化合物の析出を促進する
ので、クリープ特性、特に長時間側でのクリープ破断強
度の低下を招くほか、鋼の溶接性に悪影響を及ぼす。
【００１９】そのため、Ｓｉ含有率は１％以下とした。
Ｓｉ含有率の下限は、精錬上残存する程度でも差し支え
ないが、好ましくは０．０５％以上である。
Ｓｉ含有率の下限は、精錬上残存する程度でも差し支え
ないが、好ましくは０．０５％以上である。
【００２０】Ｍｎ：Ｓｉと同様、溶鋼の脱酸元素である
とともに、オーステナイト組織を安定化する作用があ
る。しかし、Ｍｎ含有率が２％を超えると、本ステンレ
ス鋼の耐酸化性を低下させるので上限は２％とした。Ｍ
ｎ含有率の下限は、精錬上残存する程度でも差し支えな
い。
とともに、オーステナイト組織を安定化する作用があ
る。しかし、Ｍｎ含有率が２％を超えると、本ステンレ
ス鋼の耐酸化性を低下させるので上限は２％とした。Ｍ
ｎ含有率の下限は、精錬上残存する程度でも差し支えな
い。
【００２１】Ｐ：Ｐは、溶接性およびクリープ強度の面
から少ない方が望ましい。しかし、溶解原料等から不可
避的に混入してくることが避けられないので、商業的な
生産性および経済性とを考慮して、上限を０．０４％と
した。
から少ない方が望ましい。しかし、溶解原料等から不可
避的に混入してくることが避けられないので、商業的な
生産性および経済性とを考慮して、上限を０．０４％と
した。
【００２２】Ｓ：Ｐと同様に不可避的に混入してくる元
素であり、本ステンレス鋼の熱間加工性、溶接性および
高温長時間時効後の靭性を阻害する元素である。そのた
め、少ない方が望ましいが、商業的な生産性と経済性を
考慮して、０．０１％以下とした。
素であり、本ステンレス鋼の熱間加工性、溶接性および
高温長時間時効後の靭性を阻害する元素である。そのた
め、少ない方が望ましいが、商業的な生産性と経済性を
考慮して、０．０１％以下とした。
【００２３】Ｂ：本ステンレス鋼のクリープ強度および
熱間加工性の向上に有効な元素であり、０．００１％以
上でその効果が発揮される。しかし、Ｂ含有率が０．０
１％を超えると、熱間加工性を害する。したがって、Ｂ
含有率は０．００１〜０．０１％とした。
熱間加工性の向上に有効な元素であり、０．００１％以
上でその効果が発揮される。しかし、Ｂ含有率が０．０
１％を超えると、熱間加工性を害する。したがって、Ｂ
含有率は０．００１〜０．０１％とした。
【００２４】Ｃｒ：本ステンレス鋼の耐酸化性、耐高温
摩耗性およびクリープ強度の向上に有効な元素であり、
その効果を得るには２０％以上必要である。しかし、３
０％を超えるとオーステナイト組織の安定化を阻害する
とともに熱間加工性を劣化させる。また、本ステンレス
鋼のようにＮ含有率が高い鋼では、高温での使用時に窒
化物が多量に析出し、クリープ破断強度が著しく低下す
る。したがって、Ｃｒ含有率は２０〜３０％とした。
摩耗性およびクリープ強度の向上に有効な元素であり、
その効果を得るには２０％以上必要である。しかし、３
０％を超えるとオーステナイト組織の安定化を阻害する
とともに熱間加工性を劣化させる。また、本ステンレス
鋼のようにＮ含有率が高い鋼では、高温での使用時に窒
化物が多量に析出し、クリープ破断強度が著しく低下す
る。したがって、Ｃｒ含有率は２０〜３０％とした。
【００２５】Ｎｉ：本ステンレス鋼のオーステナイト組
織の安定化、耐酸化性およびクリープ強度の向上に不可
欠の元素である。これらの効果を得るには、１０％以上
必要である。一方、１５％を超えると溶接性が悪くな
る。そのために、Ｎｉ含有率は１０〜１５％とした。
織の安定化、耐酸化性およびクリープ強度の向上に不可
欠の元素である。これらの効果を得るには、１０％以上
必要である。一方、１５％を超えると溶接性が悪くな
る。そのために、Ｎｉ含有率は１０〜１５％とした。
【００２６】Ａｌ：Ａｌは本ステンレス鋼において、本
発明を特徴付ける最も重要な元素のひとつである。後述
のＬａおよびＣｅの効果を発揮させるために、溶鋼の脱
酸元素として、０．０３％以上必要である。しかしなが
ら、含有率が過剰な場合には、Ａｌ窒化物を形成して結
晶粒の成長を妨げ、また、Ｆｅ−Ｃｒ系の金属間化合物
の析出を促進するので、長時間側でのクリープ強度およ
び靭性の低下が起こる。そのため、Ａｌ含有率の上限は
０．２％とし、その範囲は０．０３〜０．２％とした。
発明を特徴付ける最も重要な元素のひとつである。後述
