JPH10237599A - 耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼Info
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- JPH10237599A JPH10237599A JP3912397A JP3912397A JPH10237599A JP H10237599 A JPH10237599 A JP H10237599A JP 3912397 A JP3912397 A JP 3912397A JP 3912397 A JP3912397 A JP 3912397A JP H10237599 A JPH10237599 A JP H10237599A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高価な希土類元素やＡｌを添加することなく、
耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレ
ス鋼を提供する。 【解決手段】本発明のステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：
０．１％以下と、Ｓｉ：１％以下と、Ｍｎ：２％以下
と、Ｐ：０．０４５％以下と、Ｓ：０．０３％以下と、
Ｃｒ：１４〜２０％と、Ｎｉ：７．５〜１５％と、Ｍ
ｏ：３％以下と、Ｎ：０．０５％以下と、Ｎｂ：０．０
７〜１．８％とを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物
からなる耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼である。
耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレ
ス鋼を提供する。 【解決手段】本発明のステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：
０．１％以下と、Ｓｉ：１％以下と、Ｍｎ：２％以下
と、Ｐ：０．０４５％以下と、Ｓ：０．０３％以下と、
Ｃｒ：１４〜２０％と、Ｎｉ：７．５〜１５％と、Ｍ
ｏ：３％以下と、Ｎ：０．０５％以下と、Ｎｂ：０．０
７〜１．８％とを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物
からなる耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に溶融炭酸塩型
燃料電池のセパレータカソード側等の材料として好適
な、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステ
ンレス鋼に関する。
燃料電池のセパレータカソード側等の材料として好適
な、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステ
ンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータの材
料として、従来、アノード側にはＮｉが、カソード側に
はＳＵＳ３１６Ｌが使用されている。しかしながら、Ｓ
ＵＳ３１６Ｌは耐溶融炭酸塩腐食性が十分ではなく、長
時間使用が困難である。その対策として、特開平7-1888
70号公報ではオーステナイト系ステンレス鋼にＹ等の希
土類元素やＡｌ、Ｓｉを添加した合金が提案されてい
る。
料として、従来、アノード側にはＮｉが、カソード側に
はＳＵＳ３１６Ｌが使用されている。しかしながら、Ｓ
ＵＳ３１６Ｌは耐溶融炭酸塩腐食性が十分ではなく、長
時間使用が困難である。その対策として、特開平7-1888
70号公報ではオーステナイト系ステンレス鋼にＹ等の希
土類元素やＡｌ、Ｓｉを添加した合金が提案されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、希土類
元素を添加すると材料コストが上昇する。またＡｌを添
加すると、電池を運転中に合金表面にＡｌ酸化物が生成
するために電気伝導性が低下し、電池の性能を劣化させ
るという問題がある。また、Ｓｉを過剰に添加すると、
Ａｌの挙動と同様に電池運転時に合金表面にＳｉ酸化物
を形成し、電池の性能を劣化させると共に、脆化相の析
出を招くという問題がある。本発明の目的は、高価な希
土類元素やＡｌを添加することなく、耐溶融炭酸塩腐食
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
とにある。
元素を添加すると材料コストが上昇する。またＡｌを添
加すると、電池を運転中に合金表面にＡｌ酸化物が生成
するために電気伝導性が低下し、電池の性能を劣化させ
るという問題がある。また、Ｓｉを過剰に添加すると、
Ａｌの挙動と同様に電池運転時に合金表面にＳｉ酸化物
を形成し、電池の性能を劣化させると共に、脆化相の析
出を招くという問題がある。本発明の目的は、高価な希
土類元素やＡｌを添加することなく、耐溶融炭酸塩腐食
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
とにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明のステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．１
％以下と、Ｓｉ：１．％以下と、Ｍｎ：２％以下と、
Ｐ：０．０４５％以下と、Ｓ：０．０３％以下と、Ｃ