のＬａおよびＣｅの効果を発揮させるために、溶鋼の脱
酸元素として、０．０３％以上必要である。しかしなが
ら、含有率が過剰な場合には、Ａｌ窒化物を形成して結
晶粒の成長を妨げ、また、Ｆｅ−Ｃｒ系の金属間化合物
の析出を促進するので、長時間側でのクリープ強度およ
び靭性の低下が起こる。そのため、Ａｌ含有率の上限は
０．２％とし、その範囲は０．０３〜０．２％とした。
【００２７】Ｌａ、Ｃｅ：これらの元素は、特に、本ス
テンレス鋼のようにＳｉ含有率が１％以下の場合には、
耐酸化性および高温における耐摩耗性の確保に必要な元
素である。さらに、Ｃｒ含有率が２０〜３０％と高い本
ステンレス鋼では、ＬａおよびＣｅはＣｒとの複合効果
により、表面に耐酸化性の高い酸化皮膜を形成する働き
がある。これらの効果を発揮させるためには、ＬａとＣ
ｅのいずれか１種または両者合わせて、０．０１％以上
必要である。ただし、０．１％を超えると、本ステンレ
ス鋼の熱間加工性および溶接性が悪くなる。したがっ
て、ＬａとＣｅのうちの１種または２種合計で０．０１
〜０．１％とした。なお、ＬａとＣｅは、通常ミッシュ
メタルとして添加されるので、両者の含有率の割合は特
に制限しない。
テンレス鋼のようにＳｉ含有率が１％以下の場合には、
耐酸化性および高温における耐摩耗性の確保に必要な元
素である。さらに、Ｃｒ含有率が２０〜３０％と高い本
ステンレス鋼では、ＬａおよびＣｅはＣｒとの複合効果
により、表面に耐酸化性の高い酸化皮膜を形成する働き
がある。これらの効果を発揮させるためには、ＬａとＣ
ｅのいずれか１種または両者合わせて、０．０１％以上
必要である。ただし、０．１％を超えると、本ステンレ
ス鋼の熱間加工性および溶接性が悪くなる。したがっ
て、ＬａとＣｅのうちの１種または２種合計で０．０１
〜０．１％とした。なお、ＬａとＣｅは、通常ミッシュ
メタルとして添加されるので、両者の含有率の割合は特
に制限しない。
【００２８】Ｎ：オーステナイト組織の安定化およびク
リープ強度を向上させる作用がある。含有率が０．１％
未満の場合には、クリープ強度の向上効果が得られな
い。また、０．３％を超えると熱間加工性を害するの
で、Ｎ含有率の範囲を０．１〜０．３％とした。
リープ強度を向上させる作用がある。含有率が０．１％
未満の場合には、クリープ強度の向上効果が得られな
い。また、０．３％を超えると熱間加工性を害するの
で、Ｎ含有率の範囲を０．１〜０．３％とした。
【００２９】Ｎ＋２×Ａｌ：ＮとＡｌが過剰の場合に
は、溶体化処理の際に、鋼中にＡｌＮとして残存し、ク
リープ強度および延性と靱性の低下を引き起こす。した
がって、高温強度を向上させるためには、含有率が過剰
にならないようにする必要があり、本発明の目的を達成
するためには、下記の（１）式を満足させる必要があ
る。
は、溶体化処理の際に、鋼中にＡｌＮとして残存し、ク
リープ強度および延性と靱性の低下を引き起こす。した
がって、高温強度を向上させるためには、含有率が過剰
にならないようにする必要があり、本発明の目的を達成
するためには、下記の（１）式を満足させる必要があ
る。
【００３０】Ｎ＋２×Ａｌ≦０．５％ （１） Ｎｉバランス値：下記の（２）式で規定されるＮｉバラ
ンス値（Ｎｉbal ）は、冶金学的には、オーステナイト
組織の安定性を表す指数である。Ｎｉバランス値が小さ
い場合は、高い温度領域でσ相等の金属間化合物が析出
しやすくなり、クリープ強度が低下する。一方、Ｎｉバ
ランス値が大きすぎると、溶接性が悪くなる。このよう
に、高温特性および溶接性の両面から、Ｎｉバランス値
の範囲は、−１．０〜３．０％とした。好ましくは、０
〜２．０％である。
ンス値（Ｎｉbal ）は、冶金学的には、オーステナイト
組織の安定性を表す指数である。Ｎｉバランス値が小さ
い場合は、高い温度領域でσ相等の金属間化合物が析出
しやすくなり、クリープ強度が低下する。一方、Ｎｉバ
ランス値が大きすぎると、溶接性が悪くなる。このよう
に、高温特性および溶接性の両面から、Ｎｉバランス値
の範囲は、−１．０〜３．０％とした。好ましくは、０
〜２．０％である。
【００３１】 −１．０％≦Ｎｉbal ≦３．０％ （２） ここで、 Ｎｉbal ＝Ｎｉ＋０．５×Ｍｎ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）−
１．１×（Ｃｒ＋１．５×Ｓｉ）＋８．２ 元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。
１．１×（Ｃｒ＋１．５×Ｓｉ）＋８．２ 元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。
【００３２】（２）製造条件 熱間加工後の熱処理条件：本発明の製造方法では、製品
のステンレス鋼の結晶粒を成長させるために、熱間圧延
等の熱間加工後、ステンレス鋼に熱処理を施し、この段
階で結晶粒の成長に悪影響を及ぼす窒化物等の化合物を
予め析出させ、さらに粗大化させることを特徴としてい
る。この処理によって、オーステナイト地中に固溶する
Ａｌを減らし、後の工程における焼鈍条件の適正化との
組み合わせによって、これらの析出と粗大化が起こるこ
とを防止し、結晶粒の成長の妨げになる原因を取り除く
ことができる。この熱間加工後の熱処理温度が、９５０
℃未満では窒化物等の析出と粗大化には不十分である。
一方、温度が１１００℃を超えると、窒化物等の鋼中へ
の固溶量が増加するため、後の工程の焼鈍時に再析出が
起こりやすくなり、結晶粒の成長効果が得られない。し
たがって、熱間加工後の熱処理温度は、９５０〜１１０
０℃とした。なお、この温度における保持時間は、窒化
物等の十分な析出と粗大化効果を得るために、１時間以
上とすることが好ましい。
のステンレス鋼の結晶粒を成長させるために、熱間圧延
等の熱間加工後、ステンレス鋼に熱処理を施し、この段
階で結晶粒の成長に悪影響を及ぼす窒化物等の化合物を
予め析出させ、さらに粗大化させることを特徴としてい
る。この処理によって、オーステナイト地中に固溶する
Ａｌを減らし、後の工程における焼鈍条件の適正化との
組み合わせによって、これらの析出と粗大化が起こるこ
とを防止し、結晶粒の成長の妨げになる原因を取り除く
ことができる。この熱間加工後の熱処理温度が、９５０
℃未満では窒化物等の析出と粗大化には不十分である。
一方、温度が１１００℃を超えると、窒化物等の鋼中へ
の固溶量が増加するため、後の工程の焼鈍時に再析出が
起こりやすくなり、結晶粒の成長効果が得られない。し
たがって、熱間加工後の熱処理温度は、９５０〜１１０
０℃とした。なお、この温度における保持時間は、窒化
物等の十分な析出と粗大化効果を得るために、１時間以
上とすることが好ましい。
【００３３】冷間加工条件：本発明の製造方法では、熱
間加工およびその後の熱処理の後、冷間圧延等の冷間加
工および焼鈍処理を行う。この冷間加工によって加工歪
を付与することにより、その後の焼鈍の際の結晶粒の粗
粒化をより効果的に起こさせる。そのために、所定の加
工歪を与える必要がある。冷間加工における加工度が１
０％未満では、歪としては不十分である。一方、加工度
が３０％を超えると、歪が大きすぎるために新たな再結
晶が生じ、結晶粒の粗粒化の妨げになる。したがって、
冷間加工における加工度は、１０〜３０％とした。な
お、加工度とは、鋼板を例にとると、次式で求められる
値に相当する。
間加工およびその後の熱処理の後、冷間圧延等の冷間加
工および焼鈍処理を行う。この冷間加工によって加工歪
を付与することにより、その後の焼鈍の際の結晶粒の粗
粒化をより効果的に起こさせる。そのために、所定の加
工歪を与える必要がある。冷間加工における加工度が１
０％未満では、歪としては不十分である。一方、加工度
が３０％を超えると、歪が大きすぎるために新たな再結
晶が生じ、結晶粒の粗粒化の妨げになる。したがって、
冷間加工における加工度は、１０〜３０％とした。な
お、加工度とは、鋼板を例にとると、次式で求められる
値に相当する。
【００３４】（冷間加工前後の被加工材の板厚の差／冷
間加工前の被加工材の板厚）×１００ 焼鈍条件：１１００℃未満の温度では、十分に結晶粒が
成長しない。また、１２００℃を超える温度での焼鈍処
理は、設備への制約が多く、経済性の面で好ましくな
い。したがって、焼鈍温度は、１１００〜１２００℃と
した。なお、十分に結晶粒を成長させるためには、焼鈍
時間としては、１時間以上とすることが好ましい。
間加工前の被加工材の板厚）×１００ 焼鈍条件：１１００℃未満の温度では、十分に結晶粒が
成長しない。また、１２００℃を超える温度での焼鈍処
理は、設備への制約が多く、経済性の面で好ましくな
い。したがって、焼鈍温度は、１１００〜１２００℃と