ｒ：１４〜２０％と、Ｎｉ：７．５〜１５％と、Ｍｏ：
３％以下と、Ｎ：０．０５％以下と、Ｎｂ：０．０７〜
１．８％とを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物から
なる耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステ
ンレス鋼である。 （２）本発明のステンレス鋼は、熱
間加工性に優れた、上記（１）に記載のオーステナイト
系ステンレス鋼である。
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明のステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．１
％以下と、Ｓｉ：１．％以下と、Ｍｎ：２％以下と、
Ｐ：０．０４５％以下と、Ｓ：０．０３％以下と、Ｃ
ｒ：１４〜２０％と、Ｎｉ：７．５〜１５％と、Ｍｏ：
３％以下と、Ｎ：０．０５％以下と、Ｎｂ：０．０７〜
１．８％とを含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物から
なる耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステ
ンレス鋼である。 （２）本発明のステンレス鋼は、熱
間加工性に優れた、上記（１）に記載のオーステナイト
系ステンレス鋼である。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明者は、高価な希土類元素や
Ａｌを添加することなく、耐溶融炭酸塩腐食性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼を得るために、鋼の化学
成分と耐溶融炭酸塩腐食性との関係について、鋭意研究
を重ねた。
Ａｌを添加することなく、耐溶融炭酸塩腐食性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼を得るために、鋼の化学
成分と耐溶融炭酸塩腐食性との関係について、鋭意研究
を重ねた。
【０００６】その結果、オーステナイト系ステンレス鋼
の耐溶融炭酸塩腐食性を向上させるためには、Ｎｂの添
加が有効であるという知見が得られた。また、一方では
Ｎｂを一定量超えて添加すると熱間加工性が劣化すると
いう知見も得られた。
の耐溶融炭酸塩腐食性を向上させるためには、Ｎｂの添
加が有効であるという知見が得られた。また、一方では
Ｎｂを一定量超えて添加すると熱間加工性が劣化すると
いう知見も得られた。
【０００７】以上の知見に基づき、本発明者は、オース
テナイト系ステンレス鋼に、その熱間加工性を劣化させ
ない範囲で、Ｎｂを一定量添加するようにして、耐溶融
炭酸塩腐食性に優れた本発明のオーステナイト系ステン
レス鋼を見出し、本発明を完成した。
テナイト系ステンレス鋼に、その熱間加工性を劣化させ
ない範囲で、Ｎｂを一定量添加するようにして、耐溶融
炭酸塩腐食性に優れた本発明のオーステナイト系ステン
レス鋼を見出し、本発明を完成した。
【０００８】すなわち、本発明は、鋼組成を下記範囲に
限定することにより、高価な希土類元素やＡｌを添加す
ることなく、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼を得ることができる。
限定することにより、高価な希土類元素やＡｌを添加す
ることなく、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼を得ることができる。
【０００９】以下に本発明の成分添加理由及び成分限定
理由について説明する。 （１）成分組成範囲 Ｃｒ：耐溶融炭酸塩腐食性を高める作用がある。しか
し、１４％未満では所望の効果が得られない。また、２
０％を越えて添加するとオーステナイト相が不安定にな
ると同時にコストの上昇を招くため、Ｃｒ量は１４〜２
０％である。 Ｎｉ：耐溶融炭酸塩腐食性を高めると同時に、オーステ
ナイト相を安定にする作用がある。しかし、７．５％未
満では所望の効果が得られない。また、１５％を越えて
添加するとコストの上昇を招くため、Ｎｉ量は７．５〜
１５％である。
理由について説明する。 （１）成分組成範囲 Ｃｒ：耐溶融炭酸塩腐食性を高める作用がある。しか
し、１４％未満では所望の効果が得られない。また、２
０％を越えて添加するとオーステナイト相が不安定にな
ると同時にコストの上昇を招くため、Ｃｒ量は１４〜２
０％である。 Ｎｉ：耐溶融炭酸塩腐食性を高めると同時に、オーステ
ナイト相を安定にする作用がある。しかし、７．５％未
満では所望の効果が得られない。また、１５％を越えて
添加するとコストの上昇を招くため、Ｎｉ量は７．５〜
１５％である。
【００１０】Ｎｂ：耐溶融炭酸塩腐食性を高める作用が
ある。しかし、０．０７％未満では所望の効果が得られ
ない。また、１．８％を越えて添加すると熱間圧延性が
劣化するため、Ｎｂ量は０．０７〜１．８％である。 Ｍｏ：耐酸化性を高める作用がある。しかし、３％を越
えて添加するとコストの上昇を招くため、上限は３％以
下である。 Ｃ：脱酸作用及び高温強度を向上させる作用がある。し
かし、０．１％を越えて添加すると高温強度向上の効果
が飽和すること、また熱間加工性が劣化することから、
上限は０．１％以下である。 Ｓｉ：脱酸材として添加され、耐酸化性の向上効果があ
る。しかし、１％を越えて添加すると、脆化相の析出を
招くため、上限は１％以下である。
ある。しかし、０．０７％未満では所望の効果が得られ