した。なお、十分に結晶粒を成長させるためには、焼鈍
時間としては、１時間以上とすることが好ましい。
【００３５】
【実施例】本発明の製造方法を実施例によって具体的に
説明する。
説明する。
【００３６】表１に、実施例に用いた供試材の化学組成
を示す。表１の供試材１〜５は本発明の方法が対象とし
ているオーステナイト系ステンレス鋼（本ステンレス
鋼）であり、供試材６〜１１は本ステンレス鋼の化学組
成の範囲外の比較鋼である。
を示す。表１の供試材１〜５は本発明の方法が対象とし
ているオーステナイト系ステンレス鋼（本ステンレス
鋼）であり、供試材６〜１１は本ステンレス鋼の化学組
成の範囲外の比較鋼である。
【００３７】
【表１】
【００３８】これらの供試材は、次の方法によって作製
した。まず、高周波誘導真空溶解炉で表１の化学組成の
溶鋼を溶製し、５０ｋｇ鋼塊（径：約１６０ｍｍ）に鋳
造した。得られた鋼塊を鍛造後、熱間圧延を行い、厚さ
３０ｍｍの素材を作製した。
した。まず、高周波誘導真空溶解炉で表１の化学組成の
溶鋼を溶製し、５０ｋｇ鋼塊（径：約１６０ｍｍ）に鋳
造した。得られた鋼塊を鍛造後、熱間圧延を行い、厚さ
３０ｍｍの素材を作製した。
【００３９】次に、この素材に、温度および保持時間を
変えて熱処理を施した。さらに、加工度を変えて冷間加
工を施した後、温度および保持時間を変えて焼鈍を行っ
た。得られた供試材から、クリープ特性評価用の試験片
および耐酸化性評価用の試験片を採取した。クリープ特
性および耐酸化性の評価方法は、次の通りである。
変えて熱処理を施した。さらに、加工度を変えて冷間加
工を施した後、温度および保持時間を変えて焼鈍を行っ
た。得られた供試材から、クリープ特性評価用の試験片
および耐酸化性評価用の試験片を採取した。クリープ特
性および耐酸化性の評価方法は、次の通りである。
【００４０】クリープ特性は、ＪＩＳ Ｚ ２２７２に
規定されている引張りクリープ破断試験方法に従って、
試験片の破断時間を調査する方法によって評価した。試
験温度は１０００℃、負荷荷重は１．０ｋｇｆ／ｍｍ2
である。
規定されている引張りクリープ破断試験方法に従って、
試験片の破断時間を調査する方法によって評価した。試
験温度は１０００℃、負荷荷重は１．０ｋｇｆ／ｍｍ2
である。
【００４１】また、耐酸化性は、試験片（幅２０ｍｍ、
長さ３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を大気中雰囲気下で、１０
００℃の温度に２００時間連続加熱した後、加熱後の酸
化増量を測定する方法によって評価した。
長さ３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を大気中雰囲気下で、１０
００℃の温度に２００時間連続加熱した後、加熱後の酸
化増量を測定する方法によって評価した。
【００４２】（本発明例）表２に、表１に示した本ステ
ンレス鋼を対象に、本発明の条件で処理した試験片につ
いて、クリープ破断時間および酸化増量を測定した結果
を示す。
ンレス鋼を対象に、本発明の条件で処理した試験片につ
いて、クリープ破断時間および酸化増量を測定した結果
を示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】表２から明らかなように、熱間加工後の熱
処理条件および冷間加工における加工度が本発明の範囲
内にある場合には、クリープ破断時間は９８５時間以
上、酸化増量は１４．５ｇ／ｍ2 以下で、クリープ特性
および耐酸化性ともに良好であった。
処理条件および冷間加工における加工度が本発明の範囲
内にある場合には、クリープ破断時間は９８５時間以
上、酸化増量は１４．５ｇ／ｍ2 以下で、クリープ特性
および耐酸化性ともに良好であった。
【００４５】（比較例）表３に、表１に示した本ステン
レス鋼を対象に、本発明の範囲外の条件で熱処理または
冷間加工を行った試験片について、クリープ破断時間お
よび酸化増量を測定した結果を示す。
レス鋼を対象に、本発明の範囲外の条件で熱処理または
冷間加工を行った試験片について、クリープ破断時間お
よび酸化増量を測定した結果を示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】表３から明らかなように、熱間加工後の熱
処理条件、冷間加工における加工度および焼鈍条件のい
ずれかが本発明の範囲外の場合には、耐酸化性は本発明
例とほぼ同等であるものの、クリープ破断時間が著しく
短い。したがって、本発明の製造条件を充たさない場合
には、ステンレス鋼の化学組成が本発明の範囲内であっ
ても、クリープ特性が不十分であることが確認された。
処理条件、冷間加工における加工度および焼鈍条件のい
ずれかが本発明の範囲外の場合には、耐酸化性は本発明
例とほぼ同等であるものの、クリープ破断時間が著しく
短い。したがって、本発明の製造条件を充たさない場合
には、ステンレス鋼の化学組成が本発明の範囲内であっ
ても、クリープ特性が不十分であることが確認された。
【００４８】表４に、表１に示したように化学組成が本
ステンレス鋼の範囲外の供試材を対象に、本発明の範囲
内の条件で熱間加工後の熱処理、冷間加工および焼鈍処
理を行った試験片について、クリープ破断時間および酸
化増量を測定した結果を示す。
ステンレス鋼の範囲外の供試材を対象に、本発明の範囲
内の条件で熱間加工後の熱処理、冷間加工および焼鈍処
理を行った試験片について、クリープ破断時間および酸
化増量を測定した結果を示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】表４から明らかなように、熱間加工後の熱
処理条件、冷間加工における加工度および焼鈍処理のす
べて条件が本発明の範囲内であっても、化学組成が本発
明の範囲外の場合には、クリープ特性と耐酸化性のいず
れか一方または両者が、本発明例より劣っていた。
処理条件、冷間加工における加工度および焼鈍処理のす
べて条件が本発明の範囲内であっても、化学組成が本発
明の範囲外の場合には、クリープ特性と耐酸化性のいず
れか一方または両者が、本発明例より劣っていた。
【００５１】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、鋼中のＳｉ
含有率、Ｎｉバランス等の化学組成と、熱間加工後の熱
処理条件および冷間加工と焼鈍処理条件との組み合わせ
が適切であるので、高温におけるクリープ特性および耐
酸化性の良好なオーステナイト系ステンレス鋼が得られ
る。この本発明の方法によって得られるオーステナイト
系ステンレス鋼は、従来の高温用部材として使用されて
いる高Ｃｒ−高Ｎｉ鋼に比べて安価であるとともに高温
特性に優れ、高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼に比
べて、組織安定性が大幅に改善されている。したがっ
て、高温用部材として広い範囲での利用が期待される。
含有率、Ｎｉバランス等の化学組成と、熱間加工後の熱
処理条件および冷間加工と焼鈍処理条件との組み合わせ
が適切であるので、高温におけるクリープ特性および耐
酸化性の良好なオーステナイト系ステンレス鋼が得られ
る。この本発明の方法によって得られるオーステナイト
系ステンレス鋼は、従来の高温用部材として使用されて
いる高Ｃｒ−高Ｎｉ鋼に比べて安価であるとともに高温
特性に優れ、高Ｓｉオーステナイト系ステンレス鋼に比
べて、組織安定性が大幅に改善されている。したがっ
て、高温用部材として広い範囲での利用が期待される。
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で、 Ｃ ：０．０５〜０．１５％、 Ｓｉ：１％以下、 Ｍｎ：２％以下、 Ｐ ：０．０４％以下、 Ｓ ：０．０１％以下、 Ｃｒ：２０〜３０％、 Ｎｉ：１０〜１５％、 Ｎ ：０．１〜０．３％、 Ｂ ：０．００１〜０．０１％、 Ａｌ：０．０３〜０．２％ およびＬａとＣｅのうちの１種または２種合計で０．０
１〜０．１％を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純
物からなり、かつ、下記（１）および（２）式を満足す
るオーステナイト系ステンレス鋼を熱間加工した後、９
５０〜１１００℃の温度で熱処理を行い、さらに加工度
１０〜３０％の冷間加工および１１００〜１２００℃の
温度での焼鈍処理を施すことを特徴とする高温用オース
テナイト系ステンレス鋼の製造方法。 Ｎ＋２×Ａｌ≦０．５％ （１） −１．０％≦Ｎｉbal ≦３．０％ （２） ここで、 Ｎｉbal ＝Ｎｉ＋０．５×Ｍｎ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）−