ない。また、１．８％を越えて添加すると熱間圧延性が
劣化するため、Ｎｂ量は０．０７〜１．８％である。 Ｍｏ：耐酸化性を高める作用がある。しかし、３％を越
えて添加するとコストの上昇を招くため、上限は３％以
下である。 Ｃ：脱酸作用及び高温強度を向上させる作用がある。し
かし、０．１％を越えて添加すると高温強度向上の効果
が飽和すること、また熱間加工性が劣化することから、
上限は０．１％以下である。 Ｓｉ：脱酸材として添加され、耐酸化性の向上効果があ
る。しかし、１％を越えて添加すると、脆化相の析出を
招くため、上限は１％以下である。
【００１１】Ｍｎ：脱硫及び脱酸作用がある。しかし、
２％を越えて添加すると使用中の靭性が劣化するため、
上限は２％以下である。 Ｎ：０．０５％を越えて添加すると熱間加工性が劣化す
るため、上限は０．０５％以下である。
２％を越えて添加すると使用中の靭性が劣化するため、
上限は２％以下である。 Ｎ：０．０５％を越えて添加すると熱間加工性が劣化す
るため、上限は０．０５％以下である。
【００１２】本発明では、Ｙ等の希土類元素とＡｌは添
加されない。なお、Ｐ、Ｓ等の不純物は、通常のステン
レス鋼と同程度に制限すればよい。上記の成分組成範囲
に調整することにより、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼を得ることが可能となる。
加されない。なお、Ｐ、Ｓ等の不純物は、通常のステン
レス鋼と同程度に制限すればよい。上記の成分組成範囲
に調整することにより、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼を得ることが可能となる。
【００１３】なお、製造条件については本発明では特に
限定されない。すなわち、ステンレス鋼の溶製方法、鋼
板製造時の圧延方法及び熱処理方法は通常採用される条
件であればよい。以下に本発明の実施例を挙げ、本発明
の効果を立証する。
限定されない。すなわち、ステンレス鋼の溶製方法、鋼
板製造時の圧延方法及び熱処理方法は通常採用される条
件であればよい。以下に本発明の実施例を挙げ、本発明
の効果を立証する。
【００１４】
【実施例】通常のＳＵＳ３１６Ｌ鋼（０．０２５％Ｃ−
０．９８％Ｓｉ−１．９８％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．
０１％Ｓ−１６．２％Ｃｒ−１２．２％Ｎｉ−２．５％
Ｍｏ−０．０２％Ｎ）にＮｂを０．０５〜２％添加し、
耐溶融炭酸塩腐食性及び熱間加工性に及ぼすＮｂの影響
について調査した。
０．９８％Ｓｉ−１．９８％Ｍｎ−０．０１％Ｐ−０．
０１％Ｓ−１６．２％Ｃｒ−１２．２％Ｎｉ−２．５％
Ｍｏ−０．０２％Ｎ）にＮｂを０．０５〜２％添加し、
耐溶融炭酸塩腐食性及び熱間加工性に及ぼすＮｂの影響
について調査した。
【００１５】（１）耐溶融炭酸塩腐食性 試験温度６５０℃、１５％Ｏ2 −３０％ＣＯ2 −５５％
Ｎ2 のカソード環境下において、１５ｍｍ×２５ｍｍ×
５ｍｍの形状の試験片を、６２ｍｏｌ％Ｌｉ2ＣＯ3 と
３８ｍｏｌ％Ｋ2 ＣＯ3 との混合塩４０ｇ中に浸漬さ
せ、４８時間加熱して、浸漬腐食試験を行った。その
後、脱スケールを行い、加熱前からの減少量を測定し
た。このようにして測定された重量減少量によって耐溶
融炭酸塩腐食性を評価した。Ｎｂ含有量に対する重量減
少量を図１に示す。Ｎｂ含有量が本発明の範囲の０．０
７％以上では重量減少量が低下しており、耐溶融炭酸塩
腐食性の向上が見られるが、０．０７％未満ではＮｂ添
加の効果が顕著ではない。
Ｎ2 のカソード環境下において、１５ｍｍ×２５ｍｍ×
５ｍｍの形状の試験片を、６２ｍｏｌ％Ｌｉ2ＣＯ3 と
３８ｍｏｌ％Ｋ2 ＣＯ3 との混合塩４０ｇ中に浸漬さ
せ、４８時間加熱して、浸漬腐食試験を行った。その
後、脱スケールを行い、加熱前からの減少量を測定し
た。このようにして測定された重量減少量によって耐溶
融炭酸塩腐食性を評価した。Ｎｂ含有量に対する重量減
少量を図１に示す。Ｎｂ含有量が本発明の範囲の０．０
７％以上では重量減少量が低下しており、耐溶融炭酸塩
腐食性の向上が見られるが、０．０７％未満ではＮｂ添
加の効果が顕著ではない。
【００１６】（２）熱間加工性 １１００℃において、平行部６ｍｍφ×１６ｍｍの丸棒
試験片を用いて、歪速度１０ｓｅｃ-1で高速引張試験を
行い、試験後の破断絞り値から熱間加工性を評価した。
Ｎｂ含有量に対する破断絞り値を図２に示す。Ｎｂ含有
量が本発明の範囲の１．８％までは熱間加工性は良好で
あるが、１．８％を越えて添加すると破断絞り値が減少
し、熱間加工性が劣化する。
試験片を用いて、歪速度１０ｓｅｃ-1で高速引張試験を
行い、試験後の破断絞り値から熱間加工性を評価した。
Ｎｂ含有量に対する破断絞り値を図２に示す。Ｎｂ含有
量が本発明の範囲の１．８％までは熱間加工性は良好で
あるが、１．８％を越えて添加すると破断絞り値が減少
し、熱間加工性が劣化する。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、鋼組成を特定することによ
り、耐溶融炭酸塩腐食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ができる。本発明のステンレス
鋼は、高価な希土類元素やＡｌの添加が不要であるた
め、特に溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータカソード側
等の材料として好適な、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼を安価に製造することがで
きるなど、産業上極めて有用である。
り、耐溶融炭酸塩腐食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ができる。本発明のステンレス
鋼は、高価な希土類元素やＡｌの添加が不要であるた
め、特に溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータカソード側
等の材料として好適な、耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオ
ーステナイト系ステンレス鋼を安価に製造することがで
きるなど、産業上極めて有用である。
【図１】本発明の実施例に係るＮｂ含有量と腐食減量の
関係を示す図。
関係を示す図。
【図２】本発明の実施例に係るＮｂ含有量と破断絞り値
との関係を示す図。
との関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正村 克身 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 湯浅 晃一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 松本 晃一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．１％以下と、Ｓｉ：
１％以下と、Ｍｎ：２％以下と、Ｐ：０．０４５％以下
と、Ｓ：０．０３％以下と、Ｃｒ：１４〜２０％と、Ｎ
ｉ：７．５〜１５％と、Ｍｏ：３％以下と、Ｎ：０．０
５％以下と、Ｎｂ：０．０７〜１．８％とを含有し、残
部がＦｅ及び不可避不純物からなる耐溶融炭酸塩腐食性
に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 熱間加工性に優れた、請求項１に記載の
オーステナイト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3912397A JPH10237599A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 耐溶融炭酸塩腐食性に優れた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 |
|---|---|---|---|
| JP3912397A JPH10237599A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10237599A true JPH10237599A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12544332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3912397A Pending JPH10237599A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 耐溶融炭酸塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10237599A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016105079A1 (ko) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | (주)포스코 | 연료전지용 오스테나이트계 스테인리스강 |
| CN113430455A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-24 | 中国科学院金属研究所 | 一种耐液态铅（铅铋）腐蚀的高强度奥氏体不锈钢及其制备方法 |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP3912397A patent/JPH10237599A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016105079A1 (ko) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | (주)포스코 | 연료전지용 오스테나이트계 스테인리스강 |
| CN107109604A (zh) * | 2014-12-26 | 2017-08-29 | Posco公司 | 燃料电池用奥氏体系不锈钢 |
| US10494707B2 (en) | 2014-12-26 | 2019-12-03 | Posco | Austenitic-based stainless steel for molten carbonate fuel cell |
| CN113430455A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-24 | 中国科学院金属研究所 | 一种耐液态铅（铅铋）腐蚀的高强度奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN113430455B (zh) * | 2021-05-31 | 2022-05-17 | 中国科学院金属研究所 | 一种耐液态铅铋腐蚀的高强度奥氏体不锈钢及其制备方法 |
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