１．１×（Ｃｒ＋１．５×Ｓｉ）＋８．２ 元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1527296A JPH09209035A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 高温用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 |
|---|---|---|---|
| JP1527296A JPH09209035A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 高温用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 |
|---|---|
| JPH09209035A true JPH09209035A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11884235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1527296A Pending JPH09209035A (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | 高温用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) | JPH09209035A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007277628A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼 |
| JP2011236465A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼、ステンレス鋼製品およびそれらの製造方法 |
| EP3995599A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-11 | Outokumpu Oyj | Austenitic stainless steel |
| CN116393664A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-07-07 | 广东神和新材料科技有限公司 | 一种复合不锈钢线材及其加工工艺 |
-
1996
- 1996-01-31 JP JP1527296A patent/JPH09209035A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007277628A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼 |
| JP2011236465A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼、ステンレス鋼製品およびそれらの製造方法 |
| EP3995599A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-11 | Outokumpu Oyj | Austenitic stainless steel |
| WO2022096656A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Outokumpu Oyj | Austenitic stainless steel |
| CN116393664A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-07-07 | 广东神和新材料科技有限公司 | 一种复合不锈钢线材及其加工工艺 |
| CN116393664B (zh) * | 2023-05-15 | 2023-11-24 | 广东神和新材料科技有限公司 | 一种复合不锈钢线材及其加工工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060801 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070417 |